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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda uhm3}mWv  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 2M>`W5  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, V"|`Z}XW  
eJ0Xfw%y%T  
G+1i~&uV  
Zet80|q  
  class filler Lng@'Yr  
  { 5K,=S  
public : O9*l6^Scw  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} sE])EwZ  
} ; 1d!TU=*  
6VtN4c .Q  
(j-_iOQ]i+  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: '-BD.^!!  
,YBe|3  
_l+8[\v  
r+ usMF<'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); #0:rBKm,  
YCq:]  
fCbd]X  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 -Rwx`=6tV  
Ae;mU[MK/  
vO)]~AiB  
iHT=ROL  
二. 战前分析 q $=[v  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 C{>dE:*K^  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 fizL_`uMqb  
iEx4va-j  
&bigLe  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); r3+   
  /* --------------------------------------------- */ ( e#f  
vector < int *> vp( 10 ); LMNmG]#!  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); P VSz%"  
/* --------------------------------------------- */ b"nD5r  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); }LY)FT4n  
/* --------------------------------------------- */ }J`cRDO  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 );  Cwl:  
  /* --------------------------------------------- */ \[d~O>k2  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); `PT'Lakf;3  
/* --------------------------------------------- */ >uxAti\  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); YH&q5W,KX  
!ou;yE&<,  
tC5>K9Ed  
(W.G&VSn)  
看了之后,我们可以思考一些问题: yUN>mD-  
1._1, _2是什么? *#1J  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 nE56A#,Q,  
2._1 = 1是在做什么? AYAbq}'Yt  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 p~v0pi  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 P9x':I$  
D,()e^o  
6$K@s  
三. 动工 3:>hHQi  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 'A9Z ((  
,Fn-SrB:  
VNs3.  
x->+w Jm@s  
template < typename T > }tQ^ch;Q  
class assignment }/4),W@<  
  { d(K}v\3!  
T value; Z^J 7r&\V  
public : ,'n`]@0?\  
assignment( const T & v) : value(v) {} >2ha6A[  
template < typename T2 > 2|&SG3e+(I  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } MS]Q\g}U  
} ; 6(>,qt,9S  
Fd<eh(g9P  
JL [!8NyU  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 a+j"8tHu$  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment O"#/>hmv-  
kJ?AAPC  
k\r^GB  
5z:#Bl-,L  
  class holder %a]Imsm  
  { ornU8H`  
public : (mioKO )?v  
template < typename T > /iL*)  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const TiR00#b  
  { . I."q  
  return assignment < T > (t); OlgM7Vrl  
} vnS8N  
} ; 6ld /E  
f@k.4aS  
!="8ok+  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: y&V'GhW!dd  
bwa*|{R  
  static holder _1; >uDC!0)R  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 bq9/ d4  
)iJv?Y\]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); D^}2ilk!  
而不用手动写一个函数对象。 <`?%Cz AO  
z0%tBgqY(  
+.gj/uy*  
DG}s`'  
四. 问题分析 r]U8WM3r  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 w&e3#p  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 wB:<ICm  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 *m2?fP\  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 3"sXN)j  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 FF;Fo}no-  
yb>R(y  
五. 问题1:一致性 ]<K"`q2  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ~[f`oC  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 F3t IJz>3  
Qkw?Q V-`k  
struct holder k9;t3-P  
  { j<R&?*  
  // >WLHw!I!6  
  template < typename T > nFWiS~(#sW  
T &   operator ()( const T & r) const 8A}<-?>  
  { DS_0p|2  
  return (T & )r; "y5bODq3t  
} x[u6_6=q9  
} ; g+7j?vC{'  
y;(G%s1  
这样的话assignment也必须相应改动: ~z,qr09  
q,> C^p|2b  
template < typename Left, typename Right > Hv2[=elc  
class assignment R7KV @n  
  { $<"I*l@  
Left l; 0M?zotv0#  
Right r; o' v!83$L  
public : yivWT;`  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ~SmFDg$/m  
template < typename T2 > ZUvc|5]  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 7fXJP5j  
} ; )1YX+',"  
p 16+(m  
同时,holder的operator=也需要改动: +DO<M1uE  
\#IKirf?  
template < typename T > 3`)ej`  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const UFC^ lv  
  { X\>/'fC$  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); qz.l  
} U$S{j&?  
i52JY&N  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 'Hs*  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 \}X[0ct2!  
> 6=3y4tP  
return l(rhs) = r; ^ 8YBW<9  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 Cs\jPh;"  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: yb)qg]2  
LDYa{w-t  
template < typename Tp > '4,IGxIq  
class constant_t -s1.v$ g  
  { )."dqq^ q  
  const Tp t; }Oqt=Wm  
public : kB%.i%9\\  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} m&z(2yb1  
template < typename T > '=eVem=  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const fJ6Q:7  
  { $*LBZcL  
  return t; sZ7~AJ  
} o wI:Qs_/4  
} ; |68u4zK  
z@ `u$D$n  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 hm k ~  
下面就可以修改holder的operator=了 [_}8Vv&6  
Rf2mBjJ(z  
template < typename T > /a9CqK  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const jQ7-M4qO/  
  { ==oJhB  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); )vpYVr-  
} wQ~]VV RN  
ggm'9|  
同时也要修改assignment的operator() lL 50PU  
lR9uD9Dr  
template < typename T2 > n,LM"N:   
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } e Qk5:{[  
现在代码看起来就很一致了。 ?RW1%+[  
IGi9YpI&K  
六. 问题2:链式操作 1o_6WU  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 g \ou+M#  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 kbJ4CF}H  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 B6KG\,'|  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 Koj9]2<0  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct B !wr}]  
4%|r$E/TQ  
template < typename T > n)z:C{  
struct result_1 2?v }w<Ydl  
  { FjLMN{eH/  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Xr'b{&  
} ; jSRi  
UX<)hvKj  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: pf+VYZ#)  
_ n1:v~  
template < typename T > shP}T[<  
struct   ref F2ISg'  
  { @A<~bod  
typedef T & reference; @K}h4Yok  
} ; ^zS;/%  
template < typename T > Bu+?N%CBi  
struct   ref < T &> L6;'V5Mg72  
  { L GVy4D  
typedef T & reference; wZW\r!Us  
} ; F?0Q AA  
qZ +K4H  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 4S[)5su  
^ 4Ff8Y  
template < typename T > x8~*+ j  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const k g Rys  
  { NV@$\ <  
  return l(t) = r(t); X#K;(.},h  
} 45$aq~%as  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 mEkYT  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 w`3.wALb  
.+<Ka0  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 eH[i<Z  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: x5Fo?E  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 zA:q/i  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 jUgx ;=  
最后的布局是: A wk1d  
                Add ; sqxFF@  
              /   \ zK{}   
            Divide   5 ?r5a*  
            /   \ U~t!   
          _1     3 ]VE3u_kR  
似乎一切都解决了?不。 o~q.j_Sa  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 -5|el3%)  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 +dRRMyxe4  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 5J1a8RBR  
+Ar4X-A{y  
template < typename Right > K[ S>EITr  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const +DR{aX/ll  
Right & rt) const m/(/!MVy  
  { 7Cbr'!E\_V  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); DUH_LnHw)  
} Q9B!0G.-bs  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 J&}1=s  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 V@TA~'$|  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 dK,=9DQy5  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 C>mFylN  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 C3~~h|:  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? Sm?|,C3V  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 7,V_5M;t  
jp@X,HES  
template < class Action > rc~)%M<[2  
class picker : public Action ;OD-?bC  
  { H\N} 0^ea  
public : x K\i&A  
picker( const Action & act) : Action(act) {} : yq2 XE%r  
  // all the operator overloaded wL^x9O|`p9  
} ; ; C(5lD&\5  
i[{*(Y$L  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。  >;%QW  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: lA;^c)  
lN{>.q@V`r  
template < typename Right > +aPe)U<t  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const N'$P( bx  
  { P4c3kO0  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 8>D*U0sNl  
} B,%KvL&xMX  
OL:hNbw'~T  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > !?Y71:_!  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 7!FiPH~kM  
TBba3%  
template < typename T >   struct picker_maker a2i:fz=[  
  { jsr)  
typedef picker < constant_t < T >   > result; :`"- Jf  
} ; R!WDQGR(2  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > AN[pjC<  
  { &jQqlQ j  
typedef picker < T > result; }1+2&Ps50  
} ; 5J&Gc;  
_5O~ ]}  
下面总的结构就有了: dn Xu(e%  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ,!g/1m  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 /6yVbo"  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 b&1hj[`)  
至此链式操作完美实现。 j]5e$e{  
Us2> 5 :\  
,1JQjsR   
七. 问题3 KM"?l<x0Y  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 7!m<d,]N  
'"rm66  
template < typename T1, typename T2 > 5nceOG8  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U~@;2\ o  
  { >c5   
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ^gpd '*b  
} xS+xUi  
eoQt87VCU  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ^nOh 8L;  
H_Sv,lwz;c  
template < typename T1, typename T2 > P *PJ  
struct result_2 \VW":+  
  { qf<o"B|_9  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; '.S02=/  
} ; {Dy,|}7s  
Az#kE.8b*A  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? f(!cz,y^\*  
这个差事就留给了holder自己。 xCT2FvX6  
    d/$e#8  
D@[#7:rHL  
template < int Order > -HuIz6  
class holder; HJpx,NU'  
template <> +ek6}f#  
class holder < 1 > [)I W9E v  
  { (I>SqM Y  
public : cd=H4:<T5  
template < typename T > p?P.BU\CR  
  struct result_1 m6 xbO  
  { M\IdQY-c  
  typedef T & result; oblw!)  
} ; ?>vkY^/  
template < typename T1, typename T2 > ;<E?NBV^  
  struct result_2 i??+5o@uTF  
  { ymqn1ja1  
  typedef T1 & result; O<Ay`p5  
} ; ! /|B4Yv  
template < typename T > Ag2Q!cq  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const cSG(kFQ  
  { > #9 a&O  
  return (T & )r; BrzTOkeyG  
} j/E(*Hv  
template < typename T1, typename T2 > oq1wU@n  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const l-h[I>TW  
  { cP@H8|c=  
  return (T1 & )r1; fmUrwI1 %  
} ^r7KEeVD  
} ; 29|nt1Z  
L/vw7XNrX  
template <> N#R8ez`  
class holder < 2 > GU Mf}y  
  { K!E\v4  
public : p_apVm\t_  
template < typename T > f6Y-ss;'  
  struct result_1 wXBd"]G)C  
  { CR#-!_=4  
  typedef T & result; Z7e"4w A  
} ; AAB_Ytf  
template < typename T1, typename T2 > ,MHF  
  struct result_2 o`'4EVw*  
  { I\j-  
  typedef T2 & result; Zny9TP  
} ; {%, 4P_m  
template < typename T > PtL8Kd0`C  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const .uN(44^+x  
  { uLI;_,/:  
  return (T & )r; BuC\Bd^0  
} r]~]-VZ/  
template < typename T1, typename T2 > s(L!]d.S$y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const c5i7mx:.  
  { #X'su`+  
  return (T2 & )r2; 3qV\XC+  
} Z*NTF:6c  
} ; 9 uX 15a  
]Al)>  
uo|:n"v  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 Y[>`#RhP  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 4)L};B=  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: PBiA/dG[;  
FS('*w&bP  
return l(i, j) = r(i, j); < 5ULu(b&$  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) iT{[zLz>1  
I;, n|o  
  return ( int & )i; 8S[bt@v  
  return ( int & )j; u`!Dp$P  
最后执行i = j; ~= otdJ  
可见,参数被正确的选择了。 8e`HXU(A  
.&>3nu  
>f|0# *  
[w+1<ou;j  
u{l4O1k/c  
八. 中期总结 UCTc$3  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 1$m{)Io2(  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 2) 2:KX  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 c <Q*g  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 7c@5tCcC-  
:kjs: 6f]  
e\*(F3r  
'?X?'_3  
>+:cTQ|q  
u:wijkx  
九. 简化 xKepZ  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 4"^W/Zo  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 X@)'E9g5:  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ~1S,[5u|s  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 F hyY+{%  
  +-*/&|^等 mFd|JbW  
2. 返回引用。 KyqP@ {  
  =,各种复合赋值等 AF{@lDa1h  
3. 返回固定类型。 RyWfoLc  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) YnCuF0>  
4. 原样返回。 {e., $'#  
  operator, `sd H q  
5. 返回解引用的类型。 V*@&<x"E  
  operator*(单目) ZHj7^y@P  
6. 返回地址。 2xBh  
  operator&(单目) ]2[\E~^KU  
7. 下表访问返回类型。 ;L%\[H>G  
  operator[] J10&iCr{r*  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 0AhUH| ]  
  operator<<和operator>> nwDGzC~y<  
A43[i@o  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 &oFgZ.  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: {L M Q  
I}]UQ4XJ  
template < typename Left > `bd9N !K  
struct value_return ^j1G08W  
  { VQ+G.  
template < typename T > P(L iH  
  struct result_1 )2:U]d%pk  
  { Y"m}=\4{  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ,z+n@sUR:  
} ; +NOq>kH@  
&u (pBr8B  
template < typename T1, typename T2 > 8Qkwg]X  
  struct result_2 OY!WEP$F-C  
  { JbXi|OS/  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; F C=N}5u  
} ; 9*r l7  
} ; e8z?) 4T  
I.%EYAai  
U1|{7.R  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 8N4E~*>C  
3i9~'j;F3  
下面我们来剥离functor中的operator() jgfr_"@A  
首先operator里面的代码全是下面的形式: e&Z ?I2J  
A3.pz6iT>  
return l(t) op r(t) 1h{7dLA  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 5/HkhT yj  
return op l(t) (/i|3P  
return op l(t1, t2) Rgz zbW  
return l(t) op e :@PI(P!  
return l(t1, t2) op YH{n   
return l(t)[r(t)] 4-C'2?  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] G P ' -  
m;>:mwU  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: RiIafiaD  
单目: return f(l(t), r(t)); >#Bu [nD%  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); zN\C  
双目: return f(l(t)); KJt6d`ZN  
return f(l(t1, t2)); (:}}p}u  
下面就是f的实现,以operator/为例 X0LC:0+  
Yv"B-oy  
struct meta_divide NK%Ok  
  { FbW$H]C$  
template < typename T1, typename T2 > ;i ?R+T  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) iD>H{1 h  
  { NpS =_QeNw  
  return t1 / t2; IPt !gSp  
} (Hs,Tj  
} ; 'GLpSWL+*  
QEF$Jx  
这个工作可以让宏来做: (!9+QXb'  
`9|Uu#x  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ H9WXp&  
template < typename T1, typename T2 > \ e&NJj:Ph*  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; I(Vg  
以后可以直接用 j%8 1q  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) l}D /1~d  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 S&c5Q*->[  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) " #w%sG^_  
+IlQZwm~  
 gq} c  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 IL"N_ux~w~  
H,LJ$ py  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > U~oGg$  
class unary_op : public Rettype [Y^h)k{-$  
  { }gd'pgN"t  
    Left l; Z,8t!Y  
public : ylQ9Su>o  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} A}_pJH  
p xW*kS  
template < typename T > R pT7Nr  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ao@CPB6N  
      { | S'mF6Y  
      return FuncType::execute(l(t)); qtFHA+bO  
    } lA4TWU (]  
WzBr1 ea{I  
    template < typename T1, typename T2 > dKa2_|k'  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0(o.[% Ye  
      { BW"24JhF"  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); pfFHuS~  
    } |ZOdfr4uW  
} ; 9xFI%UOb#  
(,cG+3r ]  
C3(h j  
同样还可以申明一个binary_op :Vw{ l B  
o3h>)4  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Q2* ~9QkU  
class binary_op : public Rettype SEH[6W3  
  { goJ'z|))  
    Left l; (]zi;  
Right r; -oB=7+g  
public : @0 [^SU?  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Dd:^ {  
$  k_6  
template < typename T > @\W-=YKLg  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const NnaO!QW%  
      { K@ a#^lmd  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); R'fEw3^  
    } Ns5P,[pBOZ  
Bi>]s%zp  
    template < typename T1, typename T2 > s5)y %, E  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %N0m$*  
      { dAy\IfZX=  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); E5Sn mxd  
    } 32`Z3-  
} ; WADEDl&,'  
js% n]$N  
0;hn;(V]"  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 UKPr[  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ,RP9v*  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)  {@k , e  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 > }kZXeR|  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! [8K :ml  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 .bj:tmz  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 q4,/RZhzh  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) =r3g:j/>q  
下面是修改过的unary_op OU!."r`9  
-"?~By}<C  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > l+X\>,  
class unary_op d ,.=9  
  { ]EG8+K6  
Left l; A8Km8"  
  4vCUVo r  
public : .}:*tvot  
d1'= \PYr  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 5hTScnL%  
`7[!bCl  
template < typename T > $9:  @M.  
  struct result_1 O2"V'(  
  { ew]G@66  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 7nP{a"4_  
} ; W_,7hvE?"H  
y9w,Su2  
template < typename T1, typename T2 > }w8yYI  
  struct result_2 zL'S5'<F|  
  { N>1d]DrQR  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ef/43+F^x  
} ; 1/K1e$r  
2<:dA >1  
template < typename T1, typename T2 > !YZKa-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z'Pe%}3  
  { #rNc+  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); UT[{NltH  
} $xcZ{C  
{L [   
template < typename T > {JF"PAS7  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 'yV*eG?^&  
  { 34nfL: y  
  return OpClass::execute(lt(t)); 5fYWuc9}z  
} }w-M .  
R~fk/T?  
} ; YHMJ5IM@.  
B]6Lbp"oo  
# s7e/GdKb  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug xvomn`X1  
好啦,现在才真正完美了。 p1 ("  
现在在picker里面就可以这么添加了: {-f%g-@L6|  
eKZS_Qd  
template < typename Right > uh\Tf5  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const N">#fYix  
  { o$V0(1N  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 'f.k'2T  
} PsD)]V9%:  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 B<n[yiJ}  
'2|P-/jU  
4^ U%` 1  
c27(en(  
4=;j.=>0X  
十. bind (U 4n} J  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 "S*@._   
先来分析一下一段例子 xtKU;+#  
?/-WH?1I  
]cVDXLj$  
int foo( int x, int y) { return x - y;} \u))1zRd  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 &\b(  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 g1.u1}  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 }^j8<  
我们来写个简单的。 `l/nAKg?W  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: LsaX HI/?b  
对于函数对象类的版本:  :8==Bu  
>yHtGIHe-  
template < typename Func > 5SmJ'zFO  
struct functor_trait }maD8,:t  
  { iHK.hs;  
typedef typename Func::result_type result_type; P#`M8k  
} ; z%iPk'^  
对于无参数函数的版本: z( }w|  
-;FAS3(wy  
template < typename Ret > ;Krb/qr4_  
struct functor_trait < Ret ( * )() > w5 ]lU  
  { %Lb cwh(9  
typedef Ret result_type; d|9]E&;,  
} ; c2fSpvz  
对于单参数函数的版本: B& R?{y*  
67Qu<9}<-  
template < typename Ret, typename V1 > 78~/1-  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > m^3j|'mG  
  { Aq$1#1J  
typedef Ret result_type; ,^Q~w b!{  
} ; *'aouS/?<6  
对于双参数函数的版本: dU2;   
!`1m.  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > O:pg+o&  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > |v5 ge3-  
  { ~I%164B+/  
typedef Ret result_type; nZ (wfNk  
} ; TW70z]B  
等等。。。 >5"e<mwD7d  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy E)f9`][  
gA}<Y  
template < typename Func > 4VwMl)8ic  
struct func_return S]~5iO_bst  
  { b18f=<#  
template < typename T > j3T)gFP  
  struct result_1 2FV@ ?x0po  
  { ZGsd cnz  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; yFQaNuZPC  
} ; 4 2DMmwB   
u/-EVCHr y  
template < typename T1, typename T2 > _nEVmz!zg  
  struct result_2 ;134$7!Y  
  { :FtV~^Z  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; F]r'j ZL  
} ; @TX@78fWz=  
} ; aNNRw(0/  
u%E8&T8,  
U1pE2o-  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 p@uHzu7  
b4bd^nrqV  
template < typename Func, typename aPicker > vCSC:  
class binder_1 e84%Y8,0  
  { EzjK{v">  
Func fn; '@h  
aPicker pk; jw {B8<@s  
public : ->.9[|lIg  
",Vx.LV  
template < typename T > RWo7_XO  
  struct result_1 wvxz:~M  
  { 9p3~WA/M@  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; g1"Z pD  
} ; zwJ&K;"y(  
J'7;+.s(  
template < typename T1, typename T2 > 2nCc(F&+?  
  struct result_2 XM*5I 4V  
  { vM5/KrW  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; e@TwZ6l  
} ; "J2q|@.  
5B2p_$W#  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} *AGf'+j*z  
9#&H'mG  
template < typename T > GiEt;8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ut;4`>T  
  { fDfph7[)  
  return fn(pk(t)); q/54=8*h0  
} ujmIS~"  
template < typename T1, typename T2 > j|K;Yi  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r<!nU&FPD:  
  { a|oh Ad  
  return fn(pk(t1, t2)); Yk|.UuXT  
} `67i1w`  
} ; {z0iWY2Xw  
Ng*-Bw)p]  
LD5`9-  
一目了然不是么? {"{]S12N  
最后实现bind j3/6hE>  
REK):(i7P  
:DNI\TmhJ  
template < typename Func, typename aPicker > 2y;vX|lX]  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ~&qvS  
  { su1fsoL0  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); \gPMYMd  
} 2gZp O9  
<,n:w[+!`P  
2个以上参数的bind可以同理实现。 4m91XD  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 V,d\Wkk/  
O_4B> )zd  
十一. phoenix jaKW[@<  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: x< 2]UB`  
R<6y7?]bZ  
for_each(v.begin(), v.end(), 4OgH+<G  
( yF.Gz`yi  
do_ Pvi2j&W84  
[ *PL&CDu=)  
  cout << _1 <<   " , " d4\JM 65  
] };9s8VZE  
.while_( -- _1), , h'Q  
cout << var( " \n " ) iCg%$h  
) e"eIQI|N  
); :}Yk0*  
Hv,ll1@h  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: {2P18&=  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor q mFbq<&  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。  .nrbd#i-  
那么我们就照着这个思路来实现吧: UWV%  y P  
Y3&,U  
[Tbnfst  
template < typename Cond, typename Actor > UhS:tT]7  
class do_while *#Ia8^z=p  
  { ZlMT) ~fM&  
Cond cd; n~|?)EL  
Actor act; 2 A!*8w  
public : ;NdH]a {  
template < typename T > }k%6X@  
  struct result_1 <Y?Z&rNb  
  { mR@d4(:J?  
  typedef int result_type; -#T%*  
} ; d!R+-Fp  
zs I?X>4  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} (ub(0 h0j  
Wd)\r.pJ  
template < typename T > `Tyd1!~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const nTr]NBR  
  { M NwY   
  do j;_  
    { ?i#x13  
  act(t); JXe~ 9/!  
  } ly*v|(S&  
  while (cd(t)); H(76sE  
  return   0 ; Eq;w5;7s  
} aaY AS"/:  
} ; ij-'M{f  
} (-9d  
<Y}m/-sD5  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). zE$HHY2ovi  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 !P EKMDh  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 FauASu,A  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 s a o&  
下面就是产生这个functor的类: zqNzWX  
rY^uOrR>j*  
w$f_z*/  
template < typename Actor > HSG Ln906  
class do_while_actor eQ/w Mr  
  { Bt@?l]Y  
Actor act; t}h(j|  
public : *a CVkFp  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} QH(&Cu,  
k $gcQ:|  
template < typename Cond > Sj(>G;  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; vJ'22)n  
} ; -kLBq :M  
h0 92S|iY  
<H60rON  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 +CBN[/Z^i  
最后,是那个do_ d>)=|  
ZXYyG`3+  
T=42]h  
class do_while_invoker SQf[1}$ .  
  { !vu-`u~86  
public : Kj @<$ChZw  
template < typename Actor > Oz-/0;1n  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const g*oX`K.  
  { iEtR<R>=  
  return do_while_actor < Actor > (act); ^z)De+,!4  
} \HzmhQb+m  
} do_; xtv%C  
' abEY  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? }?mSMqnB  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 mq4Zy3H   
最后来说说怎么处理break和continue "M iJM+,  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 b; C}=gg  
具体实现手法这里就不罗嗦了。
[ 此贴被ヾ1.嗰rёn在2006-06-11 23:23重新编辑 ]
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