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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda |}y6U< I  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 %M_5C4&6  
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, Q8sCI An{  
%=O$@.%Zc  
;zl/  
av*M #  
  class filler gc6T`O-_;  
  { {<_9QAS  
public : iTq~ ^9G  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} hm5A@Z   
} ; )xMP  
\jcEEIEi  
b2vc  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: >X(,(mKi  
.O+qtk!  
]CIZF,  
>&kb|)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Pv(icf l|  
:i24 @V~){  
Mi5"XQ>/  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 !Ci\Zg  
ZdJer6:Z}  
?-e'gC  
s3LR6Z7;i  
二. 战前分析 J&IFn/JK$  
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。 G3G"SJ np  
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 2\,vq R  
5E#koy7 $s  
t,8p}2,$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); tR]1c  
  /* --------------------------------------------- */ # Y*cLN`Y7  
vector < int *> vp( 10 ); B?xu!B,  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ZoiCdXvTN  
/* --------------------------------------------- */  9g*MBe:  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); "w\Iz]  
/* --------------------------------------------- */ W]v[Xm$q  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); K)!?np{km  
  /* --------------------------------------------- */ )n[ oP%  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 3GSoHsNk  
/* --------------------------------------------- */ rl,6r u  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ]o(&J7Z6-  
AwKxt'()^  
t*? CD.S  
62Ab4!  
看了之后,我们可以思考一些问题: gr/o!NC  
1._1, _2是什么? Bkn- OG  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 |x AwiF_  
2._1 = 1是在做什么? wghz[qe  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 3psCV=/z  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 &!3=eVg  
FH'jP`  
N>fC"  
三. 动工 xwH+Q7O&l  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: SRN:!-  
35;)O -  
BHwQB2t gc  
cs?@Ri=g  
template < typename T > J]f\=;z;<a  
class assignment at/v.U |F  
  { "=unDpq]  
T value; I54O9Aoy  
public : FRicHs n  
assignment( const T & v) : value(v) {}  ,T{(t@  
template < typename T2 >  pPm9v_G  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } #_+T@|r  
} ; |f^/((:D  
27vLI~  
dQ8}mH!  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 {.N" 6P  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment #lax0IYY=  
#zcp!WE.OI  
N[j7^q7Xt  
#=f ]"uM<  
  class holder X,/@#pSOz  
  { yD`{9'L -  
public : >?,arER  
template < typename T > ?wps_XU  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 4 []R?lL  
  { U4_ <  
  return assignment < T > (t); *HmL8c  
} O,_2dj d  
} ; NA`3   
P'D~Y#^  
qFV=P k  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: =L$};ko  
J ,fXXi)J  
  static holder _1; UcMe("U  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 C"/]X  
Osb"$8im  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); P,!k^J3:l  
而不用手动写一个函数对象。 :y'D] ,_  
_tQ=ASe0  
{Gs&u>>R"^  
4yC{BRbi  
四. 问题分析 d8g3hyI5\  
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。 (J): >\a]  
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。 !&C8y  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 oJ`ih&Q8  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 F'Fc)9qFa<  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 WjGv%^?  
J%xp1/= 2  
五. 问题1:一致性 .9 WUp>  
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?| CS cM;U=  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。  'TV^0D"  
pM\)f  
struct holder B4&@PX"'>,  
  { r{kV*^\E  
  // r3w.$  
  template < typename T > 5SX0g(C  
T &   operator ()( const T & r) const 71Ssk|L  
  { u *z$I  
  return (T & )r; /U)w:B+p/g  
} K4xZT+Qb  
} ; ap\2={u^|  
g 4d 5G=y  
这样的话assignment也必须相应改动: mCtuyGY  
w"-bO ~5h  
template < typename Left, typename Right > V/|Ln*rm  
class assignment nP?(9;3*  
  { p7!q#o  
Left l; P-No;/!B#  
Right r; -z0,IYG }  
public : [j}%&$  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} YFLWkdqAY  
template < typename T2 > %M9^QHyo@  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } e\.|d<N?  
} ; R]/F{Xs  
^k^%w/fo  
同时,holder的operator=也需要改动: .4F(Y_c  
d"5:/Mo  
template < typename T > |MMr}]`  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const iml*+t  
  { %dL|i2+*8  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); "=| yM~V  
} F f& VBm  
LjXtOF  
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。 *kL1r w6  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 cY#TH|M  
~AK!_EOs`  
return l(rhs) = r; 3 %dbfT j  
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。 d&?B/E^  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: GWA_,/jS%  
fylW)W4C  
template < typename Tp > |fTQ\q]W  
class constant_t r9s1\7]x  
  { V}9wx%v  
  const Tp t; \s<iM2]Kl  
public : G~4^`[elB  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} X.Z?Ie  
template < typename T > I U 4[}x  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ":"M/v%F  
  { #)>>f  
  return t; <2H 0m  
} %DPtK)X1  
} ;  IO>Cyo  
|}q0 G~l  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 d-N<VVcy\  
下面就可以修改holder的operator=了 ])~*)I~Y  
Q6%m}R  
template < typename T > D9H|]W~   
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const <ze' o.c  
  { C)#:zv m  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); O:lD>A4{  
} f 21w`Uk48  
+-ieaF  
同时也要修改assignment的operator() [(ty{  
Di-"y,[  
template < typename T2 > 348Bu7':  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } &R*d/~SU  
现在代码看起来就很一致了。 NZeIqhj  
s o~p+]  
六. 问题2:链式操作 f^%vIB ~[  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 {,s:vPoiA  
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。 'Q(A5zfN]Y  
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。 fhfdNmtR)I  
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。 fU)hn  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Cn28&$:J  
L<8y5B~W  
template < typename T > [.<vISRir  
struct result_1 zy$hDy0  
  { )\VUAD%~e7  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; wM!QU{Lz  
} ; A| Y\Y}  
IUc!nxF#  
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: 3\mFK$#sr  
g s'bv#4yd  
template < typename T > @4$F%[g h  
struct   ref OIewG5O  
  { z+-k4  
typedef T & reference; rKJ%/7m  
} ; Uut,cQ". d  
template < typename T > v S%+  
struct   ref < T &> 2N)Ywqvj  
  { S$JM01  
typedef T & reference; X% _~9'#%  
} ; 8<.KWr  
#v(+3Hp  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ix!u#7  
S~6<'N&[  
template < typename T > HHEFX9u  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Iv/yIS  
  { `+zr PpX  
  return l(t) = r(t); uft~+w P  
} P'Y8 t  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 @KS:d\l}U  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ;WGY)=-gv  
`RmB{qgB  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 l0Pg`wH,  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: u:,B"!  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 a~XNRAh  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 :K8T\  
最后的布局是: UZ] (X/  
                Add "lmiGR*u  
              /   \ 3`e1:`Hu  
            Divide   5 IRS^F;)  
            /   \ '!f5|l9SC  
          _1     3 1.>sG2*P  
似乎一切都解决了?不。 YKM(qh2  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 {L4^IKI  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 xc*ys-Nv  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: s#qq% @  
Vq<|DM3z<  
template < typename Right > a[#4Oq/t$  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const l0@$]76cX;  
Right & rt) const y|lP.N/  
  { UoKBcarm  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); vNtbb]')m  
} +ZZiZ&y  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 5SKu\ H\  
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。 fO(.I  
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。 {'}Ofj   
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。 O:Z|fDQ`  
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。 >2C;5ba  
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? <N`rcKE%~P  
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: j5/H#_ .  
75v*&-  
template < class Action > RyM2CQg[  
class picker : public Action igo7F@_,  
  { wvh4AE5F|z  
public : &<>A  
picker( const Action & act) : Action(act) {} (ZI&'"H  
  // all the operator overloaded I'yhxymZ;  
} ; 74[}AA  
1zp,Suv  
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。 }h]:I'R!  
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: 68_UQ.  
 XG^  
template < typename Right > Tw`l4S&  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const <QJmdcG  
  { 0<Pe~i_=  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); @?%"nK  
} i2!{.*.  
\NSwoP  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > $ jn tT(V  
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。 ,Y5+UzE@  
,~kMkBkl~  
template < typename T >   struct picker_maker  43VuH  
  { +V7p?iEY  
typedef picker < constant_t < T >   > result; uC}YKT>V7  
} ; Cy2X>Tl"<E  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > \o3i9Q9C  
  { Mz{>vb  
typedef picker < T > result; My1E@<  
} ; ahf$#UQLb  
woR)E0'qx  
下面总的结构就有了: SB F3\  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 J$P]>By5:  
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。 NCsUC  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 r%a$u%)oD  
至此链式操作完美实现。 \m\.+q]  
1ii.nt1 u  
UHg^F4>4  
七. 问题3 Ri3m438  
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。 Z?@07Y[|K  
Q^ F-8  
template < typename T1, typename T2 > UU !I@  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !#?tA/t@  
  { < xV!vN  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); tN0>5'/  
} G.N3R  
~KNxAxyVi  
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: 3&zmy'b*:  
f2Slsl;  
template < typename T1, typename T2 >   C[Fh^  
struct result_2 ew0 )  
  { U?rfE(!  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 2Hd6  
} ; iN)@Cu7  
'- ~86Q  
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? MdKZH\z/  
这个差事就留给了holder自己。 ,L^L uw'7  
    QJTC@o  
Zsuh8t   
template < int Order > 5eU/ [F9  
class holder; 'nLv0.7*  
template <> Ga h e-%J  
class holder < 1 > jBQQ?cA  
  { E }yxF .  
public : f[v??^  
template < typename T > jc?Hip'  
  struct result_1 4 I~,B[|  
  { }1>a71  
  typedef T & result; WU\):n  
} ; `=>Bop)  
template < typename T1, typename T2 > S%4hv*_c  
  struct result_2 n/6A@C  
  { [|>.iH X  
  typedef T1 & result; msCAC*;,  
} ; W=b5{ 6  
template < typename T > '(Bs<)(H  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const xM*v!J,  
  { HC0puLt_  
  return (T & )r; k~gQn:.Cx  
} jgYiuM3c\  
template < typename T1, typename T2 > $@NZ*m%?JQ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const }I;W  
  { ^ 1g6(k'  
  return (T1 & )r1; *rbH|o8  
} #A/jGv^  
} ; ~<eiWDf  
3! +5MsR+  
template <> (5I]umtge  
class holder < 2 > m1<B6*iG"  
  { );6zV_^!  
public : 3646.i[D  
template < typename T > Y'Af I^K  
  struct result_1 " c]Mz&z  
  { 3HA{18{4uP  
  typedef T & result; N8vWwN[3  
} ; 9UwDa`^  
template < typename T1, typename T2 > V- v Vb  
  struct result_2 3Q#VD)  
  { B845BSmh  
  typedef T2 & result; n-\B z.  
} ; |fA[s7)  
template < typename T > #Q{6/{bM&J  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Oo0$n]*;W  
  { <E ^:{J95  
  return (T & )r; x?%vqg^r  
} U/ZbE?it>  
template < typename T1, typename T2 > igp4[Hj  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const [W2p}4(  
  { ZNUV Bi  
  return (T2 & )r2; 0>'1|8+`(z  
} YcGqT2oLP  
} ; =thgNMDm"  
tQ)8HVKF  
e"b F"L  
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> >。 ^qDkSoqC"  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 55;xAsG  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: _zOzHc?Q  
/Ly%-py-$  
return l(i, j) = r(i, j); ctCfLlK  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) )~5`A*Ku  
$DMeUA\av  
  return ( int & )i; DB*IVg  
  return ( int & )j; %0]&o, w{  
最后执行i = j; [$V_qFv{  
可见,参数被正确的选择了。 I8[G!u71)_  
:4WwCpgz,  
Y3-P*  
H p,r @  
2M;{|U  
八. 中期总结 mr/^lnO  
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: 1xx-}AIH#  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 T.{I~_  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 tVe*J@i\$  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ,:#prT[P"  
[Ea5Bn;~!  
L*5&hPU  
?>,aq>2O$  
fb#Ob0H  
{ ~Cqb7  
九. 简化 jem$R/4"  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 3v{GP>  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 n,0}K+}  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 0zEn`rq&  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ou(9Qf zN  
  +-*/&|^等 k}BNFv8  
2. 返回引用。 lP@9%L  
  =,各种复合赋值等 9M7{.XR,  
3. 返回固定类型。 g<,|Q5bK  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ZSbD4 |_  
4. 原样返回。 TX*P*-'  
  operator, 8n'C@#{WV  
5. 返回解引用的类型。 @z2RMEC~  
  operator*(单目) +/Z:L$C6  
6. 返回地址。 P_qxw-s  
  operator&(单目)  \n`]QN  
7. 下表访问返回类型。 NZD X93  
  operator[] [pOU!9v4  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 1di?@F2f  
  operator<<和operator>> }vm17`Gfy  
];< [Cln%  
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。 E7*]t_p"  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: yEz2F3[ S  
`*~:n vU  
template < typename Left > G? [#<W@+  
struct value_return ufm#H#n)#X  
  { ]{y ';MZ  
template < typename T > ucMl>G'!gX  
  struct result_1 )ei+ewVZ  
  { *|4~ 0w  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; K_My4>~Il  
} ; 7tyn?t0n  
nVYh1@yLy  
template < typename T1, typename T2 > ]`|bf2*eA  
  struct result_2 ` "9Y.KU  
  { pZWp2hj{X  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; .AV--oA~  
} ; Tn-H8;Hg  
} ; 3FS:]|oC  
ha(hG3C  
!867DX3*  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait @@I2bHy vb  
*M8 4Dry`y  
下面我们来剥离functor中的operator() PCFm@S@Q  
首先operator里面的代码全是下面的形式: #}A!Bk  
{~=[d`t  
return l(t) op r(t) }b0qrr  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) %fxGdzu7.  
return op l(t) hup]Jk  
return op l(t1, t2) PS6G 7  
return l(t) op paF2{C)4  
return l(t1, t2) op $x 2t0@  
return l(t)[r(t)] S#ven&  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] !Hgq7vZG  
jsL'O;K/  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 5[;^Em)C  
单目: return f(l(t), r(t)); W`;E-28Dg  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); !>! l=Z  
双目: return f(l(t)); Y[pGaiN:  
return f(l(t1, t2)); #ocT4  
下面就是f的实现,以operator/为例 pM4 j=F  
))+R*k%  
struct meta_divide inhb>zB  
  { TX 12$p\  
template < typename T1, typename T2 > n ,H;PB  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) )"q2DjfX*  
  { :1A Ound  
  return t1 / t2; v[~ U*#i  
} wlkS+$<  
} ; 1*=[% d7  
Q}1PPi,  
这个工作可以让宏来做: ]zD/W%c  
<;acWT?(  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 2Gx&ECa,  
template < typename T1, typename T2 > \ #$#{QEh0}  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; mDo]5 i<  
以后可以直接用 ?B[Z9Ef"8l  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) w%L0mH2]ng  
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  m>a6,#I  
(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。。。) < 'T6k\  
VGe/;&1h  
)} /9*  
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  ) .#,1  
8rw;Yo<k  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > E]+W^ VG  
class unary_op : public Rettype Ot(EDa9}IJ  
  { o{:D  
    Left l; ,g/UPK8K=  
public : ku\_M  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 4cs`R+]o  
X3q'x}{  
template < typename T > }G-qOt  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const psYfz)1;  
      { rYc?y  
      return FuncType::execute(l(t)); lKe aI  
    } f9#B(4Tgi  
BPC$ v\a  
    template < typename T1, typename T2 > <}B]f1zX  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <]"aP1+C  
      { `33+OW  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ,Kdvt@vle  
    } R` /n sou  
} ; 3"q%-M|+Q  
R{4O*i8#  
]1gt|M^  
同样还可以申明一个binary_op :vc[ iZ  
2< ^B]N  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > x OZ?zN  
class binary_op : public Rettype "WK.sBFz4  
  { 0;V2>!  
    Left l; U4Qc$&j>  
Right r; sHAzg^n}r  
public : "< [D1E\  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Tqm9><!r  
Ma_! 1Y  
template < typename T > ^@jOS{f l  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Oq|pd7fcgm  
      { cITQ,ah  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ) D(XDN  
    } AEEy49e  
|f`!{=?  
    template < typename T1, typename T2 > I_N"mnn@Nr  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const lOYwYMi  
      { dpTap<Noby  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); I'J=I{p*  
    } 9;q@;)'5  
} ; u\>Ed9^  
^${-^w@,%V  
011 _(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 O4( Z%YBe  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 tt#M4n@  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) g_.BJ>Uv  
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。 Cm>8r5LG  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! U<o,`y[Tn  
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。。。 00<iv"8  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ,]Hn*\@p[c  
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) l6)*u[}E   
下面是修改过的unary_op i1u & -#k  
d(R3![:  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > {s 4:V=J  
class unary_op [|uAfp5R  
  { u:fiil$  
Left l; 6`F_js.a  
  {8b6A~/  
public : !t[X/iu  
1\_4# @')  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} !MQo= k  
c1e7h l  
template < typename T > U =T[-(:H  
  struct result_1 sL[,J[AN;  
  { t5[{ihv~:  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; hm?-QVRPV  
} ; 9KD2C>d<  
7?B]X%  
template < typename T1, typename T2 > 5 LXK#+Z  
  struct result_2 O!uX:TE|Q  
  { 5(TI2,4  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 9%iqequ  
} ; L,Uqt,  
~h0SD(  
template < typename T1, typename T2 > f+J<sk  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;V`~'357%  
  { C %y AMQ  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Of Y>~d  
} N',]WZ}  
$wC]S4C  
template < typename T > wGAN"K:e  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .(nq"&u-*  
  { 5qB>Song  
  return OpClass::execute(lt(t)); 4*d_2:|u  
} hDzKB))<w  
Q!|. ,?V  
} ; +-`Q}~s+  
W<k) '|  
kLADd"C  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug j {S\X'?  
好啦,现在才真正完美了。 A+NLo[swwu  
现在在picker里面就可以这么添加了: D",ZrwyJ  
J'Gn M?M  
template < typename Right > 3|g'1X}  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const b8Y1.y"#  
  { D)f hk!<  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); }Geip@Ot  
} Pg7W:L7  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 y7$e7~}/  
3mpEF<z  
Fg`r:,(a  
GfPe0&h  
GS\-  
十. bind 0t6s20*q  
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。 GP[;+xMBh  
先来分析一下一段例子 Kl\A&O*{  
l% K9Ke  
FpCj$y~3  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Nl PP|=o  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Yq3(,  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 h}rrsVj3  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 @N"h,(^  
我们来写个简单的。 2t/ba3Rfk  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Wvm f[!V;  
对于函数对象类的版本: 2u/(Q>#  
s%;18V:pi  
template < typename Func > x>p=1(L  
struct functor_trait jHTaG%oh  
  { Y#3m|b45n  
typedef typename Func::result_type result_type; {#0B~Zr  
} ; .lTU[(qwu  
对于无参数函数的版本: +TA(crD  
,Ix7Yg[  
template < typename Ret >  NM  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 1 NLawi6  
  { 5{[3I|m{  
typedef Ret result_type; .V 9E@_(  
} ; Nr6YQH*[  
对于单参数函数的版本: cSoZq4  
,1RW}1n  
template < typename Ret, typename V1 > qS+'#Sn  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > SQWA{f  
  { :.DCRs$Q  
typedef Ret result_type; Cf2rRH  
} ; Y -7x**I  
对于双参数函数的版本: Dbz\8gmY  
o!wz:|\S  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ,TeDJ\k  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > _n Oio?  
  { !f yE Hk  
typedef Ret result_type; ~)Ny8Dh  
} ; OCY7Bls4  
等等。。。 XZJ}nXy  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy /Y|9!{.  
GcHWalm  
template < typename Func > Uiv;0Tovl  
struct func_return g}L2\i688  
  { ;{j:5+'  
template < typename T > VS1gg4tCv  
  struct result_1 z| i$eF;x3  
  { HC+(FymV  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; $BkdC'D  
} ; ,dK%[  
G2 xYa$&][  
template < typename T1, typename T2 > E!C~*l]wJx  
  struct result_2 ]'DtuT?Z  
  { 6aXsRhQ~  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ,R3D  
} ; ,t(y~Z wJ  
} ; rQ@,Y"  
|o|0qG@g  
V92e#AR  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 8!S="_  
n[ AJ'A{  
template < typename Func, typename aPicker > (*^_ wq-;  
class binder_1 / QSK$ZDC  
  { 3[-L'!pOX3  
Func fn; kG@1jMPtQ  
aPicker pk; /XtxgO\T.  
public : xAon:58m{  
*`=V"nXw$|  
template < typename T > lf[ (  
  struct result_1 NrhU70y  
  { PHT;%;m=  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; !@p@u;djJ  
} ; [ wr0TbtV  
Xp4pN{he  
template < typename T1, typename T2 > rq T@i(i  
  struct result_2 #eR*|W7o  
  { _lu.@IX-  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; GriL< =?t  
} ; ,hYUxh45  
D9 ,~Fc  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} d=Q0 /sI&  
L`yS '  
template < typename T > mY |$=n5X  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i *nNu-g  
  { !NZFo S~  
  return fn(pk(t)); oT_k"]~Q~2  
} fL' 42  
template < typename T1, typename T2 > y3))I\QT  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +Y'(,J  
  { UXR$7<D+  
  return fn(pk(t1, t2)); pV:X_M6  
} M)i2)]F S  
} ; +wS?Z5%mU  
zT0FTAl ^  
/c]I|$v  
一目了然不是么? }#a d  
最后实现bind +'y$XR~W{  
A ElNf:  
.y#@~H($  
template < typename Func, typename aPicker > p@YU7_sF^!  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) KR?-<  
  { (VU: &.  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ;~tKNytD`B  
} dHg[0Br)r  
f*p=]]y  
2个以上参数的bind可以同理实现。 <Mxy&9}ic  
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。 `:R8~>p  
 gX.4I;  
十一. phoenix }Q/xBC)  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: JY4 +MApN  
QEm6#y  
for_each(v.begin(), v.end(), Z_ak4C  
( x_s9DkX  
do_ [;83 IoU}  
[ `>g: :  
  cout << _1 <<   " , " P)7SK&]r;=  
] ~eA7:dZLb  
.while_( -- _1), A@f`g[q  
cout << var( " \n " ) xCiY jl$  
) rcY[jF  
); [8l8 m6  
vRVQ:fw  
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: H+;>>|+:~  
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 5O]ph[7  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 at/besW  
那么我们就照着这个思路来实现吧: I[c/) N  
T%VC$u4F  
C8e{9CF  
template < typename Cond, typename Actor > qI5_@[S*  
class do_while 3tA6r  
  { 8%U+y0j6b  
Cond cd; PL%U  
Actor act; FI Io{ru  
public : [(F.x6z)  
template < typename T > mC8c`# 1T  
  struct result_1 _r?H by<b  
  { Oz-X}eM  
  typedef int result_type; jLM1 ~`&  
} ; Dc}-wnga  
q~ T*R<S  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} !Hr~B.f7  
&?#V*-;^  
template < typename T > HX7"w   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1\$xq9  
  { W{*U#:Jx1  
  do  wC}anq>>  
    {  &)T5V  
  act(t); J)"2^?!&B  
  } l*e*jA_>:7  
  while (cd(t)); a[ 1^)=/DM  
  return   0 ; p?>(y  
} OT+=H)/  
} ; P>9F(#u_(F  
MRV4D<NQ  
L 1H!o!*  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). pW2NrBq@w  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 l#Ipo5=  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 9l]+ rs +  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 Hca vA{H  
下面就是产生这个functor的类: }i^]uW*h  
B8:G1r5G/  
gp`$/ci  
template < typename Actor > ~a^mLnY@  
class do_while_actor YNRpIhb  
  { Fw)#[  
Actor act; wa\Yc,R  
public : }~DlOvsq  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 8iGS=M  
^<}9#q/rt  
template < typename Cond > ;}@.E@s%'  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; {^a"T'+  
} ; 'JU(2mF  
"jb`KBH%"  
M%92 ^;|`  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 #^|y0:  
最后,是那个do_ Nj rF":'Y  
@n"7L2wY  
m9o{y6_j*  
class do_while_invoker /Nt#|C>  
  { -GCC  
public : MxQhkY-=  
template < typename Actor > 7jL+c~  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ePv3M&\J  
  { 9~n`6;R  
  return do_while_actor < Actor > (act);  sC1Mwx  
} eyUguA<lK\  
} do_; N?hQ53#3  
*?x$q/a  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? /99S<U2ej  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 B52n'.  
最后来说说怎么处理break和continue mvgsf(a*'  
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。 Tsch:r S  
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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