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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda EJ#I7_  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 A|S)cr8z  
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, yxHo0U  
,?erAI  
-grmmE]/  
Qn.dL@W  
  class filler vt2. i$u  
  { G<D8a2q  
public : hTzj{}w  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} R[j?\#  
} ; Z4Dx:m-  
&K[sb%  
*$BUow/>  
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: [n)ak)_/  
`;+x\0@<  
kSzap+nB?  
$"W[e"Q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); #e-K It  
QK[^G6TI  
i.uyfV&F  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 q i yK  
O>qlWPht  
$cHU,  
kY\faWuR  
二. 战前分析 Nh}-6|M  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 2Ax"X12{6  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 Rw{' O]Q*  
-Pp{aF e  
bE.<vF&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 4@3\Ihv  
  /* --------------------------------------------- */ c-(RjQ~M5  
vector < int *> vp( 10 ); H'zAMGZa  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); #p>&|I  
/* --------------------------------------------- */ :?\29j#*V  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); iYgVSVNg  
/* --------------------------------------------- */ l`zh Kj  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); x\8g ICf  
  /* --------------------------------------------- */ 4X]/8%]V  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Ja:4EU$Lu  
/* --------------------------------------------- */ Os-Z_zSl6  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); JX&]>#6|E  
m;l[flQ~  
rIPfO'T?  
+;lDU}$  
看了之后,我们可以思考一些问题: 7HH@7vpJ^  
1._1, _2是什么? E> GmFw  
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。 <b,WxR`  
2._1 = 1是在做什么? 2PyuM=(Wt  
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。 4"kc(J`c  
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。 t2)uJN`a$X  
f?tU5EX  
Rf8Obk<  
三. 动工 7FcZxu\  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ]pBEoktp  
DSqA}r  
9DhM 9VU  
ygnZ9ikh<-  
template < typename T > 3WF]%P%  
class assignment =Pw{1m|k  
  { $I*}AUp v?  
T value; ,.p 36ZLP  
public : Ve%ua]qA  
assignment( const T & v) : value(v) {} Nuot[1kS  
template < typename T2 > ;&=CZ6vH  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } }.)R#hG?  
} ; S8dfe~|7:  
/B?wn=][  
aC2Vz9e  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 01-rBto$  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment jFdgFK c)  
OP=brLGu0  
x}K|\KXy  
HJN GO[*g  
  class holder 1?H; c5?d&  
  { gU+yqT7=  
public : "=s}xAM|A  
template < typename T > |Jd8ul:&e  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ^g6v#]&WA  
  { aSIb0`(3  
  return assignment < T > (t); `oikSx$vB.  
} =t-Ud^3  
} ; !9 kNL  
|OF3O,5z  
vw!7f|Pg ~  
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: "KK}} $>  
,= ApnNUgX  
  static holder _1; S;#:~?dU  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 q;nAq%  
jy.L/s  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 'XKfKv >;  
而不用手动写一个函数对象。 A"M;kzAfHM  
_0rt.NRD  
qzxWv5UH  
{z_cczJ-  
四. 问题分析 /ojwOJ  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 a. D cmy{  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 W?zj^y[w  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 j:1N&7<FU  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 02;'"EmP$  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 YX,;z/Jw2  
seK;TQ3/7  
五. 问题1:一致性 VdM Ksx`r  
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?| @4*eH\3  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 vzI>:Bf  
xI?'Nh  
struct holder \[{8E}_"^  
  { >g!$H}\  
  // }GURq#  
  template < typename T > <Rw2F?S~)n  
T &   operator ()( const T & r) const kYkA^Aq  
  { +1c r6a  
  return (T & )r; N<<wg{QO  
} #@BhGB`9Qt  
} ; yxu7YGp%  
]SA/KV   
这样的话assignment也必须相应改动: +0[H`5-^  
9'H:pb2  
template < typename Left, typename Right > /1/'zF&R-  
class assignment G2wSd'n*y  
  { @*xP A  
Left l; t&43)TPb.  
Right r; U`~L}w"  
public : RjUrpS[I  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} h~sTi  
template < typename T2 > o<48'>[  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } >V)#y$Z  
} ; bz nMD  
\Kui`X  
同时,holder的operator=也需要改动: nnRb   
YR\(*LJL  
template < typename T > [AFR \{  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Xmmj.ZUr  
  { j-J/yhWO&  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); [g"nu0sOK  
} z[[qrR  
 ) 4t%?wT  
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。 #s\yO~F-  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 `dX0F=Ag?  
6W YVHG  
return l(rhs) = r; Z"Lr5'}  
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。 4s|qxCks  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: \anOOn@  
{Q$8p2W  
template < typename Tp > M<l<n$rYS  
class constant_t eVMnI yr  
  { ]:F !h2  
  const Tp t; ZZkc) @  
public : DS4y@,/)'  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} bydI+pVMo  
template < typename T > Q1kM 4Up  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Qo3Enwap=  
  { DQu)?Rsk  
  return t; s^PsA9EAn  
} x76;wQ  
} ; tIV9Y=ckr0  
vAG|Y'aO@%  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 I+Yq",{%  
下面就可以修改holder的operator=了 c]k+ Sx&}  
Y#9bM $x7  
template < typename T > mDA+ .l&)b  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 45-x$o  
  { W +GBSl  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); =`(W^&|  
} P(b~3NB)  
>f&L7@  
同时也要修改assignment的operator() ;=P!fvHk  
D{d%*hlI 3  
template < typename T2 > (O!CH N!:  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } &%(Dd  
现在代码看起来就很一致了。 `N}V i6FG  
O`_, _  
六. 问题2:链式操作 )j}#6r  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 mIrN~)C4\  
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。 FnOa hLS  
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。 >U\P^yU  
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。 ]T5\LNyN  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct <ir]bQT  
By[M|4a  
template < typename T > 5(1c?biP&  
struct result_1 :>ca).cjac  
  { >*B59+1P  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; +,7vbs3  
} ; _I,GH{lhI  
4;32 f`  
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: Y0Tw:1a  
uTO%O}D N  
template < typename T > h c]p^/H  
struct   ref T_wh)B4xW  
  { M|@@ LJ'  
typedef T & reference; ] NW_oRH  
} ; -~J5aG[@~>  
template < typename T > )B+zv,#q  
struct   ref < T &> #_3ZF"[zq  
  { 8qfXc ^6  
typedef T & reference; l*CCnqE  
} ; f#I#24)RH  
T#Bj5H  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: .n.N.e  
|eye) E:  
template < typename T > g^po$%I '  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const :YX5%6  
  { OM7AK B=S  
  return l(t) = r(t); fV6ddh  
} 7#Fcn  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 e=# D1  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 lc [)Ev  
LV$Ko_9eA  
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 'vq0Tw5  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Ed-3-vJej6  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 g#1 Y4  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ]TtID4qL  
最后的布局是: Ms3GvPsgv  
                Add s6}SdmE  
              /   \ X4'!:&  
            Divide   5 {5ehm  
            /   \ B=r+ m;(  
          _1     3 |{,c2 Ck:N  
似乎一切都解决了?不。 ZifDU@J$t  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 z.h;}QRJ,@  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 \j.l1O  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: I^n,v) 8  
JXt_  
template < typename Right > Ck m:;q  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const f\RTO63|O  
Right & rt) const "?iyvzo  
  { K,PN:  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); -~_|ZnuM9  
} y>T>  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 IQd~` G  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 Tgla_sMb  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 M U '-  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 ,@M<O!%Cs  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。  r/)ZKO,  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? Azr|cKu]  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: d}|z+D  
T>hm\!  
template < class Action > QaA?UzB  
class picker : public Action 5xj8^W^G9  
  { "So "oT1  
public : +RiI5.$=Z  
picker( const Action & act) : Action(act) {} $i!r> .Jo  
  // all the operator overloaded S$40nM  
} ; X -=M>H^  
u35"oLV6}#  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 Ff =%eg]  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: VKlC`k8L  
]vV)$xMX  
template < typename Right > `6#s+JA[  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const VH+3o?nrT  
  { 1TGE>HG  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); BT$Oh4y4  
}  3U!=R-  
|S<!'rY  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >  %(K}1[  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 DH i@ujr  
79o=HiOF99  
template < typename T >   struct picker_maker g"c7$  
  { 2BT+[  
typedef picker < constant_t < T >   > result; (_3'nFg  
} ; wQ9@ l  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > P)Oe?z;G?  
  { udc9KuR@  
typedef picker < T > result; 1#fR=*ZM"  
} ; ^LXsU] R  
3Tw9Uc\vT  
下面总的结构就有了: 0~[M[T\  
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。 'V <ZmJ2  
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。 Be^"sC  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ~Dw% d;  
至此链式操作完美实现。 n\BV*AH  
0pH$Mk Q  
@~5Fcfmm  
七. 问题3 3rJ LLYR  
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。 MJH>rsTQ  
^Q+z^zlC  
template < typename T1, typename T2 > 0G Q8} r  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6g#E/{kQw  
  { zF? 6"  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); iO18FfM_  
} -r~9'aEs  
<*/Z>Z_c2  
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: eIf-7S]m  
,[dvs&-*  
template < typename T1, typename T2 > [a~@6*=  
struct result_2 ~,8#\]xR  
  { q@ wX=  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ?=-/5A4K  
} ; RjrQDh|((  
ip*^eS^  
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? id`RscV]  
这个差事就留给了holder自己。 >f1fvv6  
    `JGW8 _  
+Ll29Buyi  
template < int Order > bB*cd!7y  
class holder; F/:%YR;  
template <> ~xws5n}F  
class holder < 1 > 3.ShAL  
  { v5?ct?q  
public : 6O0aGJ,H  
template < typename T > $j@P 8<M7  
  struct result_1 uI9+@oV  
  { o>&pj  
  typedef T & result; z  fy(j  
} ; INCD5dihJ  
template < typename T1, typename T2 > Mdp'u$^!  
  struct result_2 ~u[1Vz4#3  
  { 9Gx`[{wI9<  
  typedef T1 & result; ['iEw!  
} ; x[+bLlb  
template < typename T > i2[8^o`_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ,&* BhUC  
  { E2`9H-6e  
  return (T & )r; {aK3'-7  
} )}_}D +2  
template < typename T1, typename T2 > q$ j  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 4TiHh  
  { k!6m'}v  
  return (T1 & )r1; l!\~T"-7;:  
} H_1&>@ 3  
} ; &Rz-;66bN  
K&"X7fQ  
template <> OW!y7  
class holder < 2 > Df(+@L5!  
  { SFFJyRCz  
public : @2_ E9{T  
template < typename T > L(1} PZ  
  struct result_1 K]dR%j  
  { :TV`uUE  
  typedef T & result; LA/Qm/T  
} ; QXy= |  
template < typename T1, typename T2 > Wu8zK=Ve(  
  struct result_2 fZnq5rTk"  
  { 0[7"Lhpd  
  typedef T2 & result; XCXX(8To0=  
} ; "zqa:D26  
template < typename T > QWC C  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const A.$P1zwC  
  { Cj YI *  
  return (T & )r; 2)QZYgfh  
} 5rQu^6&  
template < typename T1, typename T2 > KAu>U3\/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const uy<b5.!-  
  { G2P:|R  
  return (T2 & )r2; TDy$Mv=y  
} WWOjck #  
} ; :j/sTO=  
(>lH=&%zj  
^B7Ls{  
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> >。 =OTu8_ d0t  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: MvaX>n !o  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: >m%7dU  
\uJ+~db=  
return l(i, j) = r(i, j); Fp]ErDan  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) cXYE !(  
6C ?,V3Z  
  return ( int & )i; Cyo:Da  A  
  return ( int & )j; Y'+K U/H  
最后执行i = j; x>T+k8[n  
可见,参数被正确的选择了。 ~JS@$#  
/o}i,i$  
^^a%Lz)U  
xjrL@LO#  
::cI4D  
八. 中期总结 L{&Yh|}  
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: >>8{N)c5E  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ?<Mx*l  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 nm %7e!{m  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Re*~C:  
g+?2@L$L  
\,lIPA/L  
;(K"w*  
s={IKU&m[  
e :T9f('  
九. 简化 GSfU*@L3  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 >CHb;*U  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 vM:c70=  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: M.EL^;r  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 gplrJaH@  
  +-*/&|^等 u?'J1\z  
2. 返回引用。 p$*P@qm  
  =,各种复合赋值等 ~I~lb/  
3. 返回固定类型。 F9A5}/\  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) =&DuQvN,  
4. 原样返回。 sJ5#T iX  
  operator, s;sr(34  
5. 返回解引用的类型。 15Jc PDV  
  operator*(单目) >?ec"P%vS/  
6. 返回地址。 {L7+lz  
  operator&(单目) o/=61K8D  
7. 下表访问返回类型。 Qx_N,1>S  
  operator[] f=7[GZoDn  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ,8!'jE[d  
  operator<<和operator>> S/YHT)0x[  
2NB $(4/  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 8CH9&N5W5t  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 6#a82_  
C+dz0u3s  
template < typename Left > 'X ?Iho  
struct value_return JLg/fB3%  
  {  OAgZeK$  
template < typename T > )XoMOz  
  struct result_1 k3]qpWKj  
  { Q"3gvIyc  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; HLL=.: P  
} ; =CjWPZShV  
~w.y9)",  
template < typename T1, typename T2 > iDltN]zS  
  struct result_2 ^E~1%Md.  
  { W[>qiYf^b  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; yDj'')LOQg  
} ; 7=&+0@R#/d  
} ; ;*=7>"o'`  
%CUwD  
=T)y(] ;M$  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait @![1W@J  
TpdYU*z_Br  
下面我们来剥离functor中的operator() w>'3}o(nY  
首先operator里面的代码全是下面的形式: `91Z]zGpU  
Cj/!m  
return l(t) op r(t) Mf7 [@#$  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) b+L!p.:  
return op l(t) j'lC]}kH  
return op l(t1, t2) BbPRPkV  
return l(t) op [e{D  
return l(t1, t2) op JEP9!y9y  
return l(t)[r(t)] en6;I[\  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] :Smyk.B2!  
Q9;VSF)  
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: *Y!RU{w+Z  
单目: return f(l(t), r(t)); b~<:k\EE  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); f>&*%[fw  
双目: return f(l(t)); *<}R=X.  
return f(l(t1, t2)); 46B'Ec  
下面就是f的实现,以operator/为例 "_=t1UE  
bXqTc2>=  
struct meta_divide 7`^=Ie%(K  
  { KUU ZN  
template < typename T1, typename T2 > ][XCpJ)8  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 5@pLGMHT  
  { /)?qD  
  return t1 / t2; ?D(aky#cyc  
} 5'<a,,RKu  
} ; NSq29#  
'a:';hU3f  
这个工作可以让宏来做: R0bgt2J  
P:5vS:s?  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 'QTa<Z)E  
template < typename T1, typename T2 > \ ~(=5`9  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 1 qp"D_h  
以后可以直接用 J*AYZS-tSE  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) v] m`rV8S[  
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 EiyHZ  
(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。。。) <q&i"[^M  
%_~1(Glz  
{!!8 *ix  
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 ^),;`YXZ  
_ x$\E  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > }FX:sa?5  
class unary_op : public Rettype fUOQ(BGp  
  { HYZp= *eb  
    Left l; S>Gb Jt(]  
public : z f >(Y7M  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} o|_9%o52'  
Qo*OC 9E`  
template < typename T > ;1>V7+/  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?u0qYep:  
      { i@ 86Ez  
      return FuncType::execute(l(t)); D r"PS >.  
    } =Wz)(N  
A7T(p7pP  
    template < typename T1, typename T2 > uC[F'\Y  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0C6T>E7  
      { + +Eu.W;&#  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ME.!l6lm\  
    } Qtt3;5m  
} ; |D[LU[<C  
Or55_E  
zy|h1 .gd  
同样还可以申明一个binary_op qa4j>;  
hZ')<@hNP  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > pr1kYMrqri  
class binary_op : public Rettype \FnR'ne  
  { oxJAI4{y 4  
    Left l; J<&?Hb*|  
Right r; omT^jh  
public : r?pN-x$M=  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} !wZIXpeL  
Pjq()\/[Z  
template < typename T > UMHFq-  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const b=SCyGxlZ5  
      { q 2;CvoF  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); `trcYmR=k  
    } 6LqF*$+$`  
Hr \vu`p$  
    template < typename T1, typename T2 > :!FGvR6  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @ *5+ZAF  
      { v"<M ~9T)  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); H8m[:K]_H  
    } R{6M(!x  
} ; <@y(ikp>  
`X B$t?xi  
/4upw`35]  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 c@KNyBy2  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 >GmO8dK  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 6.a|w}C`  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 z+^9)wg9  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! `9A`pC  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 J6@RIia  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 CX ; m8  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) H;+98AIy`  
下面是修改过的unary_op 48{B}j%oU  
X9C:AGbp  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > n' 1LNi  
class unary_op c2]h.G83  
  { S$a.8Xh  
Left l; ET%F+  
  R''2o_F6  
public : ?`75ah  
(@=h(u.  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} %UG|R:  
8k_hX^  
template < typename T > Un&rP70  
  struct result_1 G)gb5VW k  
  { -oY8]HrXfK  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; cmY `$=  
} ; )"63g   
V5 Gy|X  
template < typename T1, typename T2 > 7Oi<_b  
  struct result_2 t&IWKu#  
  { >;}(? +|f  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; - <tTT  
} ; 3w/z$bj  
b$tf9$f  
template < typename T1, typename T2 > GKG:iR)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +Q"XwxL<6  
  { Ym$`EN  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); :j`XU  
} fe}RmnAC  
Zj0h0Vt  
template < typename T > l>("L9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -.-@|*5  
  { %~0]o@LW7  
  return OpClass::execute(lt(t)); 51ILR9 Bc_  
} (.b!kfC  
9QeBz`lm)  
} ; $-\%%n0>6  
cVSns\QO  
GbvbGEG  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug hK3Twzte  
好啦,现在才真正完美了。 8L`wib2  
现在在picker里面就可以这么添加了: YI]/gWeu  
%2beoH'  
template < typename Right > 6}*4co  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const _Ecs{'k  
  { ~W3t(\B'  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); I,r0K]  
} .fK~IKA  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 "po;[ Ia2  
f+Fzpd?wS  
d~T@fa  
<<9|*Tz  
)[=C@U  
十. bind {l\Ep=O vx  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 F'ez{ B\AX  
先来分析一下一段例子 gUiZv8C  
DP!8c  
J@rBrKC  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Ki /j\  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 JQW7y!Z  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 D"{%[;J  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 zJOyr"B'8  
我们来写个简单的。 n+ s=u$%qn  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: f^Q)lIv  
对于函数对象类的版本: Q{~;4+ZD  
gU?M/i2  
template < typename Func > tnq Zl S  
struct functor_trait #=Whh 9-d  
  { >&T J  
typedef typename Func::result_type result_type; semTAoqH  
} ; %xC}#RDf  
对于无参数函数的版本: 6f+@@=Xc  
!)`m mr  
template < typename Ret > hl,x|.f}4Y  
struct functor_trait < Ret ( * )() > vI(CX]o  
  { eXkpU7w;  
typedef Ret result_type; &-Q_%eM^  
} ; &7eN EA  
对于单参数函数的版本: 6?/f $,v  
=$_kkVQ$  
template < typename Ret, typename V1 > p;mV?B?oAQ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > oF s)UR  
  { xzf/W+.>.  
typedef Ret result_type; ~e5E%bXxC  
} ; O1oh,~W  
对于双参数函数的版本: t*-_MG  
5K =>x<  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > #z c$cr  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > }3-`e3  
  { WHRBYq_  
typedef Ret result_type; 02^Nf7DMR  
} ; ;r XZ?"  
等等。。。 uzS;&-nA  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy _iu^VK,}  
k?Njge6@  
template < typename Func > u\f Qa QV  
struct func_return m-Se-aF  
  { bc2S?u{  
template < typename T > ) gxN' z  
  struct result_1 XMLl>w2z  
  { ^>z+e"PQA  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; j% '~l#nw  
} ; NFf?~I&mfu  
Uu|R]azbO  
template < typename T1, typename T2 > 6)~7Uf:<v  
  struct result_2 &B$%|~Y5  
  { d 0:;IUG  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 0aYoc-( A  
} ; e )]  
} ; =b Q\BY#  
Bey9P)_Of  
o9Tsyjbj  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 :T#f&|Gg;  
Mp@dts/|  
template < typename Func, typename aPicker > ^fbzlu?G4-  
class binder_1 6Zv-kG  
  { e`?o`@vO,  
Func fn; = @ 1{LF;  
aPicker pk; hE +M|#o  
public : =r~ExW}+  
x, 'KI?TyQ  
template < typename T > >{"E~U  
  struct result_1 = @lM*  
  { Uf|@h  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; rW*[sLl3  
} ; 2Xv$  
)c.!3n/pb  
template < typename T1, typename T2 > 2UTmQOm  
  struct result_2 -LlS9[r0  
  { 1gX$U00:  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; k%;oc$0G-3  
} ; {7EpljH@  
w%%*3[--X  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} J #;|P-pt  
H9[0-Ur5  
template < typename T > Hr*xAx  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1#|qT7  
  { %D`j3cEp@  
  return fn(pk(t)); n_6#Df*  
} 7_L$XIa  
template < typename T1, typename T2 > t~Q j$:\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const caL \ d  
  { $]J<^{v  
  return fn(pk(t1, t2)); s =<65  
} a@C}0IP)  
} ; ^a7a_M  
kXO c)  
lXutZ<S[  
一目了然不是么? M'@  
最后实现bind 4!-/m7%eF  
ah#jvp  
@/='BVb'T  
template < typename Func, typename aPicker > tSVS ogGd  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) RvyCc!d  
  { HgTBON(  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); zw0u|q;#  
} Y,-! QFS#  
X:QRy9]  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Axla@  
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。 Y"TrF(C  
7 LiyA<  
十一. phoenix a._>?rVy  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: vJ>o9:(6  
((6?b5[  
for_each(v.begin(), v.end(), {v2[x W  
( Ys<z%  
do_ )hD77(c  
[ D_BdvWSxj  
  cout << _1 <<   " , " _CizU0S  
] Xc<Hm  
.while_( -- _1), hwSxdT6  
cout << var( " \n " ) ?2K~']\S  
) l=<},_]{  
); u&e?3qKX(  
w3"%d~/[x  
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: n9V8A[QJ  
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 5e^z]j1Yv  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 _D8:p>=  
那么我们就照着这个思路来实现吧: _TbvQ Y  
RG_6& A  
}5}#QHF  
template < typename Cond, typename Actor > }-p-(  
class do_while #r@>.S=U]  
  { .i1|U8"X  
Cond cd; 88l{M[B2  
Actor act; p\tA&>3-  
public : .+5;AtN  
template < typename T > hSaw)g`w  
  struct result_1 CJ6vS  
  { %U9f`qE  
  typedef int result_type; +a^0Q F-7  
} ; Eg1|Kg\&  
)IKqO:@  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} !#S"[q  
XLlJ|xhY-K  
template < typename T > P8 R^46  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const VYQ]?XF3i  
  { 5L,q,kVS  
  do S~^]ib0  
    { /&5:v%L  
  act(t); N"zl7.E  
  } ^j2z\yo  
  while (cd(t)); H:mcex  
  return   0 ; Li\b ,_C  
} jOL=vG  
} ; lN_b&92  
gj82qy\:  
-'Z-8  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). fBKN?]BdN  
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。 (Vt5@25JW  
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。 4Td)1~zc3  
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。 )#,a'~w  
下面就是产生这个functor的类: h3Nbgxa.  
-$`q:j  
0"i QHi  
template < typename Actor > 2nSK}q  
class do_while_actor 0SJ(Ln`0K  
  { c&"1Z/tR  
Actor act; 9 }  ]C  
public : _OB^ywHn.  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ' ?EG+o8  
srH.$Y;~  
template < typename Cond > Bd[H@oKru  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ZpZoOdjslV  
} ; 1czU$!MV  
7Kt i&T  
a)!R4  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 LWV^'B_X-  
最后,是那个do_ y 48zsm{  
/Ur]U w  
Rj-4K@a8#N  
class do_while_invoker #/)U0 IR)  
  { r<'B\.#tp>  
public : %< Jj[F  
template < typename Actor > %/R[cj 8  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const /.(F\2+A  
  { F mQiy+.|  
  return do_while_actor < Actor > (act); QG09=GQ  
} T )bMHk  
} do_; >skl-f  
t!0 IQ9\[*  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? /L` +  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 !iUT Re  
最后来说说怎么处理break和continue TtgsM}Fm  
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。 $"3cN&  
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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