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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda #+r-$N.7  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 m.lNKIknQ  
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, Xst&QKU  
n NAJ8z}Nt  
}LE.kd&  
7O"T `>  
  class filler iPE-j#|  
  { 0k3^+#J  
public : +y-:(aP  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} :<nL9y jt  
} ; aIkxN&  
d[ {=/~0  
xXLKL6F(\  
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: $BNn1C8[  
bZa?h.IF  
]jM D'vg^b  
KxiZx I  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); M"~B_t,Nw  
&0Nd9%>  
;r8,Wx@f1C  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ZVda0lex&  
6`EyzB%.$  
}<S|_F  
&4DvZq=  
二. 战前分析 Hjlx,:'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。 na%9E8;:&v  
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 pW!]  
x37r{$2  
'\ 6.GP  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); /GCSC8T  
  /* --------------------------------------------- */ Qa"R?dfr  
vector < int *> vp( 10 ); YMz[je  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); |[xi"E\  
/* --------------------------------------------- */ MJ>(HJY6?%  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); -7\RO%U  
/* --------------------------------------------- */ g2F~0%HY  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); XjL( V1  
  /* --------------------------------------------- */ #bf^Pq'8  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); =(v/pLLK?  
/* --------------------------------------------- */ -Xx,"[sN\w  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); o'R_kadN[T  
K@ W~  
IgSe%B  
I7]45pF  
看了之后,我们可以思考一些问题: mVk:[ }l6  
1._1, _2是什么? JCE364$$"  
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。 ,{YC|uB  
2._1 = 1是在做什么? P`RM"'Om  
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。 GAPZt4Z2  
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。 mo <g'|0  
hZ$* sf  
l *pCG`@J#  
三. 动工 US4X CJxB  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: oSE'-8(  
@p}H@#/u\  
92eS*x2@  
*FOTq'%i  
template < typename T > 4oCn F+(  
class assignment x4fLe5xv  
  { |1rBK.8  
T value; 'gQm%:qU3r  
public : LP.-  
assignment( const T & v) : value(v) {} =]"[?a >  
template < typename T2 > *:)#'cenI  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } gl00$}C  
} ; _U'edK]R  
8=t?rA  
vR#A7y @ !  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Y|KX:9Y@  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 5wr0+Xo  
sp'q=^t  
'(I"54W  
.LV=Z0ja  
  class holder 7*u0)Hog  
  { !/Hln;{  
public : :B)w0tVw  
template < typename T > <XGOcekG  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const L"#Tas\5  
  { *$uKg zv3  
  return assignment < T > (t); ^8E/I]-  
} 'X{7b <  
} ; %p^C,B{7w  
trM8 p  
u{exQ[,E  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: hnH:G`[F  
/C_O/N  
  static holder _1; ;LthdY()n(  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 &`t-[5O\  
"'s`?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Mm|HA@W^  
而不用手动写一个函数对象。 =yfr{5}R  
'U5 E{  
rJD>]3D5p  
S\GG(#b!  
四. 问题分析 TY~0UU$  
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。 sK}Ru?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。 Q >)?_O(  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Hm%[d;Z7  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 1rTA0+h  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 TkmN.@w_C  
kRZ(  
五. 问题1:一致性 !X*L<)=nh  
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?| rDm>Rm=  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 cb|`)"<HN  
K)@]vw/\  
struct holder H;Z{R@kf  
  { CM8WI~  
  // V|<qO-#.  
  template < typename T > ';zLh  
T &   operator ()( const T & r) const ?Q:se  
  { /vSFQ}W  
  return (T & )r; ]qhVxeUm  
} *)g*5kKN  
} ; ]!0 BMZmf  
v;jrAND  
这样的话assignment也必须相应改动: 5as';1^P&*  
;k(|ynXv  
template < typename Left, typename Right > ~d){7OG  
class assignment ) Q~Q .  
  { 5N`g  
Left l; DpI_`TF#$Z  
Right r; ?jz{fU  
public : |oPqX %?  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 7q$9\RR5  
template < typename T2 > Ay"x<JB{U2  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } (Q#ArMMORI  
} ; vWjK[5 M%  
kZSe#'R's  
同时,holder的operator=也需要改动: ~F uD6f  
N~Ax78TX  
template < typename T > 8t0i j  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const rS)7D  
  { w.^k':,"  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Z*jhSy  
} ely&'y!  
~8}"X] 4  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 m6+2r D  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 PY)C=={p  
,Sghi&Ky  
return l(rhs) = r; /xj'Pq((}p  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 8t9sdqM/C  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: E5-8tHV   
r(%#@?&  
template < typename Tp > :mL\KQ  
class constant_t :t^=~xO9  
  { F2 >o"j2  
  const Tp t; |) T HuE(  
public : G'}%m;-mt  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} |;9OvR> A  
template < typename T > 2!{CNt.-  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const [@Uc4LX  
  { {hZZU8*  
  return t; 3_vggK%  
} >(:KEA  
} ; nb(#;3DQ  
] M_[*OAb  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Zff-Hl  
下面就可以修改holder的operator=了 4>$>XL1  
oV,>u5:B  
template < typename T > j%~UU0(J  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 6;[iX`LL  
  { q+|Dm<Ug  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); [<8<+lH=P  
} )wSsxX7:  
w4RP*Da?:  
同时也要修改assignment的operator()  QqtFNG  
(O /hu3  
template < typename T2 > Kgk9p`C(  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 3PI{LU  
现在代码看起来就很一致了。 |hOqz2|  
2$\Du9+  
六. 问题2:链式操作 vnXpC!1  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 4Q_2GiF_ ?  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 l&;#`\s!V  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 z}u  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 qhLe[[>  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct wyvs#T  
6i=m1Yk  
template < typename T > (p^q3\  
struct result_1 e,:@c3I  
  { f0MHh5  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; R"=G?d)  
} ; @qg=lt|(F  
\HTXl]  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: @i6D&e=  
.CwMxuW  
template < typename T > Ms^,]Q1{  
struct   ref 3u+~!yz  
  { {jggiMwo.v  
typedef T & reference; RHVMlMX  
} ; W#-M|  
template < typename T > F-UY~i8  
struct   ref < T &> j Dy  
  { .VTHZvyn  
typedef T & reference; a8A8?:  
} ; !oM 1  
}3M\&}=8  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: V&)-u(s_S/  
*hFT,1WE=+  
template < typename T > WElB,a-RCp  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const vIz~B2%x  
  { w9c  
  return l(t) = r(t); a2o+ tR;H  
} 2Hy$SSH  
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。 txTDuS  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 +}X@{DB  
80axsU^H0  
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 M0"xDvQ  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 0&c12W|B<L  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 YadyRUE  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 {@B<$g   
最后的布局是: 3mr9}P9;  
                Add >(~; V;  
              /   \ `')3}  
            Divide   5 5I t+ S+a  
            /   \ O8 k$Uc  
          _1     3 1_XdL?h#o  
似乎一切都解决了?不。 H.!M_aJH  
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。 Sf lHSMFw  
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。 b_cD >A  
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: <:>a51HBX  
:2K0/@<x  
template < typename Right > Z`q?pE>R  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const +<8r?d2  
Right & rt) const e9N"{kDs6  
  { &YqgMC  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); %3'80u6BCJ  
} o!\Vk~Vi&  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 A GS?<6W-  
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。 n#bC ,  
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。 TJ2$ Z  
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。 N[ E t  
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。 80 i<Ij8J  
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? ndW? ?wiM  
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: z9'ME   
]NG`MZ  
template < class Action > <E!M<!h  
class picker : public Action ? vk;b!  
  { 3QU<vdtr  
public : o;_v'  
picker( const Action & act) : Action(act) {} l9#M`x9  
  // all the operator overloaded ?5jkb  
} ; OpUC98p?@  
A;q}SO%b  
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。 |brl<*:  
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: tE=P9 \4  
rjx6Ad/\  
template < typename Right > 1i#M(u_  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const m7g; psg  
  { E3;[*ve  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); h6 8sQd  
} U]d{hY."  
LF{d'jJ&K  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > NFU 5+X-c  
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。 LIirOf~e;!  
qmv%N  
template < typename T >   struct picker_maker Da)9s %_4  
  { YYZE-{ %  
typedef picker < constant_t < T >   > result; cZ%weQa#N)  
} ; *d?,i -Q.+  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > j01#Wq_\fk  
  { |*i0h`a  
typedef picker < T > result; GC~Tfrf=r  
} ; $Rd74;edn  
*|a_(bQ4@  
下面总的结构就有了: -:AknQq  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 *<"xF'C  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 pRc@0^G  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 _{C:aIl[2  
至此链式操作完美实现。 *:aJlvk  
O-}{%)[ F  
3-Xum*)Y  
七. 问题3 bj ZcWYT  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 ]k " j  
!T#~.QP4  
template < typename T1, typename T2 > 1^b-J0  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _Cj u C`7  
  { AQQeLdTq  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 4}gqtw:  
} q.g<gu]  
L6J=m#Ld  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: s+h`,gg9  
BC 9rsb  
template < typename T1, typename T2 > XGbtmmQG  
struct result_2 _U|s!60'  
  { |Q?IV5%$  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; pg [F{T<  
} ; xQ-]Iw5  
-c~nmPEG6  
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? {: T'2+OH>  
这个差事就留给了holder自己。 DnMfHG[<  
    @K3<K (  
H YZ94[Ti  
template < int Order > B9&"/tT  
class holder; hwSn?bkw  
template <> )apqL{u:=  
class holder < 1 > -;Y*;xe  
  { c7[|x%~  
public : C;-9_;&  
template < typename T > 7D|g|i  
  struct result_1 h%8[];*DpN  
  { V<ziJ7H/  
  typedef T & result; am]$`7R5d  
} ; W}50E.\#  
template < typename T1, typename T2 > FrIguk1  
  struct result_2 2$V]XSe  
  { ^dJ/>?1  
  typedef T1 & result; K|[[A)tt6  
} ; "\Zsr6y  
template < typename T > 4nN%5c~=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const XkDjA#nx`  
  { PxhB=i!'$  
  return (T & )r; kXFgvIpg<  
} 1 `hj]@.]  
template < typename T1, typename T2 > /EZF5_`bT  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const MN}@EQvW==  
  { &}_E~jKK  
  return (T1 & )r1; 4onRO!G,  
} w4\b^iJz  
} ; f R$E*Jd  
/. k4Y  
template <> d3v5^5kU  
class holder < 2 > \tc 4DS  
  { Uf}s6#   
public : U3}r.9/  
template < typename T > u]lf~EE  
  struct result_1 N,0l5fD~T  
  { kAsYh4[  
  typedef T & result; f"\G"2C  
} ; j7IX"O%f\  
template < typename T1, typename T2 > (C dx7v2Nh  
  struct result_2 {*RyT.J  
  { .]SE>3  
  typedef T2 & result; l}:&}  
} ; /o Q^j'v  
template < typename T > 9D#"Ey  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const V^Z"FwWk  
  { 6 9_etv  
  return (T & )r; A.8{LY;  
} hsr,a{B%$  
template < typename T1, typename T2 > ..`J-k  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const hK5BOq!y  
  { tgCEz%  
  return (T2 & )r2; se(ZiyHp  
} L  #c*)  
} ; 1S/KT4  
#EQwl6  
u/-u 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> >。 b+bgGLo  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: TUuw  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: q1Gc0{+)  
\bNN]=  
return l(i, j) = r(i, j); xfZ.  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 9y"R,  
O~sv^  
  return ( int & )i; ?:73O`sX:  
  return ( int & )j; fTQRn  
最后执行i = j; ^Tgu]t   
可见,参数被正确的选择了。 K:hZ  
29p`G1n  
\wwY?lOe  
wQ-pIi{G  
^NwXvp>7-  
八. 中期总结 p B*8D  
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: US3rkkgDO  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 lM oi5q  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 `/$yCXy  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Y%eFXYk.  
fn(< <FA)  
GvQKFgO6h  
Z7>pz:,  
A Ws y9  
>1u!(-A  
九. 简化 tl5}#uJ  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 Qa-]IKOs  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ^'9:n\SKQ  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 4&]Sb}  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 `L n,qiA  
  +-*/&|^等 .;nU" a3'  
2. 返回引用。 I.#V/{J  
  =,各种复合赋值等 /<ODP6Yy;  
3. 返回固定类型。 GxjmHo  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) BSU%.tmI  
4. 原样返回。 4B? 8$&b  
  operator, c4H5[LPF  
5. 返回解引用的类型。 j_YpkKh en  
  operator*(单目) m?wPZ^u  
6. 返回地址。  @Tk5<B3  
  operator&(单目) <=D !/7$ O  
7. 下表访问返回类型。 `P/7Mf  
  operator[] |Rk9W  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Z{&dzc  
  operator<<和operator>> v w(X9xa  
,c }R*\  
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。 )*6 ]m1  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: od\-o:bS  
a ;@G  
template < typename Left > 7tbM~+<0  
struct value_return hdW}._  
  { ,n )f=q*%  
template < typename T > 6jS:_[p  
  struct result_1 #Xdj:T<*  
  { MC=pN(l  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Jw"fqr  
} ; %#7NCdk;S  
Z|l/6L8  
template < typename T1, typename T2 > J4Yu|E<&  
  struct result_2 IXQxjqd^  
  { ).IB{+  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; NmbA~i  
} ; vxN,oa{hf  
} ; p@`]9tLP(K  
Zw4z`x1f  
/O@TqH  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait _p <]jt  
V!^5#A<  
下面我们来剥离functor中的operator() :&59N^So|  
首先operator里面的代码全是下面的形式: VAGQR&T?  
Lmp_8q-Ej  
return l(t) op r(t) YC,s]~[[   
return l(t1, t2) op r(t1, t2) \Z~|ry0v{d  
return op l(t) f&5'1tG  
return op l(t1, t2) cviPCjM  
return l(t) op kF,_o/Jc  
return l(t1, t2) op Cf&.hod  
return l(t)[r(t)] qGezmkNFm  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] J*I G]2'H  
O:G5n 5J  
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: p0r:U< &  
单目: return f(l(t), r(t)); kx3?'=0;5  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); :U>[*zE4&  
双目: return f(l(t)); St`3Z/|h  
return f(l(t1, t2)); :9c[J$R4  
下面就是f的实现,以operator/为例 Ng=_#<  
xMOq/" )  
struct meta_divide Qg^Ga0Lf6  
  { 3n ~n-Jo  
template < typename T1, typename T2 > 3Ql77?&k  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) yAyq-G"sO  
  { <Sn;k[M}d  
  return t1 / t2; S! Z2aFj  
} ^*-6PV#Z  
} ; 6!& DH#M  
r:xbs0 7  
这个工作可以让宏来做: cJ ^:b4j  
JJE3\  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ T ?HG}(2  
template < typename T1, typename T2 > \ q`u^ sc  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Ja`xG{~Y7i  
以后可以直接用 lPBWpHX  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) #.KVT#%~{  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 %qI.Qw$  
(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。。。) sfo+B$4|  
TAE@KSPvo  
}I )%Gw  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 |O!G[|/3  
[p:mja.6y  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > !Au@\/}  
class unary_op : public Rettype 7k<6oM1  
  { BSyl!>G6n8  
    Left l; 45 \W%8  
public : igGg[I1?  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 1Uy'TEk  
IGKtugU%  
template < typename T > D~^P}_e.  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,JU3 w  
      { Q"(*SA+-|  
      return FuncType::execute(l(t)); QGq8r>  
    } i L48  
/ %9DO  
    template < typename T1, typename T2 > \H&8.<HJ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;"R1>tw3)  
      { }M0GPpv  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); g]mR;T3  
    } rYn)E=FG/  
} ; *ydh.R<hb  
C)z?-f  
D\@)*"  
同样还可以申明一个binary_op U)sw IisE  
%@ ,! (  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ~'.SmXZs  
class binary_op : public Rettype  WBd$#V3  
  { uH.1'bR?a  
    Left l; ?LAiSg=eq  
Right r; eE0'3?q(  
public : <0h,{28  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} {^ jRV@  
FpYeuH%  
template < typename T > r:~q{  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +U^H`\EUr  
      { V/dL-;W;  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 7.W$6U5  
    } ahmxbv3f=5  
t`!@E#VK  
    template < typename T1, typename T2 > oQ{ X2\  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Pxy+W*t  
      { x^XP<R{D  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); $E@U-=m  
    } h(4&!x  
} ; k;~*8i=%,\  
\; FE@  
hf1h*x^J  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 esk~\!d  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 yBYZ?gc  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) _7bQR7s  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 G pC*w ~  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! h2_A'  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 jiGXFM2  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 gK_#R]  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) b.#0{*/G  
下面是修改过的unary_op "">{8  
>V$ S\"  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > o ?`LZd:{  
class unary_op j FH wu*  
  { x T{s%wE  
Left l; z0-[ RGg  
  !;U;5e=0  
public : %h9'kJzNk  
t^|GcU]  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} .:(T}\]R  
r=4vN=:  
template < typename T > *!c&[- g  
  struct result_1 ,w|Or}h]7  
  { x4Wu`-4^  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; wN2D{Jj  
} ; zS/1v+  
VC.zmCglo^  
template < typename T1, typename T2 > =>Q$S  
  struct result_2 h{/lW#[  
  { ur| vh5  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 2SRmh!hr  
} ; l\"wdS}  
W6!o=()  
template < typename T1, typename T2 > "59"HVV  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const j|DjO?._'  
  { #8CeTR23cw  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); {osadXd C  
} uMb[0-5  
=EQaZ8k  
template < typename T > rk7d7`V  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3ahbv%y  
  { 5}|bDJ$%_  
  return OpClass::execute(lt(t)); ohlCuH 3  
} xDO1gnH%  
w%uM=YmuT  
} ; m2>$)\-;  
)>r sX)  
|h%0)_  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug myqQqVW  
好啦,现在才真正完美了。 )Pj4_$uM  
现在在picker里面就可以这么添加了: iNG =x   
V:h3F7  
template < typename Right > g..&x]aS(  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const qE@H~&  
  { #``Alh8  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); g=Bge)  
} T_I ApC  
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。 rvRIKc|}l  
{Z_?7J&z  
9|x{z  
xv 9 G%  
w1:%P36H  
十. bind byN4?3 F  
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。 5]F4.sa  
先来分析一下一段例子 HzZ.q2Zz%  
kB]?95>Wx  
@s8wYcW  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 5fuYva >Ik  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 V1 {'d[E*  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 P:k!dRb9{  
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。 &.chqP(|  
我们来写个简单的。 ueu=$.^;g  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ~^v*f   
对于函数对象类的版本: CJf4b:SY@  
jVInTR0f[  
template < typename Func > ofy)}/i  
struct functor_trait wY{!gQ  
  { 6>F1!Q  
typedef typename Func::result_type result_type; miEf<<L#z  
} ; h{.x:pPXy  
对于无参数函数的版本: .&;:X )  
GN=-dLN  
template < typename Ret > ~4=XYYcka  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ZL+46fj  
  {  G4{TJ,~  
typedef Ret result_type; XEb+Z7L1  
} ; T&u25"QOf  
对于单参数函数的版本: Y8Z-m (OQ  
%R@&8  
template < typename Ret, typename V1 > wt1Y&D  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > f,:2\b?.  
  { 6'\VPjt  
typedef Ret result_type; [9,34/i  
} ; my*E7[  
对于双参数函数的版本: , %$Cfu  
fk'DJf[M  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Q|tzA10E  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > :,pdR>q%(y  
  { ku^0bq}BrH  
typedef Ret result_type; @i>o+>V  
} ; )O$T; U  
等等。。。 NzC&ctPk  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy w(UZmZb}  
A}MF>.!}C  
template < typename Func > 8 _|"+Ze  
struct func_return G^A}T3  
  { <59G  
template < typename T > ^#&PTq>  
  struct result_1 j38>5DM6L  
  { 7da~+(yhr  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; -MuKeCgi  
} ; ~5 e 1&  
q|S,^0cU  
template < typename T1, typename T2 > f1X]zk(=W  
  struct result_2 ?7Skk  
  { ]6;oS-4gu?  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ]Ag{#GJ5D  
} ; (tz fyZ M  
} ; GpGq' 8|(  
0uhIJc'2  
Q0(3ps~H  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 A1/[3Bz  
g7O , <  
template < typename Func, typename aPicker > .7r$jmuFs  
class binder_1 z.0!FUd  
  { ydf;g5OZ  
Func fn; cBDOA<]r,  
aPicker pk; != u S  
public : Z8q*XpUH  
TM0DR'.  
template < typename T > 1SY3  
  struct result_1 DPylc9[-  
  { +Q&CIo  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;  H;Cv] -  
} ; 7U`8W\-  
%lqrq<Xn  
template < typename T1, typename T2 > J%lEyU  
  struct result_2 C:{&cIFrPe  
  { eZ;DNZK av  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; W=zp:6Z~  
} ; dY'>'1>P 9  
}(v <f*7=n  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} S'(Hl}h!.  
@+(a{%~7y  
template < typename T > h f9yK6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8e}8@[h  
  { zZI7p[A[3  
  return fn(pk(t)); f<l.%B  
} (m& ''yaH  
template < typename T1, typename T2 > :my@Oxx4@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const cDqj&:$e  
  { 66MWOrr  
  return fn(pk(t1, t2)); 0]MI*s>&  
} y>|AX/n  
} ; 06fs,!Q@  
n%I9l]  
~Pi CA  
一目了然不是么? ?PDrj/: *  
最后实现bind &ZAc3@l[c  
"MU)8$d  
.8/W_iC92  
template < typename Func, typename aPicker > /<it2=  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) hnnPi  
  { brClYpp,h  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); xD4G(]d!  
} `]m/za%7  
=*Y=u6?  
2个以上参数的bind可以同理实现。 )kK" 1\m  
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。 Ps9YP B-  
%LBT:Aw  
十一. phoenix n^$HC=}S  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: egy#8U)Z  
OvtiFN^s'  
for_each(v.begin(), v.end(), =%R|@lz_x  
( f f_| 3G  
do_ $-;x8O]u  
[ A3mSSc6  
  cout << _1 <<   " , " k80!!S=_>  
] ;P2(C >|  
.while_( -- _1), 77o&$l,A|  
cout << var( " \n " ) `%Uz0hF  
) fqS cf}s  
); V'XvwO@  
J&jig?t  
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: C! J6"j  
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 ~n`G>Oe3  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 \|q.M0  
那么我们就照着这个思路来实现吧: W5a>6u=g,  
TM?7F2  
E?3$ *t  
template < typename Cond, typename Actor > TM1J1GU  
class do_while N6*v!M+  
  { .W q"  
Cond cd; ~L=Idt!9  
Actor act; jj*e.t:F  
public : 7COJ.rA  
template < typename T > /e4#D H  
  struct result_1 &4-rDR,  
  { 7z4u?>pne*  
  typedef int result_type; 6N]V.;0_5  
} ; 1[r;  
{qkd63 X  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 1q(o3%   
b=j]tb,  
template < typename T > O.~@V(7ah  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d*TpHLm  
  { m1(cN%DBd  
  do NK0hT,_  
    { bLpGrGJs  
  act(t); ?{M!syD<  
  } 9dXtugp|  
  while (cd(t)); /"%QIy'{  
  return   0 ; Il9pL~u  
} F Wzf8*^  
} ; j2"Y{6c  
b(McH*_8e  
GDj ViAFm  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 9XPQ1LSx  
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。 mQ]wLPP{1  
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。 L?( % *  
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。 k 1   
下面就是产生这个functor的类: IfGQeynj  
J((.zLvz  
8{Id+Q>Vo,  
template < typename Actor > >J[Wd<~t  
class do_while_actor B[rxV  
  {  >o"3:/3  
Actor act; Ood'kAH1B  
public : ]kd )j  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} wc5OK0|  
>f*[U/{ K  
template < typename Cond > KU}HVM{  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; `X7ns?  
} ; M1f ^Lx  
StuDtY  
I=3e@aTZ,  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 uY;2tZldf=  
最后,是那个do_ {%;KkC8=R  
jW-j+ WGSM  
(SlrV8;  
class do_while_invoker gB?~!J?  
  { { !C';^  
public : boR&'yX  
template < typename Actor > tT;=l[7%  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 6!}tmdzR  
  { t $+46**  
  return do_while_actor < Actor > (act); OgTE^W@  
} fuxBoB  
} do_; "A_W U|  
O/(qi8En  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? w*Gv#B9G  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 3 TN?yP)  
最后来说说怎么处理break和continue >Rbgg1^]5  
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。  *YFe  
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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