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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 0|`iop%(n  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 8,?*eYNjb  
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, Z(o]8*;A i  
DM*u;t{i  
a |0f B4G  
\.{ZgL5"  
  class filler sm;\;MP*yH  
  { E>`gj~  
public : Rj/y.g  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} O*hQP*Rs  
} ; J"yq)0  
<l^#FH  
ZNY), 3?  
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: J8PZVeWx  
}wV/)Oy[  
wy# 5p]!u  
g42Z*+P6N  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); RRR=R]  
pL{:8Ed  
5s1XO*s)>X  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ^%m~VLH  
jo[U6t+pj7  
D P+W* 87J  
' 8UhYwyr  
二. 战前分析 to;cF6X  
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。 d8/KTl  
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 2p8}6y:}7  
r[RO"Ej"  
U7d05y'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 2B=+p83<  
  /* --------------------------------------------- */ ,:?=j80m  
vector < int *> vp( 10 ); jI,?*n<  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); =1% <  
/* --------------------------------------------- */ r*W&SU9Z  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); &W-1W99auE  
/* --------------------------------------------- */ S *K0OUq  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); qiyJ4^1  
  /* --------------------------------------------- */ Pxe7 \e  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); LkUi^1((e  
/* --------------------------------------------- */ yI_MY L[  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); XQ$9E?|=  
<5sP%Fs)  
EJJW  
[fr!J?/@  
看了之后,我们可以思考一些问题: ny[\yj4F  
1._1, _2是什么? Y EhPAQNj  
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。 eLN[`hJ  
2._1 = 1是在做什么? E#mpj~{-  
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。 y'U-y"7y  
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。 dmUa\1g#  
_&/2-3]\B  
6eAJ >9@x  
三. 动工 =FXq=x%9+  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: t{Gc,S!]5  
\xexl1_;  
_f<#+*y  
55vI^SSA  
template < typename T > hC...tk  
class assignment ,(&5y:o  
  { ]`_eaW?Ua  
T value; RWINdJZ  
public : 0;x<0P  
assignment( const T & v) : value(v) {} 5Z(#)sa0Og  
template < typename T2 > L QA6iZBP  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } $5Tjo T  
} ; [HSN*LXe  
JD{AwE@Ro  
P/doNv}iG  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 zc%HBZ3p  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment F`JW&r\  
qJT|om L Y  
G;v3kGn  
#EX NSr  
  class holder yU< "tgE  
  { ]5j1p6;(`  
public : uw9w{3]0f  
template < typename T > @w@ `-1  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const $z'_Hr'  
  { :, Ad1(  
  return assignment < T > (t); VfJdCg_  
} ,3FG' q2  
} ; 5r(Y,m"?  
&L4>w.b"N  
H4JwgQ  
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: yDXW#q  
IltU6=]"l  
  static holder _1; 53)*i\9&  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Lo^gg#o  
<%EjrjdvL+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); C+X- Cp  
而不用手动写一个函数对象。 6eHw\$/  
z)XI A)i6  
I<LIw8LI  
$%0A#&DVh  
四. 问题分析 )5U2-g#U  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 DYaOlT(rE  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 |n+ ` t?L^  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Gjo&~*;  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 l\1_v7s  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 :dj=kuUTbu  
l6k.`1.In  
五. 问题1:一致性 TM^.y Y  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| QsH?qI&2jp  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 &Y|AX2KUC  
i@hW" [A  
struct holder Q"b62+03  
  { 6HR^q  
  // `w/b];e1)  
  template < typename T > 7=[/J*-m  
T &   operator ()( const T & r) const !S5_+.U#  
  { FG6mh,C!  
  return (T & )r; E.+BqWZ!  
} =X}s^KbI{  
} ; 6`U]%qx_I  
4'BZ+A,p  
这样的话assignment也必须相应改动: qASV\ <n  
T@\%h8@~]  
template < typename Left, typename Right > 7bC)Co#:   
class assignment d0 qc%.s  
  { %hH@< <b(s  
Left l; ?_+8K`B  
Right r; %r >Y)@$Vt  
public : mr\C  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} "=vH,_"Ql  
template < typename T2 > Tg\wBhJr|  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; }  dPCn6  
} ; >}'WL($5U  
w-?|6I}T  
同时,holder的operator=也需要改动: (YKkJ  
U<jAZU[L  
template < typename T >  - j_  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Z]x)d|3;  
  { 2}jC%jR2  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); q_[V9  
} c&;Xjy  
0;avWa)Q  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 d<+@cf_9  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 *nc9 u"  
/XZ\Yy=  
return l(rhs) = r; DfV'1s4y  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ePxwN?  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: k$v8cE  
uPQrDr5  
template < typename Tp > ~ w,hJ `  
class constant_t 9G=HG={  
  { )h,-zAnZ  
  const Tp t; _yP02a^2  
public : .BjnV%l7Id  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} wS}Rl}#Oh?  
template < typename T > =?s0.(;  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const mj _ V6`m4  
  { 6V^KOG  
  return t; oES4X{,  
} ST7Xgma-  
} ; Fb&WwGY,P  
cNvh2JI  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 A ^U`c'$  
下面就可以修改holder的operator=了 %y_AT2A  
F`U YgN  
template < typename T > #xTu {  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const q;#:nf"  
  { %;qDhAu0  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); f$p7L.d<  
} T$r?LIa ,Q  
qbu5aK}+  
同时也要修改assignment的operator() `R{ ZED l'  
7$j O3J  
template < typename T2 > 7R5!(g  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 1H]E:Bq  
现在代码看起来就很一致了。 B#Z-kFn@  
]n$&|@  
六. 问题2:链式操作 9_I#{ ?  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 QLum=YB  
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。 n9x&Ws;  
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。 PHHX)xK  
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。 r,-9 ]?i  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct %5|DdpES  
ygS vYMC  
template < typename T > h(Ccm44  
struct result_1 v'X=|$75  
  { T^XU5qgN  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; \B1<fF2  
} ; ?QfomTT  
!|`vW{v  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ;OD+6@Sr  
SF?s^  
template < typename T > 3&ES?MyB#  
struct   ref IQA<xqX   
  { ;$>wuc'L  
typedef T & reference; ;_<K>r*  
} ; gP 6`q  
template < typename T > c0M>CaKD  
struct   ref < T &> rm nfyn  
  { "Ir.1FN  
typedef T & reference; Mh;rhQ  
} ; >HlQ+bl$xw  
v'W`\MKY)  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: [*|QA 9  
H]JVv8  
template < typename T > #Y'svn1H  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 2*1FW v  
  { D|rcSa.M  
  return l(t) = r(t); <"rckPv_H  
} Pu7cL  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 At=l>  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 2W]y9)<c  
qtLXdSc  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 jYi{[* *  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: iJD_ qhd7  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 6*r3T:u3  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 `.8#q^  
最后的布局是: k9iXVYQ.;r  
                Add baL-~`(T  
              /   \  e+=IGYC  
            Divide   5 "=r"c$xou  
            /   \ - yn;Jo2-  
          _1     3 Up|>)WFw"  
似乎一切都解决了?不。 | *J-9  
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。 #v QyECf  
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。 ,H+LE$=  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: &}/h[v_#'  
oy!Dm4F  
template < typename Right > %/(>>*}Kw|  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const \r+8}8  
Right & rt) const G oJ\6& "  
  { bu|ecv  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); sBfPhBT|  
} en6oFPG   
下面对该代码的一些细节方面作一些解释  L4,Ke  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 /n|`a1!  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 F9&ae*>,  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 ~0~f  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 (xhwl=MX)  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? dfoFs&CSKh  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: J}vxK H#=  
\dIQhF%%2  
template < class Action > i`2X[kc  
class picker : public Action 0 w#[?.  
  {  4[] /  
public : fQB>0RR2  
picker( const Action & act) : Action(act) {} P5*~ Wi`  
  // all the operator overloaded l[EjtN  
} ; AqzPwO^  
Q/ ,j v5  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 tsA+B&R_]  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: Aey*n=V4#F  
:uD*Q/  
template < typename Right > 8,,$C7"EP  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const >_4Ck{^d#  
  { Hi 1@  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); t TAql n|  
} SOI$Mx  
p(F}[bP  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > |GvWHe`  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 0DBA 'Cv  
%Hk9.1hn5  
template < typename T >   struct picker_maker w< hw>e^.  
  { Qw{LD+r(  
typedef picker < constant_t < T >   > result; y0d a8sd)  
} ; {1Z`'.FU  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Dg$Z5`%k8  
  { V #0F2GV<,  
typedef picker < T > result; H?~|Uj 6  
} ; ,{HxX0  
swBgV,;   
下面总的结构就有了: S`Jo^!VJ4  
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。 mZ^z%+Ca|  
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。 H+`s#'(i_P  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 )")_aA  
至此链式操作完美实现。 "eq{_4dL  
:@:i*2=  
brA\Fp^  
七. 问题3 3iHUG^sLW  
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。 hlpi-oW`  
iyF~:[8  
template < typename T1, typename T2 > mTcopyp  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const SO #NWa<0|  
  { i+$G=Z#3E  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); BitP?6KX  
} B&~#.<23:  
 R\%&Q|  
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: 2nW:|*:/p6  
3[g%T2&[  
template < typename T1, typename T2 > S <C'#vj  
struct result_2 p&SxR}h  
  { [*<F   
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; d%:B,bck  
} ; ,9I %t%sb  
uXX3IE[  
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? o5 UM)g  
这个差事就留给了holder自己。 +>#SB"'  
    v=A ]#O%  
'~HCYE:5  
template < int Order > Zl69d4vG  
class holder; ?MT V!i0  
template <> O,`#h*{N  
class holder < 1 > 9E/{HNkf  
  { B? $9M9  
public : w-%V9]J1  
template < typename T > $4^cbk  
  struct result_1 =IQ+9Fl2  
  { q6 h'=By  
  typedef T & result; ~c&ygL3  
} ; P|> fO'  
template < typename T1, typename T2 > Yv?nw-HM  
  struct result_2 p5|.E  
  { tC0:w,C)  
  typedef T1 & result; e>zCzKK  
} ; 'Vwsbm tY  
template < typename T > ;GW[Yw>Rz  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const J<g$hk  
  { Hc`)Q vFRW  
  return (T & )r; 'R&Y pR  
} f tS^|%p  
template < typename T1, typename T2 > &cnciEw1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const "gD]K=  
  { OF[y$<jM  
  return (T1 & )r1; C|#GODA  
} Wpgp YcPS  
} ; K(&I8vAp  
;VhilWaF-  
template <> %49P<vo`?  
class holder < 2 > %gK@ R3p  
  { _[D6 WY+  
public : 6n[O8^  
template < typename T > RO>3U2  
  struct result_1 Z~&$s  
  { s(~tL-_ K  
  typedef T & result; B|\pzWD%  
} ; )uj:k*`)  
template < typename T1, typename T2 > V*xo3hU  
  struct result_2 #%Z 0!  
  { R,]J~TfPK  
  typedef T2 & result; ]H ze  
} ; Ue:LKK1Gsr  
template < typename T > Pu|PIdu!08  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const I&2)@Zw  
  { UweXz.x7  
  return (T & )r; 54X=58Q  
} ;k W+  
template < typename T1, typename T2 > p"%K(NL  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ElFiR ;   
  { wSy|h*a,  
  return (T2 & )r2; 8i epG  
} @fI1|v=eF  
} ; T ^ z  
B^7B-RBi0  
I_?+;<n  
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> >。 1/JtL>SKE  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 9i6z  p'  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: $-J0ou8~  
x9DG87P~+  
return l(i, j) = r(i, j); rI'kGqU  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ^bD)Tg5K  
*Z9Rl>  
  return ( int & )i; DGc5Lol~  
  return ( int & )j; hSl6 X3W  
最后执行i = j; O V"5:){  
可见,参数被正确的选择了。 `;`fA|F^  
VVd9VGvh  
teQ <v[W.  
OON]E3yy  
*KMW6dg;  
八. 中期总结 =,MX%-2  
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;%F-?  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 1<9=J`(H  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 b0(bL_,  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor `>HM<Nn-0  
@IXvp3r  
"dkDT7  
/JqNiqvh  
c"wk_ #  
)ajF ca@v  
九. 简化 h!~Qyb>W  
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。 _?}[7K!~d  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 R!+_mPb=Q*  
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: :@~Nszlb  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 YcRo>:I  
  +-*/&|^等 GLBzlZ?  
2. 返回引用。 {uCX F~v  
  =,各种复合赋值等 6"o,)e/z  
3. 返回固定类型。 De<kkR{4  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) d`w3I`P1  
4. 原样返回。 'K!u}py  
  operator, gN/kNck  
5. 返回解引用的类型。 IYG,nt !  
  operator*(单目) o8RVmOXe  
6. 返回地址。 7hzd.  
  operator&(单目) c,yjsxETW  
7. 下表访问返回类型。 J4) ?hS  
  operator[] C j4ED  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 VYo2m  
  operator<<和operator>> +|w%}/N  
WC7ltw2  
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。 ML!>tCT  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: JS!`eO/8  
-"CXBKHb  
template < typename Left > E,}(jAq7  
struct value_return %a=^T?8  
  { it.'.aK4  
template < typename T > *[|a $W  
  struct result_1 =C(((T.  
  { BO%aCK&  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Y& p ~8  
} ; Hob n{E  
:z^,>So:  
template < typename T1, typename T2 > 1sIPhOIys  
  struct result_2 8XG|K`'u  
  { Lz/{ q6>  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; j /)A<j$  
} ; oc>N| ww:  
} ; )*`cJ_t  
fo"%4rkL  
<*3#nA-O>i  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait '}, 8x?  
PKg>|]Rf.  
下面我们来剥离functor中的operator() PNp-/1Cx  
首先operator里面的代码全是下面的形式: VkD}gJY  
Q`zW[Y&]  
return l(t) op r(t) =K;M\_k%y  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) (7 O?NS  
return op l(t) 8-s7s!j  
return op l(t1, t2) G_E \p%L>]  
return l(t) op "nA~/t=  
return l(t1, t2) op 8dUP_t~d#q  
return l(t)[r(t)] OnND(YiX  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 2EC<8}CG  
B1k;!@@1 4  
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: }8Yu"P${Y  
单目: return f(l(t), r(t)); ..fbRt  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); `L m9!?  
双目: return f(l(t)); 'E)g )@^  
return f(l(t1, t2)); i `7(5L~`  
下面就是f的实现,以operator/为例 v\G+t2{  
|ERf3  
struct meta_divide c>b{/92%  
  { 2u%YRrp  
template < typename T1, typename T2 > v/GZByco>  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) iO dk)  
  { M `49ydh&  
  return t1 / t2; *3A)s O  
} 6R|^IPOGp  
} ; 5_[we1$P  
}G ^nK m  
这个工作可以让宏来做: *cy!PF&  
1a tQ9  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Zq"  
template < typename T1, typename T2 > \ &Vy.)0  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ~F.kgX  
以后可以直接用 DR(/|?k+  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Oq[YbQ'GE  
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 giH WC%/  
(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。。。) zrL+:/t  
q^ eLbivVE  
nC5]IYL|  
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 > zV  
ly::?  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > )W^$7 Em  
class unary_op : public Rettype <T`&NA@%~$  
  { jL0=a.;  
    Left l; .OZ\ s%h;  
public : lQqP4-E?  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 5I&Dk4v  
*:Uq ;)*  
template < typename T > 4G'-"u^g  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const z#GrwE,r   
      { =h\uC).t&  
      return FuncType::execute(l(t)); mCSt.n~  
    } ziXI$B4-  
N gagzsJ=  
    template < typename T1, typename T2 > dYZB> OS  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const i}/Het+(  
      { }t0JI3  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ddwokXx (  
    } B) BR y%  
} ; |e91KmiqJ  
Ge ?Q)N  
+ctJV>  
同样还可以申明一个binary_op w ,-4A o2x  
Sr>5V  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > U"535<mR  
class binary_op : public Rettype ]92=PA>75  
  { >rY^Un{Z  
    Left l; 3 p!t_y|SX  
Right r; jJV1 /]TJ  
public : D77s3AyHK  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 42=/$V  
SedVp cb+  
template < typename T > +R',$YzD  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v9 8s78  
      { F./P,hhN9  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); A2''v3-h8  
    } 59H~qE1Md  
&F.L*M  
    template < typename T1, typename T2 > oA+'9/UY  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ut^6UdJ+`  
      { 6E$ET5p&l  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); &sooXKlv|  
    } 0QY9vuhL<  
} ; Ga\kvMtr  
v+W4wD  
sMcN[r  
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 U nS|""  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 tja7y"(]  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) xTy)qN]P  
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。 `8kL=%(h  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! W?gelu]  
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。。。 lz4M)pL^  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 #ds@!u+&  
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) 7 b 8pWM  
下面是修改过的unary_op >M7(<V  
co*XW  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > j/uzsu+  
class unary_op a*qc  
  { 87rHW@\](  
Left l; |XJ|vQGU  
  i2Sh^\Xw  
public : m0N{%Mf-  
a"8H(HAlNn  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} *0z'!m12  
Eb p=du  
template < typename T > {-51rAyi  
  struct result_1 $AHdjQ[;6-  
  { }CvhLjo  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; pg3h>)$/  
} ; \9 k3;zw  
FO)`&s"&2  
template < typename T1, typename T2 > wu3p2#-Z  
  struct result_2 wRJ`RKJ-T  
  { Wql,*|  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; IJBIO>Z/  
} ; kyL]4:@W`  
O+=C8  
template < typename T1, typename T2 > ?&bB?mg\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -*;JUSGh  
  { [s F/sa 3  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Hd{@e6S  
} *z__$!LR  
O5ZR{f&  
template < typename T >  q{pa _  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Q+dLWFI  
  { AdWP  
  return OpClass::execute(lt(t)); W_[ tdqey  
} qcoTt~\  
;rC< C  
} ; $ spk.j  
.Ix[&+LsY  
-EG=}uT['b  
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 vOU9[n N[  
好啦,现在才真正完美了。 bdHHOpXM  
现在在picker里面就可以这么添加了: Q@/Z~xw"'I  
8>[o. xV  
template < typename Right > >njX=r.  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const y>]Yq-  
  { BO'7c1FU  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); v8>bR|n5  
} AL*M`m_  
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。 u_6x{",5I  
Jm,tN/o*  
&e99P{\D  
:~'R|l  
j7b4wH\#  
十. bind Xn%O .yM6  
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。 "X\6tl7a|  
先来分析一下一段例子 (1Klj+"p%  
dg4q+  
FBS]U$1  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 9/dADJe0b  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 QFIYnxY9  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 6b\JD.r*{  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 4oN*J +"=+  
我们来写个简单的。  RAF do  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: c1 Hp  
对于函数对象类的版本: 2!GyQ@&[W  
| A# \5u  
template < typename Func > Ym 1; /'  
struct functor_trait V:2{LR<R8  
  { 3y yVI#  
typedef typename Func::result_type result_type; C wwZ~2  
} ; Z=s.`?Z  
对于无参数函数的版本: ]r>m{"~E  
w 9C?wT  
template < typename Ret > "/d  
struct functor_trait < Ret ( * )() > N 'YzCq;M  
  { K6N+0#  
typedef Ret result_type; 1'b}Y 8YO  
} ; 63c\1]YB.  
对于单参数函数的版本: S%3&Y3S  
fiW2m=h_  
template < typename Ret, typename V1 > 6/&|)gW',  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > !G;|~|fMV  
  { ]4]AcJj  
typedef Ret result_type; =L*-2cE6#  
} ; Z*YS7 ~  
对于双参数函数的版本: &+ UnPE(  
C&;m56  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > _xr@dK<   
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > U$LI~XZM  
  { <J-.,:  
typedef Ret result_type; +f'@  
} ; ebhV;Q.  
等等。。。 -AwkP  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy b 4A1M  
=jvL2ps<  
template < typename Func > `Af5%m[  
struct func_return X08[,P#I  
  { GB}!7W"  
template < typename T > K k|mV&3J  
  struct result_1 A5RM&y  
  { o>A']+`E u  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; _Q7]Dw/w\  
} ; {2L V0:k2  
m3=Cg$n  
template < typename T1, typename T2 > [midNC+,  
  struct result_2 v;d3uunqv  
  { d^I:{Ii'  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; c=33O,_  
} ; a|Wrc)UR  
} ; ^tI4FQ>Y  
x]vyt}oCmk  
Q$A;Fk}-  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 .7> g8  
k\A4sj  
template < typename Func, typename aPicker > jfpbD /  
class binder_1 =1zRm >m  
  { |l:,EA_v|  
Func fn; /~pB_l  
aPicker pk; p%IVWeZnx  
public : 9b)'vr*Hy7  
CgKFI  
template < typename T > ksF4m_E>YB  
  struct result_1 rAS2qt  
  { Vn?|\3KY  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; cpM]APF-  
} ; Cw h[R  
U9"Ij}  
template < typename T1, typename T2 > 3 ]w a8|  
  struct result_2 \omfWWpK  
  { fkD-mRKw  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ~LJtlJ 0  
} ; [uFv_G{H  
'W/AYF^5  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} +{WZpP},v  
R_b)2FU1y  
template < typename T > 60r0O5=|Fl  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const QT\"r T9#  
  { @^nE^;  
  return fn(pk(t)); [9\Mf4lh#  
}  %9_jF"  
template < typename T1, typename T2 > W/u_<\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E+~1GKd  
  { S y^et  
  return fn(pk(t1, t2)); yLQwG.,  
} Za7!n{? 0  
} ; t LM/STb6  
2D4c|R@+  
O ;m[  
一目了然不是么? RM#.-gW   
最后实现bind +Oc |Oo  
\:E=B1  
OhTd>~R`<  
template < typename Func, typename aPicker > GP_%. fO\M  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ~>rn q7j  
  { _m3#g1m{  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); DS0:^TLI  
} 9a]h;r8,9z  
T*](oA@  
2个以上参数的bind可以同理实现。 7mnZ,gpb  
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。 #ib?6=sPC  
cCqmrjUmV  
十一. phoenix As(6E}{S  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: G<`6S5J>hr  
mw~$;64;a  
for_each(v.begin(), v.end(), a ~F\ 2`Q  
( XRXQ 7\n  
do_ K.42 VM)F  
[ a 9Kws[  
  cout << _1 <<   " , " ~> S? m;  
] OD).kP}s^  
.while_( -- _1), r(I&`kF<  
cout << var( " \n " ) y(Tb=:  
) QQQN}!xPj  
); v[<;z(7Qk  
T 5>'q;jM  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: sDjbvC0  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor n(j5dN>]  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 \6vr)1~N>  
那么我们就照着这个思路来实现吧: -8z@FLUK-  
W.?EjEx  
`9Q O'^)  
template < typename Cond, typename Actor > ~Q+J1S]Fs  
class do_while @%I-15Jz  
  { "(vm0@8><  
Cond cd; VIuzBmR|\  
Actor act; i:x<Vi  
public : 'nfdOX.d  
template < typename T > B }  
  struct result_1 2@:Ztt6~  
  { jB3Rue:+g  
  typedef int result_type; SlD7 \X&~  
} ; N==Y]Z$G  
fDKV`  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} w %R=kY)o  
%( #kJZ  
template < typename T > 0> U7]wZKc  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `bjPOA(g  
  { ,XsBm+Q(  
  do ]".SW5b_  
    { 7? qRz  
  act(t); sYd)r%%AU  
  } d1u6*&@lf  
  while (cd(t)); 7xCm"jgP  
  return   0 ; y hNy  
} 5wa!pR\c  
} ; IV|})[n*  
c:`CL<xzU  
gS.,V!#t  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ? ;$f"Wl  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 73kI%nNB  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 5]Y?NN,GR  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 R|-!5J4h  
下面就是产生这个functor的类: z;PF% F  
T;{"lp.  
G>S3?jGk  
template < typename Actor > nOq`Cwh9  
class do_while_actor PbY=?>0z  
  { \Z$MH`_nu  
Actor act; 1_5]3+r_U-  
public : b}Wm-]|+  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} husk\  
q82yh&  
template < typename Cond > H1hADn  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Z1R{'@Y0Z  
} ; aa/_:V@$~  
,W5!=\Gg(  
z;Dc#SZnO(  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 lBNB8c0e"{  
最后,是那个do_ .t$1B5  
"T' QbK0  
[ Ru ( H  
class do_while_invoker D[<~^R;*  
  { epxbTJfc  
public : "1ov<  
template < typename Actor > c>L#(D\\  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ^d!I{ y#  
  { #oxP,LR  
  return do_while_actor < Actor > (act); l#rr--];  
} Fqg*H1I[  
} do_; (?#"S67  
N.q0D5 :  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? k1Sr7|  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 {i/7Nx  
最后来说说怎么处理break和continue tJ Mm  
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。 }W5~89"  
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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