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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda =|YxDas  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ]X^rU`":  
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, t8dm)s[r8  
PoT`}-9  
|P%DkM*X  
AqV7\gdOC  
  class filler pi ,eIm  
  { o5Q{/  
public : fF V!)Zj  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} OdB?_.+$  
} ; f4PIoZ e  
?'<nx{!c  
<NuUW9+  
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: `YI f_a{  
Iwc{R8BV  
48*Do}l]  
u6bXv(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); A$a1(8H  
n2fbp\I  
<Ce2r"U1e  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 |lkNi  
`^4vT3e  
HdPoO;  
0JJS2oY/  
二. 战前分析 1Q. \s_2  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 XGkkB  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 cwL1/DGDB  
!ki.t  
%C=]1Q=T)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ?IGVErnJJC  
  /* --------------------------------------------- */ g'|MA~4yB  
vector < int *> vp( 10 ); 3dRr/Ilc  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); H[='~%D  
/* --------------------------------------------- */ I;1lX L  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); @!8ZPiW<  
/* --------------------------------------------- */ d:i;z9b@to  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); MKWyP+6`  
  /* --------------------------------------------- */ #Z<a  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 6KOlY>m]  
/* --------------------------------------------- */  1"e)5xI  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); mI>,.&eo  
-P]sRl3O;  
2[ r^M'J  
^tCd L@$AS  
看了之后,我们可以思考一些问题: ]C:l,I  
1._1, _2是什么? <&:=z?30"  
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。 E_bO9nRHV  
2._1 = 1是在做什么? Y "VY%S^  
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。 PxfY&;4n!  
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。 R?p00  
{4-[r#R<M  
Yp:KI7  
三. 动工 q.()z(M 7  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: v= N!SaK{  
e@ \p0(  
QurW/a  
Jzp#bgq}|  
template < typename T > Nq@+'<@p$  
class assignment ~O1&@xX  
  { &|`C)6[C  
T value; '_$uW&{NI  
public : D2,z)O%VK  
assignment( const T & v) : value(v) {} wWp(yvz  
template < typename T2 > =lVK IW  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } +|ycvHd  
} ; _BDK`D  
+tD[9b! m  
hsw9(D>jp  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 e A}%C.ZR  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment O1`9Y}G(r  
?Sb8@S&J  
? mhs$g>  
p}<w#p |  
  class holder ~jb"5CX  
  { ]J#9\4Sq  
public : nQ/E5y  
template < typename T > 25&J7\P*  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const |eWjYGwJa  
  { mSo_} je(  
  return assignment < T > (t); ;IpT} ,  
} pm6>_Kz  
} ; (X?/"lC)  
q`G,L(  
P06R JE  
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: ?]4>rl}  
o,P.& m{?  
  static holder _1; qBT.x,$  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 =ID 2  
>X51$wBL  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); >B>CB3U  
而不用手动写一个函数对象。 BY]i;GVq  
p^pOuy8  
OGY"<YH6  
chEn|>~  
四. 问题分析 A=j0On  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 .n=Z:*JqQ  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 s-S }i{Z!  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ?Q72;/$  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 &< !Ufa&  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 2r 6'O6v  
A'%1ZQ33O  
五. 问题1:一致性 hbc uK&  
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?| "C*B,D*}:  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 w` DW(hXJ  
!L95^g   
struct holder h)me\U7UC  
  { Q(o!iI:Gts  
  // g38&P3/  
  template < typename T > ,p9i%i  
T &   operator ()( const T & r) const I=!rbF;Z  
  { l]]l  
  return (T & )r; mP(kcMT "  
} "rAY.E]  
} ; oY=q4D  
s<]&*e&}?  
这样的话assignment也必须相应改动: -uH#VP{0M  
?r2#.W  
template < typename Left, typename Right > $8crN$ye  
class assignment 0=="^t_  
  { c1xrn4f@a  
Left l; *;XWLd#  
Right r; Y+3!f#exm  
public : w2xG_q  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} u@3y&b  
template < typename T2 > A?*o0I  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ^xZ e2@  
} ; >dM8aJzC  
zY|klX})  
同时,holder的operator=也需要改动: NOS>8sy  
EbZdas!l  
template < typename T > 5p +ZD7jK  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 3or\:  
  { #YSF&*  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); &ciN@nJ|$z  
} S{K0.<,E  
8/"fWm/  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 O$ HBO  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 z7-k`(l4  
@WKzX41'  
return l(rhs) = r; 99EXo+g  
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。 [0UGuj  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: eVl'\aUd  
J4YBqp  
template < typename Tp > :ZDMNhUl &  
class constant_t 178Mb\8  
  { 9RwawTM  
  const Tp t; !SKV!xH9  
public : ;;)`c/$  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} {>bW>RO)  
template < typename T > tW;:-  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const s[Ur~Wvn  
  { #pHs@uvO  
  return t; &J!aw  
} "<i SZ  
} ; CD0VfA>Z  
=\t /u  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 dXn%lJ  
下面就可以修改holder的operator=了 A!63p$VT;  
)J(q49  
template < typename T > .4l/_4,s_  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const }!TL2er_  
  { Bg8#qv  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); C;~*pMAYe  
} $Q+s/4\  
wLV~F[:  
同时也要修改assignment的operator() gLsU:aeCT  
fj,m  
template < typename T2 > KL'zXkS  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 0W^dhYO  
现在代码看起来就很一致了。 [ REf>_R  
A*tKF&U5  
六. 问题2:链式操作 2ij# H ;  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 F%rHU5CkV  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 8Q)@  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 26n^Dy>}  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 UMN*]_'+;b  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct (.3'=n|kE  
[4J6 iF  
template < typename T > De_C F8  
struct result_1 V#q}Wysft  
  { :"o o>  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 8p1ziz`4>$  
} ; k8]O65t|  
/hv#CB>1x  
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: ug`NmIQP  
;PyZ?Z;  
template < typename T > 9F;S+)H4  
struct   ref q|)Q9+6$+  
  { ]+H ?@*b`  
typedef T & reference; V84*0&qOW  
} ; iGXBqUQ:  
template < typename T > <a le$[  
struct   ref < T &> gBk5wk_j|  
  { sn{AwF%  
typedef T & reference; ]=F8p2w?  
} ; fMf&?`V  
kJ)gP2E  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: o0z67(N&g  
W2wpcc  
template < typename T > 4O{Avt7C  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const <EO<x D=:  
  { ~2_lp^Y  
  return l(t) = r(t); $A<ESfrs  
} ;\%sEcpT  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 RD<75]**{  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 @oe\"vz  
<1~^C  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 %"A_!<n@*`  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: |Wj;QO$C  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 \0FT!} L  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ~9$X3.+  
最后的布局是: y:}sD_m0W  
                Add {fSf q&o  
              /   \ 1q.(69M  
            Divide   5 p D=w >"  
            /   \ "t(wG{RxY  
          _1     3 ;Pb8YvG1$  
似乎一切都解决了?不。 gd^Js 1Z  
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。 {b!7 .Cd=  
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。 qS8B##x+=  
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: >[a<pm !  
'i>xf ^  
template < typename Right > CL7Nr@  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const v+1i= s2$  
Right & rt) const %3Bpn=k>  
  { vi {uy  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); R21~Q:b !  
} u@.>WHQN  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 VS/;aG$&y  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 vH?9\3  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 CP` XUpX`&  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 (xyS7q]m  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 8TZENRzx-|  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? Lu>H`B7Q"  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: =7ydk"xM*  
0-2"FdeQU  
template < class Action > XrN- 2HTV  
class picker : public Action B/eaqJ  
  { _|,{ ^m|d  
public : :mv`\  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ;6DnId2Zh  
  // all the operator overloaded -fIc4u[  
} ; !Ua&0s%  
0\a8}b||  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 [N|xzMe  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: {0's~U+@  
x,Y 5U+]E  
template < typename Right > |pWaBh|r  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const # .q#O C  
  { yBn_Kd  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); jM__{z  
} x0Bw{>Q  
@"1}16b#f  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > d# T?Q_3b  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 [BXyi  
uu}-"/<~7  
template < typename T >   struct picker_maker )mkS5j`5\  
  { MD'>jO;n  
typedef picker < constant_t < T >   > result; YU\Gj S~>&  
} ; &:!ij  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ?q%b*Ek  
  { =,Ttw>   
typedef picker < T > result; Y%IJ8P^Y  
} ; G :4;y7  
&(O06QL  
下面总的结构就有了: NJ$e6$g)  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 _bI+QC#   
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 .C5@QKU  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 pT=2e&  
至此链式操作完美实现。 iVeQ]k(u  
="B n=>  
6ojo##j  
七. 问题3 oCJbkt=  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 VG#Q;Xd}  
V.,bwPb{9  
template < typename T1, typename T2 > K+mU_+KRp  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const R`Qp d3  
  { sx-F8:Qa  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); c)3O/`  
} ahp1!=Z-=  
u33zceE8  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: UB&2f>  
:QKb#4/8;  
template < typename T1, typename T2 > j) 6G7T|  
struct result_2 WEVl9]b'e+  
  { ^K*-G@B  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; BE%Z\E[[m  
} ; =>YvA>izE  
!`C%Fkq  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? e\~l!f'z  
这个差事就留给了holder自己。 GYqJ!,  
    cQ,9Rnfl,  
;o >WXw  
template < int Order > @ta?&Qf)  
class holder; 6z]`7`G   
template <> %O/d4  
class holder < 1 > ~'[jBn)  
  { 3M$X:$b  
public : X2P``YFV{  
template < typename T > {_as!5l  
  struct result_1 b_ JWnh  
  { I{<;;;a  
  typedef T & result; F '#^`G9  
} ; ` @>ZGL:  
template < typename T1, typename T2 > xA9V$#d|  
  struct result_2 &(0N.=R  
  { L?.7\a@  
  typedef T1 & result; _3U|2(E  
} ; l4Y1(  
template < typename T > DvJB59:_}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const O*4gV}:G  
  { CK Mv7  
  return (T & )r; U IQ 6SvM  
} 4ac1m,Jlt  
template < typename T1, typename T2 > z'e1"Y.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ] ?9t-  
  { J=V yyUB  
  return (T1 & )r1; qSR? ,G  
} E- KK  
} ; {DS\!0T-X  
h=Oh9zsz8  
template <> H-m`Dh5{  
class holder < 2 > F_ _H(}d  
  { s79 q 5  
public : B%y! aQep  
template < typename T > N[]U%9[=2F  
  struct result_1 "& Ff[ O*  
  { rBS2>?  
  typedef T & result; S8vx[<  
} ; jvWI_Fto  
template < typename T1, typename T2 > n)Hk8)^8  
  struct result_2 sD.6"w7}  
  { wYa0hNd  
  typedef T2 & result; =s6E/K  
} ; 8 `o{b"l+  
template < typename T > g"w)@*?K  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const :"y0oCu7`W  
  { 98jD"*W5  
  return (T & )r; h1E PaL  
} `)LIVi"(D  
template < typename T1, typename T2 > 5nY9Ls(e  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const I>d I[U  
  { Cv0&prt  
  return (T2 & )r2; >QA/Mi~R  
} `~0P[>|+  
} ; !W 0P `i<  
KxGKA  
a (P^e)<  
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> >。 dEL3?-;'  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 5Zzr5 WM  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: n#)PvV~  
l&vm[3  
return l(i, j) = r(i, j); K* 0 aXr?  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) jGJ.Pvc>i  
;gdi=>S_  
  return ( int & )i; S!u6dz^[$X  
  return ( int & )j; Al=(sHc'  
最后执行i = j; ip<15;Z  
可见,参数被正确的选择了。 _r~!O$2  
G OH  
sbs[=LW4  
v/]Qq  
-3u@hp_  
八. 中期总结 IkiQ Ok  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: D!c1;IHZ  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 z|Hy>|+  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 44Q6vb?  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor t1G1(F#&%  
xX[?L9RGz  
nXv 7OEpTx  
aytq4Ts  
y;zt_O/  
&G0l&8pa  
九. 简化 x-w`KFS  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 5{8x*PSl  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 M"!{Dx~  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: .g?Ppma  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 3](At%ss  
  +-*/&|^等 Cc}3@Nf{/  
2. 返回引用。 /|LQ?n  
  =,各种复合赋值等 `NB6Of*/  
3. 返回固定类型。 w0&|8y  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) YMr2Dv\y  
4. 原样返回。 7w5C NV  
  operator, Nf!WqD*je  
5. 返回解引用的类型。 )uRR!<"~  
  operator*(单目) kps}i~Jb  
6. 返回地址。 . ytxe!O  
  operator&(单目) i#K Y'"P  
7. 下表访问返回类型。 *6/OLAkyF  
  operator[] 8/"R&yAh  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 WbJ  
  operator<<和operator>> JJ4w]Dd4  
.Ge`)_e  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 <pIel   
例如针对第一条,我们实现一个policy类: HyY ol*  
/K :H2?J  
template < typename Left > >41K>=K  
struct value_return 1TlMB  
  { GV8`.3DBOF  
template < typename T > =<[M$"S7d6  
  struct result_1 r8,'LZIz  
  { XDyFe'1I  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Oh; V%G  
} ; TR'<D9kn  
5gKXe4}\/|  
template < typename T1, typename T2 > =z*SzG  
  struct result_2  N~vK8j@  
  { OICH:(t_  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; MmH(dp+  
} ; Y$0K}`{  
} ; BT|n+Y[  
^KUM4. 6  
&Pe[kCO]  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait R/P9=yvg0  
auHP^O> 4L  
下面我们来剥离functor中的operator() 0w!:YB,}  
首先operator里面的代码全是下面的形式: *0/%R{+S  
YJB/*SV^  
return l(t) op r(t) /[+qw%>  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) (sp{.bU  
return op l(t) ;7U"wI_~c  
return op l(t1, t2) 4vyJ<b  
return l(t) op ) ^ 7- qy  
return l(t1, t2) op xp%LXx j  
return l(t)[r(t)] m2v'zJd}g  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 2Q)pT$  
UL0n>Wa5  
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: iJSyi;l|  
单目: return f(l(t), r(t)); K`8$+JDP+  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); m+3]RIr&A  
双目: return f(l(t)); 51'{Jx8  
return f(l(t1, t2)); 9E2OCLWrE  
下面就是f的实现,以operator/为例 /NUu^ N  
%9b TfX"  
struct meta_divide !~`aEF3  
  { {nH*Wu*^  
template < typename T1, typename T2 > .6A{   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) suE#'0K  
  { g?{7DI`  
  return t1 / t2; M9QxF  
} 3\j3vcuy  
} ; '@f#GNRT  
17[vq!x6  
这个工作可以让宏来做: PBb'`PV  
\OVw  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ :~\ y<  
template < typename T1, typename T2 > \ p!7(a yu  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; S4D~`"4 $/  
以后可以直接用 8X)1bNGqhe  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ,U=7#Cf!  
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 1?{w~cF}  
(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。。。) !yu-MpeG  
zTg&W7oz  
pykRi#[UrX  
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 \9k{h08s  
Z&5cJk W  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > -)[~%n#X+t  
class unary_op : public Rettype G\#dMCk?  
  { $j&2bO 5M  
    Left l; Oee>d<  
public : @!::_E+F]  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} !Q{~f;L  
Kgb<uXk  
template < typename T > C8$/z>tQ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Q+Ya\1$6A  
      { /JmWiBQIn  
      return FuncType::execute(l(t)); 0RP{_1k  
    } {}tv(8]^  
m_b_)/  
    template < typename T1, typename T2 >  EHda  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const H;Gd  
      { VE*& t>I  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ^K[[:7Aem  
    } 4_w{~  
} ; |V mQ  
J-W8wCq`  
tNYCyw{K  
同样还可以申明一个binary_op c1h?aP  
crU]P $a  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > :JCe,1!3@  
class binary_op : public Rettype ]lA.?  
  { 6B@{X^6y  
    Left l; Jqqt@5Ni  
Right r; g&O!w!T  
public : +A<7:`sO  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} p"Q V| `  
'/@i} digf  
template < typename T > wsAijHjJI!  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Kr74|W=  
      { ?o_ D#gG*  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ,{sCI/  
    } ~%u;lr  
*"sDsXo- I  
    template < typename T1, typename T2 > ="s>lI-1a  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const YHI@Cj  
      { pLsJa?}R  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); z>O=. Ku6  
    } ;1>)p x**  
} ; *!L it:H  
Schvwlm~i  
7=pJ)4;ZA  
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 R2dCp|6A  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 -+&sPrQ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Xv?'*2J  
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。 |Whkq/Zg  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! !T1)tGrH  
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。。。 H(ds  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ~19&s~  
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) 9Xeg &Z|!  
下面是修改过的unary_op ?V(h@T  
$s!2D"wl n  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > z#t;n  
class unary_op W3Dtt-)E  
  { ZqJyuTPv  
Left l; {{Z3M>Q  
  dS~#Lzm  
public : o;7_*=i  
$D~vuA7  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} nVv=smVOt  
KmaMS(A(3  
template < typename T > _kJW/3eE  
  struct result_1 ^Mi&2AvS  
  { E~eSHJ(oR7  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; p^9u8T4l1  
} ; o 9{~F`{p  
hT[w" &3  
template < typename T1, typename T2 > TW~9<c  
  struct result_2 IjnO2X  
  { Qj(|uGqm3  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; FAF+}  
} ; lb[\Lzdvmu  
W5zlU2  
template < typename T1, typename T2 > UN7J6$!Cx7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^HI}bS1+|  
  { wsyAq'%L  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); S_Ug=8r4  
} :WnF>zN  
&l2C-(  
template < typename T > (}&O)3)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -+Ab[  
  { s.K Hm L3  
  return OpClass::execute(lt(t)); ew\ZFqA;  
} a^.5cJ$]  
f)%8*B  
} ; EmubpUS;  
H\@@iK=  
iBy &#^  
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 @#KZ2^  
好啦,现在才真正完美了。 ~91) DNaE  
现在在picker里面就可以这么添加了: XonI   
B3-;]6  
template < typename Right > Tq`rc"&7u  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const !%Qm{R  
  { &kNJ s{  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); }='1<~0  
} UsBtk  
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。 DW.vu%j^[  
{G(N vf,K]  
LFT)_DG7(  
vILq5iR  
3v7*@(y  
十. bind H3qM8_GUA  
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。 |% xgob  
先来分析一下一段例子 ,]qTJ`J  
^E`SR6_cmj  
|XoW Z,K  
int foo( int x, int y) { return x - y;} fC^POLn[f  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 !;~6nYY  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ={gfx;  
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。 L>1i~c&V  
我们来写个简单的。 B|(M xR6m  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: cR"?EQ] `N  
对于函数对象类的版本: Kitx%P`i  
#JIh-h@  
template < typename Func > Fi_JF;  
struct functor_trait 2fv`O  
  { 0N(o)WRv  
typedef typename Func::result_type result_type; Kzz]ZO*3  
} ; si.w1  
对于无参数函数的版本: yttIA/  
tf_<w?~  
template < typename Ret > J'no{3Kt z  
struct functor_trait < Ret ( * )() > d-sK{ZC"y  
  { T`gR&n<D  
typedef Ret result_type; XlHt(d0h  
} ; 1T@#gE["Ic  
对于单参数函数的版本: o2#_CdU   
ilpP"B  
template < typename Ret, typename V1 > t?<pyw $  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 7"0l>0 \  
  { k x26nDT(  
typedef Ret result_type; 7.N~e}p 8  
} ; \OX;ZVb?5  
对于双参数函数的版本: fNTe_akp  
eJ O+MurO  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ^CWxYDG*  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > }Uc)iNU  
  { LIZsDTU  
typedef Ret result_type; "[t (u/e  
} ; (c=.?{U  
等等。。。 }:2GD0Ru  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy rS^+y{7  
]E!b&  
template < typename Func > HE0@`(mCpa  
struct func_return 98x&2(N  
  { >p;cbp[ht  
template < typename T > #)hJ.0~3  
  struct result_1 0k\BE\PQk  
  { 1L\\](^ 3  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; #2\ 0#HN  
} ; xpjv @P  
aHdXlmL  
template < typename T1, typename T2 > [~#]p9|L  
  struct result_2 ql_GN[c/  
  { uiQRRT  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; yE4X6  
} ; m/(f?M l  
} ; >wOqV!0<  
e qzmEg  
OX!<{9o  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 \Q m1+tg  
/>,KWHR|:  
template < typename Func, typename aPicker > 12JmSvD  
class binder_1 x%d\}%]  
  { XFv)]_G  
Func fn; s}5,<|DL  
aPicker pk; e0; KmQjG  
public : VA^yv1We  
[9U: :  
template < typename T > r{pbUk  
  struct result_1 *t3uj  
  { &W@#p G  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; P UJkC  
} ; 48 n5Y~YS  
;:5Ahfo \  
template < typename T1, typename T2 > :t8?!9g  
  struct result_2 zm7IkYF  
  { zF-R$_]av  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; U.,_zEbx,  
} ; +i0j3.  
8pZGu8  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} lUJ~_`D  
u{+z?N  
template < typename T > 7I0[Ii  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "f5neW  
  { td"D&1eQ@  
  return fn(pk(t)); EO: VH  
} ,VdNP  
template < typename T1, typename T2 > e [ 9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2YV*U_\L  
  { oM~;du  
  return fn(pk(t1, t2)); Pv#>j\OR&  
} (+w>hCI  
} ; FT$Z8  
7i@vj7K  
ZqK1|/\ rh  
一目了然不是么? Uxl7O4J@H  
最后实现bind A<$w }Fy;  
de<T5/  
AwQ7Oz|(  
template < typename Func, typename aPicker > QRL+-)DMc  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) iu9<]1k  
  { 5tG\5  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); WH6Bs=G\}  
} bAVlL&^@|  
b Y^K)0+^s  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ![l`@NH[U  
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。 2C59fXfd  
vkgAI<  
十一. phoenix q0y#Y  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: _ \LP P_  
t 8,VRFV  
for_each(v.begin(), v.end(), 4/J"}S  
( FIEA 'kUy  
do_ OKO+(>A Q  
[ |K,[[D<R  
  cout << _1 <<   " , " .s8u?1b  
] &o]ic(74c?  
.while_( -- _1), l =Is-N`  
cout << var( " \n " ) ZtofDp5B  
) D%%@+3a  
); D]StDOmM  
"t!_b ma  
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: "eb+O  
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 fUV;3du  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 :% m56  
那么我们就照着这个思路来实现吧: }xG~ a=,  
p1`") $  
?Zv>4+Y'  
template < typename Cond, typename Actor > ["7]EW\!:  
class do_while >)6d~  
  { id:6O+\  
Cond cd; iR39lOr  
Actor act; \>N"{T  
public : L2}p<?f  
template < typename T > H2oD0f|  
  struct result_1 xwjiNJ Gj  
  { *\"+/   
  typedef int result_type; ,JONc9  
} ; 3U!#rz"  
(\o &Gl  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} oa q!<lI  
]~d!<x#+  
template < typename T > l1uv]t <  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $_orxu0W  
  { O Zn40"`  
  do l`(pV ;{W  
    { \F5d p  
  act(t); +txHj(Y`  
  } U%u%_{-  
  while (cd(t)); Fsi;[be$A  
  return   0 ; D wtvtglqV  
} t1rAS.z&  
} ; t=BXuFiu  
0Ma3  
KnxK9  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). W>cHZ. _  
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。 m$!Ex}2  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 r[W Ir|r7  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 sHn-#SGm  
下面就是产生这个functor的类: gl>%ADOB@  
C]GW u~QF  
[\,Jy8t)\  
template < typename Actor > V \Sl->:  
class do_while_actor YX{c06BHs  
  { ?f&O4H  
Actor act; gv}J"anD  
public : }Jm~b9j  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} D\-D ~G]x  
>#EOCo  
template < typename Cond > ['JIMcD  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; LnlDCbF;!  
} ; i/{`rv*K[  
w6<zPrA  
F$nc9x[S  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 @0&KM|+  
最后,是那个do_ Ro :)N:C  
IEeh9:Km  
u1) #^?  
class do_while_invoker uB>OS 1=  
  { 6X[Mn2wYW  
public : rGUu K0L&  
template < typename Actor > pZV=Co3!I  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const MYMg/>f[  
  { :=e"D;5  
  return do_while_actor < Actor > (act); _,bDv`>Ra  
} C<yjGt VD  
} do_; G^&P'*  
?CSv;:  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? zn2Qp  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 kH">(f  
最后来说说怎么处理break和continue 0$:jZ/._  
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。 Z>(K|3_  
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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