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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda _s1pif  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 jDV;tEY#^  
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, c)b/"  
tF/)DZ.to  
!:GlxmtoW?  
AgBXB%).  
  class filler d :a*;F  
  { 6dN W2_  
public : 6H#4iMeh  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} C'wRF90  
} ; Sb/`a~q ^  
M zRliH8e  
`hVi!Q]*P  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: @{X<|,W9w  
J [k,S(Y  
S{0iPdUC  
PX} ~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); jQ"z\}Wf  
_ddOsg|U  
4X1!t   
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 qdOUvf  
lB(E:{6OZ  
<73dXTZ0  
\C&[BQ\  
二. 战前分析 e2dg{n$6"  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 f i_'Ny>#  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 38 -vt,|  
eXYf"hU,  
TdCC,/c 3  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); B1U<m=Y  
  /* --------------------------------------------- */ sU=7)*$  
vector < int *> vp( 10 ); ZHN@&Gg6)  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); %3:[0o={d  
/* --------------------------------------------- */ \se /2l  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); MmbS ["A  
/* --------------------------------------------- */ Y6Mp[=  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); C9FzTg/c  
  /* --------------------------------------------- */ vT&) 5nN  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 4%GwCEnS  
/* --------------------------------------------- */ ;usR=i36b  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); `q$a p$?  
YaT6vSz  
%*A|hK+G:W  
JG:li} N  
看了之后,我们可以思考一些问题: &*JU N}86  
1._1, _2是什么? <y4WG  
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。 o?O> pK  
2._1 = 1是在做什么? #3_t}<fX  
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。 !P"@oJ/Yy_  
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。 XzD+#+By  
Q`B K R]/  
mWP1mc:M(  
三. 动工 '| 6ZPv&N  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: <Rb[0E$  
&<>NP?j}  
XZ&cTjNB&  
^aONuG9  
template < typename T > 9 \lSN5W  
class assignment ? koIZ  
  { k0(_0o  
T value; ;_oJGII?br  
public : i>aIuQ`pe  
assignment( const T & v) : value(v) {} I)AbH<G{  
template < typename T2 > S%p.|!  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Ds<~JfVl  
} ; +I>V9%%vW_  
$[xS>iuD  
r1A<XP|1?I  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Pl\r|gS;  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment QUO'{;,  
+td]g9Ie  
51Q m2,P1^  
Q|7$SS6$  
  class holder ,vh $G 7D  
  { 4/?@ %  
public : B4M rrW4=  
template < typename T > 1va~.;/rG  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const :AYhBhitC  
  { m5_  
  return assignment < T > (t); <C<z#M'`  
} ~#];&WE  
} ; )#Le"&D  
8-&c%h 1  
Ef]<0Tm]:  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 6.'j \  
bP)( 4+t~  
  static holder _1; *Tum(wWZ  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Iy#=Nq=  
Tv6HPD$[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); oWb\T 2!m  
而不用手动写一个函数对象。 2/>u8j  
F.cKg~E|e  
V=de3k&p  
]k# iA9I  
四. 问题分析 eD,'M  
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。 .gclE~h.  
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。 gski:C   
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 h3rVa6cxM  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 QF4)@ r{2x  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 9q]n &5  
?P%-p  
五. 问题1:一致性 BS|$-i5L  
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?| HD YWDp  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 $z[@DB[  
;u*I#)7  
struct holder I&wJK'GM`  
  { 2)MX<prH  
  // ?D_^8\R  
  template < typename T > X-y3CO:&@h  
T &   operator ()( const T & r) const c\le8C3  
  { 2Bz\Tsp  
  return (T & )r; @:Emmzucv|  
} <  UD90}  
} ; re)7h$f}  
E"zC6iYZ;  
这样的话assignment也必须相应改动: {` ByZB  
\#!B*:u  
template < typename Left, typename Right > U62Z ?nge%  
class assignment *_sSM+S  
  { dlRTxb^Y>u  
Left l; n/ZX$?tKAK  
Right r; -A^o5s  
public : 2(2UAB"u  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} TZ#^AV=ae  
template < typename T2 > EYRg,U&'  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } /d*[za'0  
} ; p5aqlYb6r  
nIWY<Z"  
同时,holder的operator=也需要改动: Vtv~jJ{m  
6&;h+;h  
template < typename T > D!V~g72j  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const `4-N@h  
  { <8ih >s(C  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); U'LPaf$O  
} RqKkB8g  
i<{:J -U|  
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。 fb[? sc  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Q%:Z&lg y  
%uz6iQaq]X  
return l(rhs) = r; AfpC >>=@  
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。 NXMZTZpB7  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: e^k)756  
2 b80b50  
template < typename Tp > %)w7t[A2D  
class constant_t :7?n)=Tx  
  { H5(: 1  
  const Tp t; ](^FGz  
public : Z#%s/TL  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} /5X_gjOL,  
template < typename T > #wZbG|%  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 0|6Y% a\U  
  { a Z8f>t1Q  
  return t; E(_lm&,4+  
} 84 <zTmm  
} ; aA]wFZ  
:W#?U yo  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 D `av9I  
下面就可以修改holder的operator=了 L;=3n[^x  
>avkiT2  
template < typename T > OkMAqS  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Gi\Z"MiBZ  
  { SB`xr!~A]  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); K7t_Q8  
} aF[#(PF  
Sq x'nXgO  
同时也要修改assignment的operator() Te`MIR  
NNMn,J  
template < typename T2 > #~4;yY\$I  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Myf2"\}  
现在代码看起来就很一致了。 ,0eXg  
LK<ZF=z]Z  
六. 问题2:链式操作 ^O& y ;5  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 MaLH2?je^n  
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。 'Hsd7Dpi}  
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。 n5y0$S/ D  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 y+ 4#Iy  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct K j~!E H"  
}l&y8,[:  
template < typename T > h0C>z2iH  
struct result_1 fg/hUUl  
  { U ]7;K>.T  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; %' /^[j#  
} ;  +F~B"a  
:kC*<f\  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: !+DhH2;)F  
4n*`%V  
template < typename T > U|b)Bw<P  
struct   ref ,ZVhL* "  
  { }}l jVUpC%  
typedef T & reference; dM-~Qo  
} ; !DD4Bqez  
template < typename T > \ 0Ba?  
struct   ref < T &> [<sN "  
  { fNV-_^,R9  
typedef T & reference; g>g*1oS  
} ; )2 b-3lz  
So= BcX-  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: vGOO"r(xL  
X<H{  
template < typename T > nUK;M[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ?@<Tzk]a.  
  { *J{E1])<a  
  return l(t) = r(t); & x$ps  
} [ ~kS)  
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。 6Ilj7m*  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 4wWfaL5"  
L\R(//V  
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 4>/i,_&K K  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: lYey7tl{  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 DPCQqV|7  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 iba8G]2  
最后的布局是: 4y!GFhMh  
                Add rxj#  
              /   \ `XM0Mm%  
            Divide   5 t^2$ent  
            /   \ :(4q\~  
          _1     3 !r9rTS]  
似乎一切都解决了?不。 S4rm K&  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 DQ&\k'"\  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 Oc-ia)v1G  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: T-]UAN"O  
)P,pW?h$  
template < typename Right > cM\BEh h  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const mex@~VK  
Right & rt) const +:W?:\  
  { t>x!CNb'C  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); )-h{0o  
} 7I*rtc&Kb  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 N4b{^JkF  
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。 DR]4Tcz#  
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。 S]A[eUF~  
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。 pD }b$  
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。 TmK8z  
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? ?A04qk  
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: )\7Cp-E-W  
h,6> ^A  
template < class Action > SwaMpNXL  
class picker : public Action -:~z,F  
  { hLVgP&/ E  
public : shO4>Ha  
picker( const Action & act) : Action(act) {} D[6wMep^n  
  // all the operator overloaded *1T~ruNqa  
} ; V;Q@' <w  
Wys$#pJ  
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。 #4!f/dWJp  
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: l<'}`  
$`R=Q  
template < typename Right > U[:=7UABU?  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const +{}p(9w@  
  { [&l+Ve(  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 4q(,uk&R[  
} @Y<fj^]k  
}:[MSUm5  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > s>[Oe|`  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 =h|7bYLy  
 )\kNufP  
template < typename T >   struct picker_maker ~#)9Kl7<X  
  { %NfH`%`  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 02)Ybp6y  
} ; +UX} "m~W  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 2sVDv@2  
  { ?}S!8;d  
typedef picker < T > result; 6WoFf  
} ; wUfPnAD.'  
E^m)&.+'M  
下面总的结构就有了: /<dl"PWkJv  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 O;T)u4Q&3  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 %eGD1.R  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 R/ x-$VJ  
至此链式操作完美实现。 i8DYC=r  
y)TBg8Q  
Bo1 t}#7  
七. 问题3 }WF6w+  
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。  =vDpm,  
9>ZX@1]m_  
template < typename T1, typename T2 > t}MT<Jj  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const JeAyT48!M  
  { wRq f'  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); :c`djM^ll  
} !!m GsgnW  
F5M{`:/  
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: 8%xiHPVg  
~ H"-km"@  
template < typename T1, typename T2 > woN d7`C}7  
struct result_2 Hq>rK`  
  { RB;2  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 75A60Uw  
} ; :5jor Vu  
23opaX5V=  
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? 5d}bl{  
这个差事就留给了holder自己。 ,4}s 1J#  
    p%/lP{  
2uMSeSx$  
template < int Order > :U]Pm:ivTU  
class holder; <l>L8{-3  
template <> E/D@;Ym18  
class holder < 1 > jO`L:D/C  
  { fSGaUBiq}  
public : a)6?:nY$  
template < typename T > #vViEBVeN  
  struct result_1 g Eq6[G  
  { };*&;GFe  
  typedef T & result; $. sTb  
} ; =,&{ &m)  
template < typename T1, typename T2 > zOJzQZ~  
  struct result_2 W#wC  
  { ZB5NTNf>  
  typedef T1 & result; u!b0 <E  
} ; akwS;|SZ  
template < typename T > h(^[WSa  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const maV*+!\  
  { "c![s%  
  return (T & )r; 9Z3Vf[n5\  
} W=2]!%3#  
template < typename T1, typename T2 > ;)sC{ "Jb  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const H{_6e6`e.  
  { fvG4K(  
  return (T1 & )r1; u:,B&}j  
} Qr?(2t#  
} ; 0.1?hb|p5T  
9D yy&$s  
template <> q@Zeu\T,*#  
class holder < 2 > nzU0=w}V  
  { 59?$9}ob  
public : 9FF  
template < typename T > ^a#W|-:  
  struct result_1 4hn' b[  
  { RVpo,;:  
  typedef T & result; C4|79UG>s  
} ; j"&Oa&SH  
template < typename T1, typename T2 > ,ZnL38GW  
  struct result_2 9v7}[`^  
  { >-(,BfZ  
  typedef T2 & result; PW9tZx#  
} ; lW]&a"1$  
template < typename T > ZZ>(o d!B  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const u#3Cst8Y  
  { vQ{mEaH  
  return (T & )r; )xTu|V   
} 5L\Im^  
template < typename T1, typename T2 > @X_)%Y-^O  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const e^hI[LbNC  
  { I3Ad+]v  
  return (T2 & )r2; p >nKNd_aQ  
} B<,AI7  
} ; YH-W{].  
qc6d,z/  
\u6/nvZ]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> >。 ;Udx|1o  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Nh6!h%  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: x0xQFlGk  
IN"6 =2:  
return l(i, j) = r(i, j); dAjm4F -  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Q*/jQC  
5"Y:^_8  
  return ( int & )i; `QT9W-0e^  
  return ( int & )j; o7yvXrpG(U  
最后执行i = j; ~VPE9D@  
可见,参数被正确的选择了。 `L.nj6F  
 Lvn+EM  
_,*QJ  
#?bOAWAwLh  
S#\Cyn2(t  
八. 中期总结 59(} D'lw>  
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: >< Qp%yT  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 IpVtbDW  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 U@)WTH6d  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 7#9fcfL  
~8[`(/hj  
}`uq:y  
RNX>I,2sh  
CbT ;#0  
[ _&z+  
九. 简化 2c5)pIVEy  
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。 8ZDWaq8^2N  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 !:1BuiL  
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: F>5)Clq  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 "T6s;'k  
  +-*/&|^等 p%e/>N.P  
2. 返回引用。 a,[NcdG  
  =,各种复合赋值等 A)kdY!}  
3. 返回固定类型。 g=S|lVQm  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) prVqV-S6TY  
4. 原样返回。 ;oRgg'k<  
  operator, ABhQ7 x|  
5. 返回解引用的类型。 byJ[1UK  
  operator*(单目) ,h.hgyt  
6. 返回地址。 IVG77+O# }  
  operator&(单目) /ASpAl[J  
7. 下表访问返回类型。 A*? Qm  
  operator[] zB+zw\ncN  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 @G=_nZxv  
  operator<<和operator>> 49 1 1  
m>'#664q1  
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。 kfy|3KA3m  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 5+*CBG}  
2Vg+Aly4D  
template < typename Left > kJ B u7  
struct value_return MNKY J  
  { Qr[".>+  
template < typename T > ]DI%7kw'  
  struct result_1 ;vgaFc]  
  { \B8[UZA.&  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 2!}rH w  
} ; nsi&r  
X1%_a.=VF  
template < typename T1, typename T2 > eo4v[V&  
  struct result_2 p 4lB#  
  { +InFv" wt  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 4J2C# Cs  
} ; O4,? C)  
} ; uq@_DPA7  
HQrx9CXE  
7]8apei|  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Qx77%L4  
vi0nJ -Xg  
下面我们来剥离functor中的operator() N`5 mPE  
首先operator里面的代码全是下面的形式: _(:bGI'.m  
x]|-2t  
return l(t) op r(t) Ba;tEF{X  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) lkgB,cflpi  
return op l(t) Yf x'7gj  
return op l(t1, t2) ~ 6Hi"w  
return l(t) op ]Hrw$\Ky  
return l(t1, t2) op ?uqPye1fc  
return l(t)[r(t)] w0fFm"A|W  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] /QVhT  
O@,9a~Ghd  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: :-1 i1d  
单目: return f(l(t), r(t)); mbO.Kyfen  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); RMBPm*H  
双目: return f(l(t)); hdxq@%Vs  
return f(l(t1, t2)); 9AZpvQ  
下面就是f的实现,以operator/为例 Z<$ y)bf  
Uj> bWa`  
struct meta_divide a &tl@y1  
  { LW+^m6O  
template < typename T1, typename T2 > Lz}mz-N  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) N uq/y=  
  { wnbKUlb  
  return t1 / t2; |j7{zsH  
} 0uf)6(f  
} ; 0-zIohSJdQ  
xX{gm'3UYa  
这个工作可以让宏来做: 47 9yG/+\  
g2GHsVS  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ c=~FXV!  
template < typename T1, typename T2 > \ Vw b6QIs  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; # ,27,#  
以后可以直接用 ,{{Z)"qaH  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) C(5B/W6  
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 4$jb-Aw  
(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。。。) "9yQDS:  
hIMD2  
M\dZxhQ-l  
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 >^ M=/+<c  
f hr QJ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ;TG<$4N  
class unary_op : public Rettype yX|0 R H  
  { /FA0(< -}  
    Left l; KJN{p~Q  
public : e'1}5Ky  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} .wz.Jr`{  
S(h+,+289  
template < typename T > \>r<z46x  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %v 1NDhaXz  
      { 53X5&Bwh  
      return FuncType::execute(l(t)); ':_1z5  
    } hha^:,  
w&^_2<a2  
    template < typename T1, typename T2 > [5TGCGxP{  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \v[?4 [  
      { YVB\9{H?  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ld/\`s[i  
    } UqaV9  
} ; 8!u8ZvbFG  
mA>u6Rlc  
T_b$8GYfCY  
同样还可以申明一个binary_op Dg2=;)"L  
khtYn.eaL  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > \t\ZyPxn  
class binary_op : public Rettype V.Ki$0>  
  { O %?d0K  
    Left l; W4o$J4IX{  
Right r; 0*}%v:uN9  
public : k874tD  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} x6={)tj  
q\a'pp9d  
template < typename T > _qQB.Dzo:  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /4PV<[ :_  
      { >@9>bI+Q  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 0NMekVi  
    } U<H< !NV  
yCT:U&8%F  
    template < typename T1, typename T2 > 6`Af2Y_  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [<p7'n3x  
      { DKxzk~sOM  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); XK t">W  
    } tW |K\NL  
} ; sX$EdIq  
_MC\\u/C/  
(r+#}z}  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 KZ;Q71  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ]K(>r#'nH  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) }D>nXhO&  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 @,{', =L6  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! z}:|is)?  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 1rmK#ld"=Z  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 vkQkU,q  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) c3$h-M(jVJ  
下面是修改过的unary_op =UW! 7OzC  
t^zmv PDK  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > %d/Pc4gfc  
class unary_op pk0C x  
  { V)8d1S  
Left l; ,Bg)p_B  
  qFD#D_O6  
public : <_~>YJ  
o|?bvFC  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} :L!O/Bd8V  
sHSD`mYq  
template < typename T >  8DsXw@o  
  struct result_1 1IRlFC  
  { Zw`vPvb!  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; #}Qzu~  
} ; "Wz#<! .r  
. w_oWmD  
template < typename T1, typename T2 > F qW[L>M'  
  struct result_2 vS{zLXg  
  { }t^N|I  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; k[p7)ec  
} ; 5 UQbd8  
NY`$D}Bi  
template < typename T1, typename T2 > ,>rr|O  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Rr|&~%#z  
  { {:;599l  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); *$I5_A8,.  
} 9j;L-  
}bxW@(bs  
template < typename T > 8 ;C_@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const x!08FL)  
  { F.0CJ7s  
  return OpClass::execute(lt(t)); 3 0fsVwE2  
} 23AMrDF=N  
q{?ku!cL  
} ; V{j>09u  
?!:$Z4G  
 '9Hah  
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 IP]"D"  
好啦,现在才真正完美了。 >K2Md*[P3q  
现在在picker里面就可以这么添加了: (\UA+3$4  
YGj3W.eH  
template < typename Right > Rt[zZv  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 9{;cp?\)M  
  { +v`?j+6z  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); F(w  
} Wx<fD()  
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。 w,t>M_( N  
=&J 7 'nDP  
>+ZG {'!j  
JToc("V  
8Q%rBl.  
十. bind J4-64t nZ  
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。 zdoJ+zRtK  
先来分析一下一段例子 LXIQpD,M  
cnUYhxE+s  
8$H_:*A?  
int foo( int x, int y) { return x - y;} d3$&I==;:  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 YtzB/q8I  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 s:6pPJL  
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。 py9HUyr5eZ  
我们来写个简单的。 'ow`ej  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: S|{'.XG  
对于函数对象类的版本: B~ o;,}  
e*7nq ~ B5  
template < typename Func > 9D2}heTN  
struct functor_trait CO` %eL ~  
  { V?a+u7*U&  
typedef typename Func::result_type result_type; X_}2xo|T  
} ; |,&5.|E 7  
对于无参数函数的版本: \m3;<A/3n  
yj6o533o  
template < typename Ret > 4+Sq[Rv0  
struct functor_trait < Ret ( * )() > :+9KNyA  
  { uz(3ml^S  
typedef Ret result_type; }E\ b_.  
} ; p@H3NX  
对于单参数函数的版本: H WOl79-  
!f\q0Gnl  
template < typename Ret, typename V1 > SA| AS<  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > N6"b Ox J(  
  { {c'2{`px 5  
typedef Ret result_type; CMm:Vea  
} ; kIb)I(n  
对于双参数函数的版本: 8Rgvb3u  
(o!v,=# 6{  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ],lrT0_cT  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > t(O{IUYM  
  { bOt6q/f  
typedef Ret result_type; 1<y|,  
} ; eVobs2s  
等等。。。 1e 8J-Nkj  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy I.f)rMl+h  
+J^-B}v  
template < typename Func > z$VA]tI(  
struct func_return *?zyF@K{%  
  { d+1q[,-  
template < typename T > BI'}  
  struct result_1 `uO(#au,U  
  { >IL[eiiPG  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; K8sgeX|  
} ; {&2a H> V/  
Q-3o k7  
template < typename T1, typename T2 > h}X^  
  struct result_2 R. sRH/6  
  { {9tKq--@E9  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 2;Ij~~  
} ; 2VrO8q(  
} ; J33enQd  
3;wAm/Z:Q  
}r}$8M+1  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 }tvLe3O  
l\PDou@5  
template < typename Func, typename aPicker > 8n.sg({g  
class binder_1 MeXzWLH  
  { bbDl?m&bq  
Func fn; GOT@  
aPicker pk; ax]Pa*C}  
public : WOW:$.VO^  
r#ISIgJXG  
template < typename T > dM%#DN8 l  
  struct result_1 3D)gy9T&l  
  { 7oj ^(R,  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; G:W4<w  
} ; u&q RK>wLa  
.?L&k|wX-  
template < typename T1, typename T2 > .eg?FB'7  
  struct result_2 C #A sA  
  { $\S;f"IM.  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; .AIlv^:|U  
} ; 5pF4{Jd1  
ze+_iQ5  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 6qW/Td|g  
Md~% e'  
template < typename T > Pc+8CuN?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const mVJW"*}8  
  { DAZzc :1Aj  
  return fn(pk(t)); g_kR5Wxpt  
} <Yzk]98W5.  
template < typename T1, typename T2 > ,G";ny[$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 83 O+`f  
  { {u3eel  
  return fn(pk(t1, t2)); lzJ[`i.  
} "pP5;*^f  
} ; AS 5\X.%L*  
_|VWf8?\  
*Y4h26  
一目了然不是么? dKs^Dq  
最后实现bind C$9+p@G6  
,QDS_u$xi&  
n|t?MoUP  
template < typename Func, typename aPicker > 8db J'  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 'z'q)vcr  
  { $$U Mc-Pq  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Who7{|M\'  
} \E9Hk{V:6  
28 h3Ayw4  
2个以上参数的bind可以同理实现。 XS$5TNI  
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。  U>0' K3_  
80PlbUBb!  
十一. phoenix tVSURYA8  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: :)!X%2 _  
0FA N9u2  
for_each(v.begin(), v.end(),  $D`~X`  
( (&n4^tJ+_  
do_ hD~P)@^  
[ -JL  
  cout << _1 <<   " , " m7zx,bz>  
] X bF;  
.while_( -- _1), $~h\8  
cout << var( " \n " ) x"hZOgFZ  
) +-b:XeHSZ  
); qo1eHn4  
6XVr-ef  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: [iJU{W  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor Hwr# NKz-  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 kbqG)  
那么我们就照着这个思路来实现吧: t;[L-|^  
RR2Q  
k=t\  
template < typename Cond, typename Actor > 5F@7A2ZR  
class do_while )XB31^  
  { O]ZP- WG  
Cond cd; ' 0iXx   
Actor act; nWTo$*>W  
public : HOWm""IkB  
template < typename T > 7qfo%n"  
  struct result_1 X!+#1NPM  
  { vmI2o'zi  
  typedef int result_type; h @{U>U7  
} ; 71AR)6<R  
;DMv?-H  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} YkRv~bc1]  
}E=:k&IDPB  
template < typename T > D`nW9i7  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Yg 8AMi  
  { L nQm2uF  
  do B{fPj9Y0  
    { J(BtGGU'  
  act(t); T[mo PD5  
  } !PN;XZ~{  
  while (cd(t)); *?/9lAm  
  return   0 ; V^ O dTM  
} owClnp9K  
} ; _dCsYI%  
(kpn"]^'  
zYf `o0U  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). y`"b%P)+T  
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。 ~n)!e#p  
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。 C$X )I~M  
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。 +\SNaq~&  
下面就是产生这个functor的类: OiB*,TWV  
%9z N U  
zd) 2@jX=  
template < typename Actor > %w <59d6  
class do_while_actor E?c)WA2iH  
  { Da#|}m0>  
Actor act; (*63G4Nz\  
public : W~15[r0  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ld~8g,  
19)fN-0Z  
template < typename Cond > q 6Q;9,  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; DlB"o.  
} ; hZ0p /Bdv  
FA 1E`AdU  
G~Xh4*#J  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 L8<Yk`jx  
最后,是那个do_ 3 y!yz3E  
;Qpp`  
AXBv']Y  
class do_while_invoker P0m;AqS#R  
  { ]h0Fv-[A  
public : 5pNbO[  
template < typename Actor > PP+{zy9Sb  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const qaBjV6loy  
  { &KfRZ`9H  
  return do_while_actor < Actor > (act); #J AU5d  
} 1tvgM !.  
} do_; c5_?jKpl  
>G`=8Ku  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? m?;aTSa  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Lp\89tB>  
最后来说说怎么处理break和continue 7 4rmxjiN  
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。 3zJbb3e  
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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