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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda FYzl-7!Y  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 7kO 1d{u6b  
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, <I7UyCAF  
R6ywc "xE  
M C>{I3  
Zscmc;G  
  class filler %"o4IYV#  
  { e_Y>[/Om  
public : Gz`Zp "i%0  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} &_ber ad  
} ; xi^_C!*J  
]:F]VRPT  
fZg Z  
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: Te;`-E L  
[qc90)^Q,  
a XwFQ,  
4o'0lz]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); n {M!l\1  
dz?:)5>I  
zg]9~i8  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 :[F w c  
)V3G~p=0  
kIQMIL0+  
Xf:-K(%e  
二. 战前分析 bBGLf)fsTG  
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。 4!D!.t~r  
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 a &j H9  
g8^$,  
qz?9:"~$C  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); k9a-\UIMet  
  /* --------------------------------------------- */ VEJ Tw  
vector < int *> vp( 10 ); *T 6<'a  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); vAX %i(4  
/* --------------------------------------------- */ @A g=2\9  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Ta~Ei=d^  
/* --------------------------------------------- */ wqJH  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); VsFRG;:\U  
  /* --------------------------------------------- */ 8g$pfHt|e  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); :0r@o:H  
/* --------------------------------------------- */ gmt`_Dpm$  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); &r jMGk"&  
.#CTL|x  
s %/3X\_  
y "gYv  
看了之后,我们可以思考一些问题: a&9+<  
1._1, _2是什么? -K PbA`j+  
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。 TEv3;Z*N  
2._1 = 1是在做什么? lRn>/7sg$  
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。 ?bY'J6n.  
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=O~x  
zGA#7W2?0  
o[aRG7C  
三. 动工 S9-FKjU  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: .- uH ax0  
pFhznH{0  
whr[rWt@>  
g\GuH?|   
template < typename T > [/\}:#MLe  
class assignment bvi Y.G3  
  { A(ql}cr  
T value; @}qMI   
public : rM Un ~  
assignment( const T & v) : value(v) {} <t\!g  
template < typename T2 > K '7M\:zy  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 5V8WSnO  
} ; >E6w,Ab  
vT)FLhH6*  
,x&T8o/a  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 0.qnbDw_  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment G,3.'S,7  
lh{U@,/  
=[`B -?  
m?0caLw<  
  class holder vjmNS=l  
  { ch!/k  
public : "]B:QeMeF!  
template < typename T > f }P6P>0T  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const PVLLuv  
  { c7Jfo x V  
  return assignment < T > (t); V9bn  
} lXjhT  
} ; 0M-=3T  
7a\at)q/y  
,Y  ./9F  
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: [2ez"4e  
Ia %> c  
  static holder _1; "w7wd5h  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 C/_Z9LL?F  
?)X 0l  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); wO.T"x%X  
而不用手动写一个函数对象。 NU"Ld+gw  
&?"E"GH  
;2*hN (  
Wa.y7S0(@  
四. 问题分析 sQwRlx  
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。 Tmjcc(  
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。 h6`v%7H?  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ]O]6O%.ao  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 G LU7?2`t  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ';'gKX!9V  
}6b" JoC  
五. 问题1:一致性 j2^Vz{  
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?| yGj'0c::  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 b v5BV  
4z6kFQgu  
struct holder 2K wr=t  
  { @` 5P^H7  
  // *QH~ z2:[  
  template < typename T > xU9T8Lw  
T &   operator ()( const T & r) const 5d|hP4fEc  
  { fkk&pu  
  return (T & )r;  2:GS(%~  
} upi\pXv  
} ; DXyRNE<G[C  
XN|[8+#U<@  
这样的话assignment也必须相应改动: '8Wu9 phT  
mH6\8I  
template < typename Left, typename Right > x<d2/[(}mT  
class assignment C@b-)In  
  { W<Ri(g-  
Left l; xaI)d/  
Right r; mM(Z8PA 9-  
public : [$]qJ~kz  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} @}\wec_   
template < typename T2 > iewwL7  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } pmfL}Dn  
} ; gUGMoXSTI|  
f9$8$O  
同时,holder的operator=也需要改动: o*_arzhA  
"vvv@sYxi  
template < typename T > <~z@G MQCf  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 40=*Ul U-  
  { *{x8@|K8  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 7/e25LS!`U  
} $&Lw 2 c0  
<]Btx;}  
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。 B}fd#dr  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Fzmc#?  
'/2)I8  
return l(rhs) = r; z#HNJAQ#|  
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。 b]5/IT)@O  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: mlLx!5h=  
R+r;V]-/  
template < typename Tp > <H,E1kGw9  
class constant_t bUU\bc  
  { br;~}GR_h  
  const Tp t; .C|dGE?,  
public : __%){j6  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} fL(_V/p^  
template < typename T > Q3<ctd\]Y  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const l3N '@GO  
  { 'r'+$D7  
  return t; Rt.2]eZEJ  
}  |\FJ  
} ; \ORE;pG  
6DVHJ+WTV  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ?G>E[!8ev  
下面就可以修改holder的operator=了 ;q?WU>c{?  
F]GX;<`  
template < typename T > Ve\.7s  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const sq_ yu(  
  { eNDc220b  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); "N3!!3  
} TUN6`/"  
O[+\` 63F=  
同时也要修改assignment的operator() vyBx|TR  
eWOZC(I*z  
template < typename T2 > BD2Gv)?g  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } d1}cXSQ1T  
现在代码看起来就很一致了。 >)t-Zh:n  
|U`A So  
六. 问题2:链式操作 ST1;i5   
现在让我们来看看如何处理链式操作。 >@tJ7m M  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 "G!,gtA~  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 7*eIs2aY  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 _ |G') 9  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct LS/ZZAN u  
8a;;MJ)  
template < typename T > AzMX~cd  
struct result_1 .A F94OlE/  
  { +WE<S)z<  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; th|'t}bWV  
} ; &[t} /+)  
9~v#]Q}Z}4  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: uoq|l  
byHXRA)39  
template < typename T > ~? n)/i("  
struct   ref i4<n#]1!t  
  { !-Uq#Ea0/  
typedef T & reference; H2{&da@D5  
} ; zB8J|uG  
template < typename T > .Fx-$Yqy  
struct   ref < T &> ~.E r  
  { \iH\N/  
typedef T & reference; .2 }5Dc,eR  
} ; ? @- t.N  
]Wn=Oc{F  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 2,rjy|R`  
xJ^pqb  
template < typename T > fBLR  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const b\vL^\bX8  
  { mW)C=X%  
  return l(t) = r(t); |!cM_&  
} eC='[W<a.  
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。 $-uMWJ)l  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ;y.<I&  
7Ga'FT.F  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 rsD? ;XzH  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: JqK-vvI  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 k&= iye(  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 qf*e2" ~v  
最后的布局是: b?:SCUI  
                Add  z:d+RMA  
              /   \ &ER,;^H `6  
            Divide   5 o(YF`;OhvS  
            /   \ Lf+3nN  
          _1     3 6oLZH6fG  
似乎一切都解决了?不。 Bg}(Sy  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 4Y{&y6  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 n==+NL  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:  Fq!- %Y  
;m}o$`  
template < typename Right > Lu[xoQ~I  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const lj %k/u  
Right & rt) const ?mh0^G  
  { M5{vYk>,1Q  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); SXRND;-W8  
} wV"C ,*V  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 d=a$Gd_$  
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。 +pjU4>)  
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。 *}Gu'EU  
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。 ?j$*a7[w  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 \l?.VE D  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? T2}ccnDi  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: -hKtd3WbT  
,QHn} 3fW  
template < class Action > ~p$ncIr2Q  
class picker : public Action W4S]2P>T  
  { e:(~=9}Li  
public : U/:x<Y$ tj  
picker( const Action & act) : Action(act) {} A[N>T\  
  // all the operator overloaded F <.} q|b  
} ; m@y_Wt  
4(p,@e31  
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。 :snn-e0l  
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: }>m3V2>[  
N4wMAT:h  
template < typename Right > &$.x1$%  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const y5:al7*P  
  { V5]:^=  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 6EkD(w  
} 7.(vog"I)  
MKr:a]-'f~  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >  DZ&AwF  
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。 uH8`ipX  
Bk8 '*O/)  
template < typename T >   struct picker_maker f2FGod<CzN  
  { ,E8~^\HV  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Ge4 tc  
} ; +( V+XT  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > R,ddH[3  
  { q pFzK  
typedef picker < T > result; ?p!+s96  
} ; KDy:A>_ G"  
'W|@d8}h  
下面总的结构就有了: -I{J]L$S #  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 U4,hEnJBT  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 nuX W/7M  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 TkV$h(#!f&  
至此链式操作完美实现。 g bwg3$!9  
!Mk:rO-L  
,__|SnA.  
七. 问题3 s`"ALn8m  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 .X(ocs$}  
da53XEF&  
template < typename T1, typename T2 > ^p!bteA>  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const s*W)BK|+?  
  { ]<\; -i)  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Ow7I`#P  
} ti9 cfv>  
}lt]]094,  
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: N3g?gb"Ex)  
QTjOLK$e$  
template < typename T1, typename T2 > !;YQQ<D  
struct result_2 2\=cv  
  { T+|V;nP.  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 05m/iQ  
} ; {cBLm/C  
Y4dTv<=K@i  
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? cP MUu9du  
这个差事就留给了holder自己。 UT7".1H  
    =m= utd8  
Gg9NG`e6I  
template < int Order > 7<VfE`Q3  
class holder; =.Q|gZ   
template <> zwKm;;v8  
class holder < 1 > "RJf2~(ZX  
  { :cK;|{f  
public : /A) v $Bv=  
template < typename T > a4M`Bk;mb  
  struct result_1 R!.HS0i.  
  { c~UYs\  
  typedef T & result; _;+N=/l0  
} ; U-EX)S^T[{  
template < typename T1, typename T2 > Epm=&6zf  
  struct result_2 ^R4eW|H  
  { k6 f;A  
  typedef T1 & result; |79!exVMBp  
} ;  ]=g |e  
template < typename T > x9NLJI21/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const GcPhT  
  { md/Z[du:'  
  return (T & )r; uz+b  
} p }bTI5  
template < typename T1, typename T2 > fE/8;v!=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const -j_J 1P0,  
  { 8}W06k>)%  
  return (T1 & )r1; :1wMGk  
} ?y{C"w!   
} ; N{G+|WmQ  
, eZL&n  
template <> eMvb*X6  
class holder < 2 > Z qg(\  
  { {q:o}<-L+  
public : HH|&$C|64  
template < typename T > a".uS4x  
  struct result_1 0fPqO2  
  { %?EOD=e =  
  typedef T & result; *<!W k\  
} ; =`X@+~%-  
template < typename T1, typename T2 > G K @]61b  
  struct result_2 E#FyL>:.h  
  { ?s5zTT0U>$  
  typedef T2 & result; y6o^ Knl  
} ; l%A~3  
template < typename T > 9Yowz]')  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const gH0B[w ]  
  { QW f)5S  
  return (T & )r; s%z'1KPS  
} _rqOzE)  
template < typename T1, typename T2 > va8V{q@t'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ]Nvtiw 6  
  { 0 n,5"B  
  return (T2 & )r2; [j0I}+@4H  
} BifA&o%  
} ; morI'6N  
| pp  @  
HJ5m5':a  
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> >。 :u{0M&  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: zux+ooU  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 8y!fqXm%)  
N)h>Ie  
return l(i, j) = r(i, j); g}3c r .  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) *ma/_rjK  
xIrpGLPSh  
  return ( int & )i; d #a  
  return ( int & )j; Ik1,?A  
最后执行i = j; h{sW$WA  
可见,参数被正确的选择了。 2ezuP F  
WytCc>oL  
n a2"Sy=Yi  
&bj :,$@  
=tH+e7it  
八. 中期总结 &U xN.vl  
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: [NvEX Td  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 B:z-?u#B  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 =,[46 ;q  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 6EK+]0  
6DJ,/J2F  
:<&}/r  
DcbL$9UI  
Bw*z4qb{yH  
_T5~B"*  
九. 简化 oJ8_hk<Va8  
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。 2,&lGyV#  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 cJ8F#t  
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: e|Sg?ocR  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 `z` `d*_  
  +-*/&|^等 @mJN  
2. 返回引用。 9'toj%XQ  
  =,各种复合赋值等 Hs=!.tZ,  
3. 返回固定类型。 7^iF,N  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 6ddkUPTF  
4. 原样返回。 /2dK*v0  
  operator, p!aeL}g`  
5. 返回解引用的类型。 SC2C%.%l`  
  operator*(单目) I I>2\d|   
6. 返回地址。 sjTsaM;<  
  operator&(单目) $xu?zd"  
7. 下表访问返回类型。 c(#`z!FB  
  operator[] <YeF?$S}  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 G<jpJ  
  operator<<和operator>> U-FA^c;  
6@XutciK  
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。 pXFNK" jm  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: kw-/h+lG  
Rc6 )v  
template < typename Left > B E"nyTQ  
struct value_return k)v[/#I  
  { b=|&0B$E  
template < typename T > |}M']Vz  
  struct result_1 9x?;;qC"m9  
  { o@>c[knJ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Etu>z+P!  
} ; kmc9P&  
u=E?N:I~F  
template < typename T1, typename T2 > '-i tn  
  struct result_2 =|U2 }U;  
  { 4G>|It  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; =(n'#mV  
} ; 3K?0PRg  
} ; mzT} C&hfP  
)b%c]!  
"{x~j \<  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait K%pmE?%,8  
Tc88U8Gc  
下面我们来剥离functor中的operator() _).'SU)>  
首先operator里面的代码全是下面的形式: W;N/Y3Lb  
Q?a"uei[  
return l(t) op r(t) 3,vH:L4  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Eq8OAuN  
return op l(t) 9>i6oF]Oq  
return op l(t1, t2) L\Jl'r|  
return l(t) op Vw{Ys6q  
return l(t1, t2) op %C3cdy_c  
return l(t)[r(t)] xapkhIW2\  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ]F@md(J  
}a9C /t3  
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: p_z"Uwp  
单目: return f(l(t), r(t)); sRZ:9de+  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); zDl, bLiJ  
双目: return f(l(t)); O h" ^  
return f(l(t1, t2)); i9xv`Ev=R  
下面就是f的实现,以operator/为例 W1@;94Sb~  
X#3<hN*v  
struct meta_divide '!.;(Jo  
  { q~^:S~q  
template < typename T1, typename T2 > yX-xVvlv@  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) s^oNQ}  
  { \9}5}X_x.  
  return t1 / t2; @qC:% |>  
} c"YK+2  
} ; 0&.lSwa  
q9 ;\B&  
这个工作可以让宏来做: b;t]k9:"L  
.u*].As=  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 'u3+k.  
template < typename T1, typename T2 > \ ? w?k-v  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; `{wku@  
以后可以直接用 kW!:bh  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) o(``7A@7a  
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 RE.@ +A  
(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。。。) AfEEYP)N  
+z D'r5  
x5|v# -F ^  
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 ;Bb5KD  
vUK>4^{J5  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > <kSaSW  
class unary_op : public Rettype q8h{-^"  
  { Qwa"AY 5pW  
    Left l; ?8,N4T0)  
public : +wUhB\F *  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Dgm%Ng  
84!4Vz^  
template < typename T > SNU bY6  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {T.Vu]L80  
      { ->hxHr`!%a  
      return FuncType::execute(l(t)); m6x. "jG  
    } Yy)a,clZ*$  
`_'Dj>  
    template < typename T1, typename T2 > 3kQ^f=Wd  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >slN:dr0:  
      { Dq?HUb^X  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); u}1vn}F{  
    } )/Xrhhx  
} ; \!QF9dP4  
=Yj[MVn  
lkZC?--H  
同样还可以申明一个binary_op 5 WppV3;  
u-9t s  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > _;q-+"6L;  
class binary_op : public Rettype `fkri k  
  { %'T>kz*A  
    Left l; @L!#i*> 9  
Right r; W[>TqT63  
public : |I}+!DDuv  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} SU'1#$69F  
m[{&xF|_  
template < typename T > t4k'9Y:\Q  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <PN;D#2bh  
      { />[6uvy#Q  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 4)iEj  
    } ijqdZ+  
&{/>Sv!6#  
    template < typename T1, typename T2 > H27Oq8  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const i 9tJHeSm  
      { wDhcHB  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 'h^DI`  
    } W>s'4C`  
} ; C9H11g7{  
<M OL{jan  
,;P`Mf'YC  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 \u _v7g  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 4<g72| y  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) wmr%h q  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 b2=Q~=Wc  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! +Jka:]MW!  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 px>> ]>ZMH  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 U9o*6`"o  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) aaug u.9  
下面是修改过的unary_op I!7.fuO  
W:poUG1UR  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > /e sk  
class unary_op m=.7f9  
  { OEE{JVeI  
Left l; x\hn;i<  
  z#J/*712  
public : z{3%Hq  
/Tf*d>Yh;  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} pt cLJ]+)  
8*#][ wC2  
template < typename T > ]az} n(B,  
  struct result_1 ,L{o, qzC  
  { b#;N!VX  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; \Tf{ui  
} ; UeQ9G  
D'[P,v;Q  
template < typename T1, typename T2 > _Q}RElA  
  struct result_2 9;Pu9s[q2  
  { ls "\YSq$  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; V=4u7!ha  
} ; ;k&k#>L!K  
#Wm@&|U  
template < typename T1, typename T2 > ROt0<^<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const FV6he [,  
  { 7k t7^V<  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); =E}%>un  
} `{|}LFS>  
&Y>~^$`J  
template < typename T >  mz VuQ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0HJqsSZ$mW  
  { Go+xL/f  
  return OpClass::execute(lt(t)); F}B/-".^  
} Ddl% V7  
7YXXkdgbd  
} ; 'oiD#\t4  
,6orB}w?z  
LB*#  
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 ~2A$R'xb  
好啦,现在才真正完美了。 Bx}0E  
现在在picker里面就可以这么添加了: LJNie*  
9 /Ai(  
template < typename Right > C|d!'"p  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Y\g90  
  { rI^~9Rz  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); aC8,Y$>?E`  
} u};]LX\E  
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。 $|cp;~ 1  
&Rl3y\ r  
[5p7@6:$u  
KG-k$glD  
>uchF8)e|  
十. bind QVG0>,+}$  
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。 ;c m wh<  
先来分析一下一段例子 "'}v0*[  
f0mH|tI`  
+ptF-  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ;+ C o!L  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ^0-e,d 9h  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 sPE)m_u  
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。 Bsu=^z  
我们来写个简单的。 ! F;<xgw  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: =wlm  
对于函数对象类的版本: @1/}-.(n  
jgo<#AJ/E  
template < typename Func > f.$aFOn  
struct functor_trait ^!o1l-Y^gr  
  { !7kLFW  
typedef typename Func::result_type result_type; H81.p  
} ; PX69  
对于无参数函数的版本: RlslF9f  
j""y2c1  
template < typename Ret > .,ppGc| *  
struct functor_trait < Ret ( * )() > "doU.U&u  
  { o! 2 n}C  
typedef Ret result_type; 3!"b guE  
} ; u_p7Mcb  
对于单参数函数的版本: ~D -JZx  
fNAo$O4cm  
template < typename Ret, typename V1 > 0[2BY]`Z.  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > (ifqwl62  
  { FD XWFJ  
typedef Ret result_type; E*r  
} ; @tE&<[e  
对于双参数函数的版本: Rg8m4xw  
s}[A4`EWH  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ;o_V!< $  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > gI^L 9jE7  
  { (DG@<K,6  
typedef Ret result_type; ebO`A2V'(  
} ; rF8W(E_=  
等等。。。 }1a<{&  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 5D]30  
Fi?32e4KI5  
template < typename Func > bRK CY6  
struct func_return wuBlFUSg  
  { z<yNG/M1>U  
template < typename T > e>?_)B4  
  struct result_1 7Ykj#"BZ  
  { wr3_Bf3]  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; xs2,t*  
} ; j[m_qohd7  
IDGQIg  
template < typename T1, typename T2 > |5}rX!wS4  
  struct result_2 ~),;QQ,  
  { r 1l/) ;  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; l50|` 6t  
} ; 08Pt(kzNA  
} ; ,Lt~u_lve  
6m, KL5>W  
Ism^hyL  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 S+) l[0  
YM #  
template < typename Func, typename aPicker > Qq,i  
class binder_1 6?1s`{yy  
  { 5"-una>D  
Func fn; } * ?n?'  
aPicker pk; h*;g0QBkl  
public : b(P HZCy#  
9SRfjS{7  
template < typename T > u( V  
  struct result_1 [K/O5_  
  { NCowt|#t  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; YVQ_tCC_!  
} ; la G$v-r  
TIcd _>TW  
template < typename T1, typename T2 > ZQ,fm`y\  
  struct result_2 #dva0%-1  
  { /<3;0~#){  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; |eH wp  
} ; g9yaNelDh)  
0[n c7)sW  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 7=7!| UV  
j3*M!fM9  
template < typename T > 1fz*S IjG  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zAeGkP~K  
  { 9">zdFC'  
  return fn(pk(t)); fOa6,  
} kZV^F*7  
template < typename T1, typename T2 > >.DF"]XM  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vKcl6bVT  
  { 1%$d D2  
  return fn(pk(t1, t2)); &Q\_;  
} ! (2-(LgA  
} ; 9 9Ba{qj  
!MZ+-dpK  
Z~r[;={,  
一目了然不是么? G{@C"H[$<  
最后实现bind Ni+3b  
I#"t'=9H  
L8K0^~Mk  
template < typename Func, typename aPicker > 4` '8fe/"  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) [8,PO  
  { O0@w(L-  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 6eOrs-ty  
} mND XzT&  
YS]>_  
2个以上参数的bind可以同理实现。 EKqi+T^=F  
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。 lp,\]]  
RY9+ 9i  
十一. phoenix ]vm\3=@}9  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: W[@i;f^g  
z7-`Y9Ypd  
for_each(v.begin(), v.end(), +O)]^"TG  
( 3^!Hl8P7  
do_ Q Oz9\,C  
[ 6exRS]BI  
  cout << _1 <<   " , "  DZ^=*.  
] X Y~;)<s_  
.while_( -- _1), HH"$#T^-  
cout << var( " \n " ) , p_G/ OU  
) Wm<z?.lS  
);  ;KZrl`  
HbNYP/MN3  
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: Q m $(  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor D+f'*|  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 "kX`FaAhY  
那么我们就照着这个思路来实现吧: G7 1U7  
sa_R$ /H  
u FMIY(vB  
template < typename Cond, typename Actor > kGpV;F==*  
class do_while Ee&hG[sx  
  { } <SNO)h3  
Cond cd; vKU`C?,L  
Actor act; L'>s(CR  
public : ?$3r5sx  
template < typename T > s0r"N7~  
  struct result_1 ([Ebsj  
  { ?8Et[tFg  
  typedef int result_type; wuKl-:S;Vs  
} ; ;P3>>DZ  
2-~a P  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} wDDxj  
x ;Gz6|  
template < typename T > vK(I3db !  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [#0Yt/G  
  { C*7!dW6  
  do .AXdo'&2i  
    { [(1O"  
  act(t); UV4u.7y  
  } kGm:VYf%  
  while (cd(t)); M:_!w[NiLp  
  return   0 ; Xt ft*Z  
} 5^>n5u/  
} ; ^OF5F8Tf/  
|=\91fP68`  
Raefj(^V  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 1  o|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。 X:_<Y_JT  
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。 a'uU,Eb}#w  
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。 kBbl+1{H  
下面就是产生这个functor的类: Uh.Sc:trA  
9mQ#L<Ps  
v Xb:  
template < typename Actor > $_)=8"Sn  
class do_while_actor ,<sm,!^<r  
  { 4b4QbJ$  
Actor act; aM$\#Cx  
public : eaQ90B4  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} f/ajejYo?,  
AliRpxxd  
template < typename Cond > ~n6[$WjZA  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ;-Ss# &  
} ; 1~'_K9eE  
2Pp&d>E4  
|6%.VY2b  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 "V 3}t4  
最后,是那个do_ JvkL37^ n:  
^n9a " qz  
W (`c  
class do_while_invoker 7UKYmJk.  
  { *zy'#`>  
public : RlsVC_H\  
template < typename Actor > Q2eXK[?*  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const kJkxx*:u  
  { cn%2OP:L^  
  return do_while_actor < Actor > (act); Sj)}qM-y#  
} [Uli>/%JB  
} do_; TFy7HX\Oq  
F6W}mMZH/N  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Pd~MiyO;K  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 2J<&rKCF  
最后来说说怎么处理break和continue .Pw%DZ'  
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。 -4flV D  
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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