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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda v] q"{c/  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ~ /K'n  
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, e]:(.Wb- 9  
A4L.bBl  
=G 'c%  
;Q5o38(  
  class filler 6k|f]BCL  
  { _(@V f=t  
public : ZU 7u>  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} g</Mk^CE  
} ; sk t9mU  
`,c~M  
ub4(g~E  
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: e:QH3|'y  
j2hp*C'^  
gb^'u  
 `7V'A  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ^NxKA'oWQ  
fzjtaH?  
7zNfq.Ni~  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 r8_MIGM'  
_#<7s`i  
(gutDUO;  
urD{'FQf  
二. 战前分析 yW}x  
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。 `my\59T  
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 /EVXkf0  
|[/XG2S  
|5BvVqn  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); kL -f@CD  
  /* --------------------------------------------- */ TPi{c_ ]  
vector < int *> vp( 10 ); j'SGZnsy*  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); s*e1m%  
/* --------------------------------------------- */ ( d8rfet  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ` P*PCiZos  
/* --------------------------------------------- */ v +?'/Q%  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); GRgpy  
  /* --------------------------------------------- */ 17ynFHMd,  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); }A<fCm7  
/* --------------------------------------------- */  7"])Y  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); G/_8xmsU  
]rO/IuB  
'"V]>)  
e= ",58  
看了之后,我们可以思考一些问题: 1L _(n  
1._1, _2是什么? MnW"ksH  
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。 ;'4Kg@/  
2._1 = 1是在做什么? }~ga86:n0  
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。 n=h!V$X   
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 -D_xA10  
|f[:mO   
U;U19[]  
三. 动工 RXhT{Ho(>  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: d]^\qeG^p  
!$,e)89  
4+N9Ylh  
ENZYrWl  
template < typename T > XpP}(A@G  
class assignment F:G Vysy  
  { ;E\e.R  
T value; <d3 a  
public : "A}2iI  
assignment( const T & v) : value(v) {} 8-Z|$F"  
template < typename T2 > )KN]"<jB  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ].x`Fq3  
} ; q{Gf@  
IOH6h=  
/| [%~`?BM  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 P)06<n1">Z  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment %T~LK=m  
+?C7(-U>  
N6/;p]|  
wg KM6?  
  class holder $"{I| UFC  
  { U0dhr;l  
public : )s8{|)-  
template < typename T > pRh)DM#9  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Z}r9jM  
  { 9Ui|8e~=  
  return assignment < T > (t); ~qb-uT\(99  
} x /?w1  
} ; q>dERN&  
y6Ea_v  
8G_KbS  
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: +(o]E3  
T=T1?@2C  
  static holder _1; :>, m$XO  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 E"t79dD  
[gE2;J0*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); RjG=RfB'V  
而不用手动写一个函数对象。 Ug^vVc)  
bqm%@*fZo  
J]$]zD  
C +S>;1  
四. 问题分析 T|h'"3'  
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。 Nvj KB)J  
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。 .^!uazPE0  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ]*yUb-xY  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 j{H,{x  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 hXP'NS`iv  
o<i\1<eI  
五. 问题1:一致性 ,V # r  
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?| &v&e- |r8;  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 "I^pb.3  
"I&,':O+  
struct holder sKGR28e  
  { \t']Lf  
  // q-d#bKIf  
  template < typename T > {s~t>Rp+  
T &   operator ()( const T & r) const E9PD1ADR  
  { "P8cgj C  
  return (T & )r; ]dQ  
} bxF'`^En  
} ; [X'u={  
](sT,'  
这样的话assignment也必须相应改动: \={A%pA;@{  
U jB5Xks  
template < typename Left, typename Right > ZD`0(CkXb  
class assignment 0^zp*u  
  { Iq: G9M  
Left l; iig@$ i#  
Right r; kZHIzU  
public : $}Ky6sBnvO  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} vS+E`[  
template < typename T2 > _If:~mIs  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } _D~FwF&A  
} ; 3v:c'R0  
gjex;h  
同时,holder的operator=也需要改动: 1A;f[Rze  
S"Mm_<A$@  
template < typename T > y@u,Mv  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const {x/)S*:Z  
  { =9cN{&qf  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); . I#dR*  
} fs%l j_t  
3q:>NB<  
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。 R{SN.%{;  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 K._* ~-A  
gqQ"'SRw  
return l(rhs) = r; lc\f6J>HT  
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。 nM6/c  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: _t;Mi/\P  
!d3:`l<  
template < typename Tp > p+O,C{^f  
class constant_t WxI_wRKx  
  { dI$M9;  
  const Tp t; rQ287y{  
public : cXG$zwS\  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} jp P'{mc  
template < typename T > Wd/m]]W8Q  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const r@]iy78 j  
  { W>(p4m  
  return t; 3eJ"7sftW  
} .]H1uoci|  
} ; 2vx1M6a)L  
-@yu 9=DT  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 n>:|K0u"  
下面就可以修改holder的operator=了 29AWg(9?aS  
LKe ~  
template < typename T > qB44;!(  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 8:)itYE  
  { eJ tfQ@?  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); e95@4f^K2  
} Ob>M]udn  
hTK6N  
同时也要修改assignment的operator() M|uWSG  
/$?7L(  
template < typename T2 > -/ h'uG  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } !Xf7RT  
现在代码看起来就很一致了。 ?PST.+l  
eIY![..J/N  
六. 问题2:链式操作 h!h<!xaclW  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 :~{x'`czJ  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 :ZP`Y%dt'  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ^TCgSi7k`L  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 qJPEq%'Q  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct w.6Gp;O  
%q)*8  
template < typename T > g6 Nw].{  
struct result_1 0) T`&u3!  
  { > lIQM3  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; F9 q9BH  
} ; F1UTj "<e  
#> @~3kGg  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: &['cZ/bM  
@Ap~Wok  
template < typename T > dpWBY3(7a  
struct   ref l/F'W}  
  { q]>m#yk   
typedef T & reference;  (:ObxJ*  
} ; "J(W)\  
template < typename T > UOAL7  
struct   ref < T &> pz]#/Ry?  
  { BmGY#D,  
typedef T & reference; P]b * hC  
} ; 8*t8F\U#  
ZAcH`r*  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: #Kd^t =k  
)`B n"=  
template < typename T > [>N`)]fP  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const "ZU CYYre  
  { _yJAn\  
  return l(t) = r(t); ui$JQ_P  
} <qpDAz4k  
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。 ap[{`u  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 j9G1  _  
GN%|'eU  
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 38Bh9>c3  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: DsZBhjCB  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 4OOH 3O  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 pk,]yi,ZF  
最后的布局是: ,]UCq?YW)T  
                Add 3Sb'){.MT+  
              /   \ , e6}p  
            Divide   5 ]-b`uYb  
            /   \ Q7vTTn\  
          _1     3 X[{tD#  
似乎一切都解决了?不。 cun&'JOH?U  
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。 7@*l2edXm+  
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。 E=9xiS  
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: ,J63 ?EQ3  
+^\TG>le  
template < typename Right > 1ehl=WN  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const t'pY~a9F  
Right & rt) const ]&mN~$+C  
  { Fw!TTH6l0  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 6*]g~)7`Q~  
} /PuN+M  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Sl RQi:  
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。 !QTfQ69Y0  
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。 ;@R=CQ6  
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。 =T0;F0@#4  
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。 ] s))O6^f  
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? l,n V*Z  
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: 6~@S,i1  
fi.[a8w:W  
template < class Action > zj9)vr`7  
class picker : public Action /\0 rRT  
  { ,fa'  
public : 2[8C?7_K0?  
picker( const Action & act) : Action(act) {} r%^l~PN  
  // all the operator overloaded Gec?  
} ; c'8pTP%[  
c4'k-\JvT  
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。 9h$08l  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: jLZ^EM-  
?Dr K2;q  
template < typename Right > Wu!s  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const !iO%?nW;  
  { 'zg; *)x1/  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); wcI? .  
} |\W9$V  
i:coNK)4  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > `,O#r0m  
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。 c6@7>PM  
qlJzXq{|`  
template < typename T >   struct picker_maker &eqeQD6  
  { *49lM;  
typedef picker < constant_t < T >   > result; vTdJe  
} ; hN3*]s;/6z  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 6(5YvT  
  { knsTy0]  
typedef picker < T > result; `3CdW  
} ; 4N- T=Ig  
OrJuE[R.  
下面总的结构就有了: >Yf)]e-  
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。 Zr%,F[j?  
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。 (5Z*m<]c  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 oY K(=j  
至此链式操作完美实现。 ~Gz b^  
9 Y-y?Y  
J:!m49fF  
七. 问题3 dN%*-p(  
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。 #BZ2%\  
1ab_^P  
template < typename T1, typename T2 > 1#D&cx6  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $:i%\7=  
  { $q iY)RE  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 1_of;=9V  
} @|jLw($Ly  
I+4#LR3;  
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: 5C|Y-G  
qq,#bRe  
template < typename T1, typename T2 > h| T_ k  
struct result_2 ;Eer  
  { WP5QA8`3  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ye-EJDZN  
} ; j+9;Cp]NV  
'BiR ,M$mY  
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? pXy'Ss@y  
这个差事就留给了holder自己。 \|gE=5!Am=  
    <?&Y_  
,Hzz:ce  
template < int Order > 2 lc  
class holder; L/Ytkag  
template <> WCdl 25L#  
class holder < 1 > o _G,Ph!7  
  { sMn)[k vX  
public : AVnH|31dC~  
template < typename T > O?=YY@j  
  struct result_1 2I@d=T{K  
  { $5]}]  
  typedef T & result; 2I|`j^  
} ; +I$,Y~&`>  
template < typename T1, typename T2 > /F thT  
  struct result_2 ){I0  
  { 7'~O ai~r  
  typedef T1 & result; "PD^]m  
} ; kF@Z4MB}yr  
template < typename T > VL?sfG0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Mjon++>Z  
  { w wuM!Z+  
  return (T & )r; IrMUw$  
} 44x+2@&1  
template < typename T1, typename T2 > lM |}K-2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const @fc-[pv  
  { \}n\cUy-  
  return (T1 & )r1; g!\H^d4  
} @BmI1  
} ; Hh1]\4D,4  
F<+!28&h  
template <> [X%Wg:K  
class holder < 2 > j%`% DQ  
  { 4F`&W*x  
public : z|$M,?r'  
template < typename T > WR<?_X_  
  struct result_1 ?]AF? 0/  
  { gr^T L1(  
  typedef T & result; JE *d-  
} ; bl3?C  
template < typename T1, typename T2 > $ o }  
  struct result_2 MtD0e@  
  { DuMzK%  
  typedef T2 & result; (k^o[HF  
} ; ,6 IKkyD  
template < typename T > @dyh: 2!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const &E+mXEve  
  { 6KRC_-  
  return (T & )r; ogvB{R  
} QG=K^g  
template < typename T1, typename T2 > II'"Nkxd  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 9R m\@E [  
  { I !J'  
  return (T2 & )r2; jf^BEz5  
} EvKzpxCh  
} ; X=KC +1e  
W8_$]}G8E  
sx n{uRF  
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> >。 !kS/Ei  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ;EB^1*A Ew  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 3`TD>6rs  
{ldt/dl~  
return l(i, j) = r(i, j); bP Q=88*  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 6E#znRi6IE  
dSI<s^n  
  return ( int & )i; 6]sP"  
  return ( int & )j; cSTF$62E  
最后执行i = j; (6*  
可见,参数被正确的选择了。 yu>o7ie+;Y  
!$hi:3{U ,  
I<rT\':9  
)~0TGy|  
82M` sk3.  
八. 中期总结 U0;pl2  
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: VTa%  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 5HaI$>h6  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 c;Gf$9?iC  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor al"=ld(  
L++qMRk9  
)|=4H>?%  
ek"U q RY  
zP&D  
tv_&PIu]L  
九. 简化 mxE<  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 cgi:"y F  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 b_X&>^4Dkl  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ,M9e *  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 [w90gp1O[  
  +-*/&|^等 v5F+@ug  
2. 返回引用。 :8`~dj.  
  =,各种复合赋值等 3rY\y+m  
3. 返回固定类型。 T& 4f} g/  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) j5wfqi  
4. 原样返回。 b Rc,Y<  
  operator, n?778Wo}  
5. 返回解引用的类型。 _G&gF .|  
  operator*(单目) M-Ek(K3SRf  
6. 返回地址。 ^I KT!"J&?  
  operator&(单目) edo+ o{^  
7. 下表访问返回类型。 nMK$&h,{  
  operator[] k1.%ZZMM  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 c'>_JlG~  
  operator<<和operator>> f`)*bx  
#W&o]FAA3y  
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。 O7CW#F  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: *M)M!jTv  
}K5okxio  
template < typename Left > I^nDO\m <  
struct value_return f92z/5%V  
  { TlowEh8r  
template < typename T > .1}1e;f-  
  struct result_1 UiVGOQq  
  { d_Jj&:"l  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; "BVp37 m;?  
} ; ve+bR   
zW\s{  
template < typename T1, typename T2 > fTso[r:F.  
  struct result_2 Gr4v&Mz:  
  {  o*Xfgc  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 9Z21|5  
} ; JA*+F1s  
} ; ps;dbY*s6  
%E5b }E#  
Y]7503J  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ,kf.'N  
^|SiqE  
下面我们来剥离functor中的operator() 2]<.m]  
首先operator里面的代码全是下面的形式: +4  h!;i  
d@ >i=l [  
return l(t) op r(t) 1Au+X3   
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Xo:Mar  
return op l(t) xKl1DIN[  
return op l(t1, t2) /z_]7]  
return l(t) op 'zbvg0T  
return l(t1, t2) op E#\Oe_eq~N  
return l(t)[r(t)] sQJGwZ 7  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] jo^c>ur  
n\M8>9c  
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: Y!8FW|  
单目: return f(l(t), r(t)); yIcTc  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); B]H8^  
双目: return f(l(t)); `KN>0R2k  
return f(l(t1, t2)); F}7sb#G  
下面就是f的实现,以operator/为例  4=ovm[  
,zdGY]$  
struct meta_divide i!RfUod  
  { lm 96:S  
template < typename T1, typename T2 > =@0J:"c  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) YVwpqOE.=  
  { Xl<iR]lda  
  return t1 / t2;  |iI dm  
} 3C<G8*4);/  
} ; x\U[5d   
"V(P)_  
这个工作可以让宏来做: K"x_=^,Yu*  
[@ev%x,  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 8>t,n,k  
template < typename T1, typename T2 > \ p_g`f9q6D  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; b _<n]P*)  
以后可以直接用 2QRO$NieV  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 8}m J )9<7  
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 p<{P#?4 g  
(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。。。) tsJR:~  
oX8EY l  
mEbI\!}H0  
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 e b} P/  
*!ng)3#  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Ps>:|j+  
class unary_op : public Rettype 9OV@z6  
  { YR*gO TD  
    Left l; (jA5`4>u  
public : L2,2Sn*4i  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Z3weFbCH  
gu!!}pwV9  
template < typename T > $3 P De  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const pa1<=w  
      { 5E-;4o;RI(  
      return FuncType::execute(l(t)); M2|!,2  
    } H7GI`3o  
ZX` \so,&,  
    template < typename T1, typename T2 > DH yv^  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2t9UJu4  
      { $Yt|XT+!&  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 0M"n  
    } W`_JERo  
} ; S )rr  
60vmjmXl  
\1jThJn  
同样还可以申明一个binary_op yAryw{(  
HoABo:  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ?UAuUFueA  
class binary_op : public Rettype dI ,A;.  
  { @k&6\1/U  
    Left l; \^*:1=|7u]  
Right r; D9[19,2r`  
public : 1oej<67PdJ  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} I09 W=  
O{_t*sO9q*  
template < typename T > vt{[_L(h  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const r=5 S0  
      { )0-A;X2  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ea"X$<s>-  
    } 1hY|XZ%qd  
iRnjN  
    template < typename T1, typename T2 > 46}U +>  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const TvDSs])  
      { x[)-h/&Fh  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); nsR CDUCi  
    } xqzeBLU  
} ; .DhI3'Jrl  
@01.Pd   
1~c\J0h)d  
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 Dj(PH3^  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 |${4sUR  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ~^1y(-cw  
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。 UHZ&7jfl  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 5_aj]"x  
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。。。 +PjTT6  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 x 4+WZYv3  
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) |+q_kx@?l  
下面是修改过的unary_op =U3S"W %  
=O }^2OARo  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > s#s">hMrI  
class unary_op %6320 x  
  { %NrH\v{7Q  
Left l; ?.SGn[  
  b!]O]dk#  
public : n?fy@R  
R%WY!I8C  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} hn8xs5vN  
-lhIL}mGf  
template < typename T > + +}!Gfc?s  
  struct result_1 $Y|OGZH8E  
  { |reA`&<q  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; !FL"L 9   
} ; ;#85 _/  
9r].rzf9  
template < typename T1, typename T2 > R'k `0  
  struct result_2 >J7slDRo  
  { FMVAXOO  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; lV$JCNe  
} ; LS[o7!T(  
B-MS@ <2  
template < typename T1, typename T2 > ,a{85HLr]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rkjnw@x\  
  { Wk0E7Pr  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); !i;6!w  
} ']1n?K=A  
IE`3I#v  
template < typename T > r%.k,FzGZY  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0V1GX~2  
  { TmG);B}  
  return OpClass::execute(lt(t)); 7%Y`j/  
} 2t\0vV2)/O  
[Arf!W-QG  
} ; &>zH.6%$  
YCbvCw$Ob  
sG`x |%t  
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 X<L=*r^C,=  
好啦,现在才真正完美了。 >9{?&#]x  
现在在picker里面就可以这么添加了: SY +0~5E  
OT 0c5x  
template < typename Right > I_r@Y:5{  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Me .I>7c  
  { s(=wG|   
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); $X#y9<bW  
} 1p}H,\o  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 oV vA`}  
j L|6i-?!  
c<_%KL&R  
|UB$^)Twb  
/3ohm|!rW  
十. bind hTtn /j  
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。 JY"jj}H]|  
先来分析一下一段例子 #d@wjQ0DW  
2<@2_wSJ  
f;{Q ~  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 1CB&z@  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 5s[nE\oaG  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 J#(AX6  
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。 v&d1ACctJ  
我们来写个简单的。 5%I3eL%s  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: $,}jz.R@  
对于函数对象类的版本: R(wUu#n$  
OXEEpoU?V  
template < typename Func > ^lHy)!&A  
struct functor_trait <o%T]  
  { t8*Jdd^3Z/  
typedef typename Func::result_type result_type; jKq*@o~}  
} ; 8FuxN2  
对于无参数函数的版本: zS%XmS\  
T?7u [D[[  
template < typename Ret > *BsK6iVb  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Ixa0;nxj  
  { q^aDZzx,z  
typedef Ret result_type; YbZbA >|  
} ; 7zG r+Px  
对于单参数函数的版本: $r!CQ 2S  
~7 i{~<?  
template < typename Ret, typename V1 > JIySe:p3  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > &&&-P\3  
  { 4,)9@-|0R  
typedef Ret result_type; u9!  ?  
} ; ]DVr-f ~  
对于双参数函数的版本: \qG ?'Iy  
b}K,wAx  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > pl]|yIZ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > KqFI2@v   
  { i=gZ8Q=H  
typedef Ret result_type; , #)d  
} ; .ck?JXg  
等等。。。 !l%:   
然后我们就可以仿照value_return写一个policy sT)>Vdwf_  
Tc^ 0W=h  
template < typename Func > 5NhFjPETr  
struct func_return "`% ,l|D  
  { [M\ an6h6O  
template < typename T > 3x[C pg,  
  struct result_1 t7]j6>MK3q  
  { F rc  kA  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; uBlPwb,V  
} ;  (Q8!5s  
G8av5zR  
template < typename T1, typename T2 > 2{=]Pf  
  struct result_2 ]E/0iM5  
  { =%W:N|k  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; &aRL}#U  
} ; 0ID9=:J  
} ; Z*k(Q5&U  
4}H+hk8-  
8US#SI'x  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 GLf!i1Z  
r9ulTv}X  
template < typename Func, typename aPicker > Dj\nsc@e3  
class binder_1 _WEJ,0* #'  
  { =.3#l@E!C  
Func fn; 'n'>+W:  
aPicker pk; ^-"Iw y  
public : "9caoPI0~  
AT&K>NG  
template < typename T > eAlOMSL\  
  struct result_1 \;&;K'   
  { &ksuk9M  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; D;R~!3f./b  
} ; /QQRy_Z1)  
/PwiZ A3sA  
template < typename T1, typename T2 > %/A>'p,~  
  struct result_2 KfiSQ!{  
  { ?#z$(upQ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; u$d[&|`>_  
} ; <\#'o}  
UePkSz9EU  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} '-v:"%s|  
W![K#r5T  
template < typename T > [^"*I.Z_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const KqG b+N-@  
  { gy.UTAs N  
  return fn(pk(t));  LSC[S:  
} Gn2{C%  
template < typename T1, typename T2 > m!xvWqY+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const SoU(fI[6  
  { =Kkqk  
  return fn(pk(t1, t2)); AX v q~XE  
} uyYV_Q0~;  
} ; j.&dHtp  
t(3f} ?  
2_wue49-l  
一目了然不是么? e4z~   
最后实现bind D>5)',D8xi  
z206fF  
ia5%  
template < typename Func, typename aPicker > vqeH<$WHvy  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) W:i Q& [f  
  { RhowhQ)G  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); \foThLx  
} bN_e~z  
)k(K/m  
2个以上参数的bind可以同理实现。 X~r9yl>  
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。 LACrg  
o ]*yI[\  
十一. phoenix x {NBhq(4  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: G J%^hr`P  
0Q{lyu  
for_each(v.begin(), v.end(), }h^ fX  
( 1K9.3n   
do_ v[ iJ(C_  
[ '7'/+G'~&  
  cout << _1 <<   " , " jF?0,g  
] \ *t\=4  
.while_( -- _1), DSLX/u o1  
cout << var( " \n " ) TDo)8+.2 z  
) Y(Qb)>K  
); S(PV*e8  
J@-'IJ  
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: )]fiyXA  
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 -YQh F;/  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 A;d@NOI#,K  
那么我们就照着这个思路来实现吧: |qX ?F`  
a[K&;)  
L/u|90) L  
template < typename Cond, typename Actor > +ay C 0  
class do_while LaJvPOQ  
  { J&aN6l?  
Cond cd; li%@HdA!  
Actor act; ZjxF@`H  
public : je mb/ :E  
template < typename T > 5ngs1ZF@  
  struct result_1 .eN"s'  
  { #m U\8M,  
  typedef int result_type; i*|HN"!  
} ; @|:fm() <  
8|Tqk,/pD  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} :gsRJy1  
|mH* I  
template < typename T > ya2sS9^T[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4XAB_Q  
  { j55_wx@cA  
  do $s _k/dM~&  
    { M]o]D;N~l  
  act(t); vl/!w2  
  } }[eUAGhDU  
  while (cd(t)); 3V]dl)en%  
  return   0 ; }Cu:BD.zQ  
} OmB M)g  
} ; q_[y|ETJ]  
]+e zg(C}  
(3N/DY1/  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). |.9PwD8~VD  
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_g=,E=U%  
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。 h!wq&Vi4  
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。 zYaFbNi  
下面就是产生这个functor的类: Q b^{`  
 GAfc9  
P.Tnq  
template < typename Actor > e;vI XJE  
class do_while_actor ]pm/5|  
  { yq.@-]ytZ  
Actor act; K["rr/  
public : S5JM t;O  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} )L&y@dy)  
w yxPvI`   
template < typename Cond > |r+ x/,2-  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ?Q_ @@)  
} ; q#j[0,^ $  
?sHZeWZ(  
g}`g>&l5  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 "vk]y  
最后,是那个do_ %scw]oF  
B6F!"  
551_;,t  
class do_while_invoker 2}<tzDI'  
  { N%Bl+7,q  
public : B\ 'rxbH  
template < typename Actor > 7z$53z  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 'Qt[cW  
  { D<v< :  
  return do_while_actor < Actor > (act); :'r* 5EX  
} /'8%=$2Kw  
} do_; /[ m7~B]QE  
qD%88c)g  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? n_{&dVE  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 uyEk1)HC  
最后来说说怎么处理break和continue Dh^l :q+c  
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。 KF&8l/f  
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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