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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ghAi{@s$)  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 inAAgW#s}  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, c #lPc>0xb  
T5|c$doQ  
a}gk T]  
8;8c"'Mn  
  class filler <&<,l58[c  
  { }$kQs!#  
public : " xR[mJ@U  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} _M t Qi  
} ; Bs8[+Ft5  
WR#0<cz(  
PB53myDQ  
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: XIAeCU  
Quzo8 u  
p $ouh  
lA^+Flh  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); {6G?[ `&ca  
'O?~p55T  
o' 'wCr%  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 iY0>lDFm.  
aWy]9F&C:  
z ;Q<F  
2i7e#  
二. 战前分析 8)yI<`q6  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 5$rSEVg9  
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 0F:1\9f5  
P"3*lk+w  
P0Z! ?`e=M  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); T$+-IAE  
  /* --------------------------------------------- */ _&#S@aGw  
vector < int *> vp( 10 ); |Au]1}  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); L}sx<=8.m  
/* --------------------------------------------- */ g{:<2xI5P  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); RJ4. kt  
/* --------------------------------------------- */ jS<_ )  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); )92r{%N  
  /* --------------------------------------------- */ o[1ylzk}+  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 8K"+,s(%R  
/* --------------------------------------------- */ +&|S'7&{  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); xV\5<7qk5g  
$uDqqG(^  
TDtAmk  
IMGP'g  
看了之后,我们可以思考一些问题: A,gEM4  
1._1, _2是什么? beXNrf=bG  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 sJG5/w  
2._1 = 1是在做什么? hk>;pU(  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 MJ{%4S{K,p  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 )C%N]9FvY  
kA wNly  
i38[hQR9a  
三. 动工 [I;^^#'P  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 5W? v'"  
%~xGkk"I  
kAA>FI6  
++-{]wB3=.  
template < typename T >  #^#HuDH  
class assignment %A/_5;PZ/  
  { 1|r,dE2k9  
T value; fbvbz3N  
public : @Xp~2@I=ls  
assignment( const T & v) : value(v) {} 3AcD,,M>>  
template < typename T2 > Gi2$B76<  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } zDTv\3rZ4X  
} ; xdvh-%A4  
&>g'$a<[  
:4gLjzL  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 E:`v+S_h  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment %@"!8Y(j  
]D 2u deg  
jE2}p-2Q0  
kgdT7  
  class holder R(Kk{c:-@  
  { IiBD?}  
public : LwcIGhy  
template < typename T > {'En\e  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Q]/Uq~m C  
  { cD|Htt"  
  return assignment < T > (t); M<PIeKIEB  
} "KX=ow#z|  
} ; IuF_M<d,  
Nes=;%&]G  
cvd\/pG)  
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: mLV[uhq   
)0 W`  
  static holder _1; aUHcYc\u  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 PxS4,`#~  
~@ jY[_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); \b=Pj!^gwb  
而不用手动写一个函数对象。 $Xm6N@  
q$(5Vd:  
bg,9@ }"F  
Cqii}  
四. 问题分析 RwI[R)k  
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。 gD`>Twa&6  
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。 WYB{% yf   
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Isy'{ -H  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Z/;Xl~  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 XW{>-PBg:  
0& >H^  
五. 问题1:一致性 SP*fv`  
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?| v3d&*I  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ".^VI2T  
_A13[Mt3  
struct holder xL|;VyD  
  { S"Lx%  
  // j>uj=B@  
  template < typename T > ;V^pL((5J  
T &   operator ()( const T & r) const tZ`Ts}\e  
  { L(T12s  
  return (T & )r; <JMcIV837  
} bV8g|l-4(  
} ; 40E#JF#  
k>x&Ip8p  
这样的话assignment也必须相应改动: ;Gx)Noo/>  
W[EKD 7  
template < typename Left, typename Right > 9O{b]=>wq  
class assignment l3Njq^T  
  { n1 6 `y}  
Left l; oi}i\: hI  
Right r; G,Z^g|6  
public : !q"W{P  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} wo_,Y0vfB  
template < typename T2 > fb8%~3i>  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 1f",}qe;  
} ; !Z VU,b>  
)i+2X5B`S  
同时,holder的operator=也需要改动: ~{sG| ;/!*  
!EUan  
template < typename T > Bqma\1cgb  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const W>-Et7&2  
  {  w 4[{2  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); oh# \]c\f  
} 4DZ-bt'  
*5w{8  
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。 4_Dp+^JF  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ()&~@1U  
^B8b%'\  
return l(rhs) = r; CLvX!O(~  
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。 l Va &"   
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: r.7$&BCng  
)95f*wte  
template < typename Tp > ODZ|bN0>  
class constant_t W9NX=gE4  
  { lHgs;>U$  
  const Tp t; quY:pqG38q  
public : ca+5=+X7  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} q, O$ %-70  
template < typename T > g}@OUG"D  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const YPHS 1E?  
  { LL:_L<  
  return t; k)EX(T\  
} >EY3/Go>  
} ; %^RN#_ro(3  
]_N|L|]M  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 95el'K[R  
下面就可以修改holder的operator=了 )"Ztlhs`#  
I`NjqyTW  
template < typename T > #g6.Glz3  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const U&O: _>~  
  { N-lkYL-%\j  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); sr8cYLm5R  
} j?'GZ d"B  
.Wjs~0c  
同时也要修改assignment的operator() H;RwO@v  
!47n[Zs  
template < typename T2 > <[w=TdCPs  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } #%DE;  
现在代码看起来就很一致了。 ):iA\A5q[  
*}P~P$q%  
六. 问题2:链式操作 B}^w_C2  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Hh+ 2mkg  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 eM8}X[  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 <)1qt 9  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 F$)[kP,wtO  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 82l~G;.n3  
Bve.C  
template < typename T > HTG%t/S  
struct result_1 ~3<> 3p  
  { }_ 9Cxji  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; d3xmtG {i  
} ; #ep`nf0x  
'inFKy'H  
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: zCk^B/j sM  
EN/,5<S<,[  
template < typename T > 50X([hIr  
struct   ref YPxM<Gfa8  
  { .SWlp2!M5  
typedef T & reference; 9H]{g*kL  
} ; (!:,+*YY  
template < typename T > YOcO4   
struct   ref < T &> 7Op>i,HZk\  
  { v?geCe=ng  
typedef T & reference; Rb'|EiNPw  
} ; @{2 5xTt  
r]6C  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: |:gf lseE  
OGl}-kw  
template < typename T > m;,N)<~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ueUuJxq)  
  { 7j-4TY~  
  return l(t) = r(t); {tWf  
} ^~etm  
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。 ')cMiX\v  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 9iQq.$A.  
F%RRd/'  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 `x*Pof!Io  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: YuO.yh_  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 tS6qWtE  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 F1yqxWHeo  
最后的布局是: [1S|dc>.O%  
                Add " )1V]}+m  
              /   \ cz8T  
            Divide   5 Bx< <~[Ws}  
            /   \ lN Yt`xp  
          _1     3 @u6B;)'l  
似乎一切都解决了?不。 a!v1M2>  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 t7aefV&_,  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 HMNLa*CL'  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 2fL;-\!y(  
H*PSR  
template < typename Right > %iQD /iT5  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 8)_XJ"9)G  
Right & rt) const bE !GJZ  
  { _z|65H  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); JkbQyn  
} <<][hQs  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 |IzPgC  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 8<QdMkI  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 ;@oN s-  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 &OH={Au  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 Li4zTR|U  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? b0Ps5G\ u  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 3`DQo%<  
g,!L$,/F  
template < class Action > VAHh~Q6 ;e  
class picker : public Action 5@~ Q^r:%  
  { V2wb%;q  
public : P/W XaE4  
picker( const Action & act) : Action(act) {} [M=7M}f;  
  // all the operator overloaded QTk}h_<u  
} ; !$gR{XH$]  
GjvOM y  
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 5lDS  
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: Pd_U7&w,5  
!Dn,^  
template < typename Right > -lY6|79bF  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 4O^xY 6m  
  { *RJG!t*t  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); qm/22:&v5  
} hcsP2 0s  
)vE~'W  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > t.i 8 2Q  
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。 D2Kp|F;  
tEvut=k'  
template < typename T >   struct picker_maker *0Skd  
  { vApIHI?-  
typedef picker < constant_t < T >   > result; G[uK-U  
} ; (x;@%:3j$  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > nFHUy9q  
  { oqO(PU  
typedef picker < T > result; @@Kp67Iv  
} ; K0|FY=#2y  
d:C'H8  
下面总的结构就有了: #A JDWelD  
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。 3u+T~g0^  
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。 U:0mp"  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 V^bwXr4f  
至此链式操作完美实现。 6 ob@[ @  
p>v$FiV2N  
Nk? ^1n$  
七. 问题3 $ r@zs'N  
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。 6]WAUK%h  
98IJu  
template < typename T1, typename T2 > -b9\=U[  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const R'as0 u\  
  { SJn;{X>)q  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); [}E='m}u9+  
}  M^=zt  
On9A U:\  
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: @k,#L`3^  
P~>O S5^  
template < typename T1, typename T2 > "c%0P"u  
struct result_2 =(j1rW!  
  { |6sp/38#p  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; _)3|f<E_t)  
} ; 823Y\x~>  
Q4#m\KK;i9  
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? y}" O U  
这个差事就留给了holder自己。 l*Gvf_UH  
    @zW]2 c  
K7_UP&`=J  
template < int Order > BU/"rv"(Fg  
class holder; ohGJ1  
template <> & p  
class holder < 1 > NRs13M<ftf  
  { dd%6t  
public : /=nJRC3.  
template < typename T > AUG#_HE]k  
  struct result_1 t6 "%3#s  
  { r= `Jn6@  
  typedef T & result; PbJ(:`u  
} ; w e//|fA<  
template < typename T1, typename T2 > ^eY!U%.  
  struct result_2 v!~fs)cdE|  
  { MS~(D.@ZS  
  typedef T1 & result; V(I8=rVH  
} ; $Vg>I>i  
template < typename T > EU/C@B2*Dl  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const C_}]`[  
  { {H>gtpVy  
  return (T & )r; mp1@|*Sn  
} F]O`3 e=!  
template < typename T1, typename T2 > C2kPMB=Xo  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const G5BfNU  
  { LYTdTP  
  return (T1 & )r1; ,q`\\d  
} Xx~Bp+  
} ; jp%S3)  
`KoV_2|  
template <> zFfr. g;L  
class holder < 2 > 8b& /k8i:  
  { _`j7clEz  
public : BA:VPTZq  
template < typename T > e8a+2.!&\  
  struct result_1 IVY]EkEG~  
  { Woy m/[i  
  typedef T & result; reu*53r]  
} ; Q~ w|#  
template < typename T1, typename T2 > Rsm^Z!sn  
  struct result_2 Vx u0F]%  
  { tCH!my_  
  typedef T2 & result; rpha!h>w1%  
} ; q"lSZ; 'E  
template < typename T > <dtGK~_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const m.rmM`  
  { `Y$4 H,8L  
  return (T & )r; *~e?TfG  
} eF$x1|  
template < typename T1, typename T2 >  +SU8 +w  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 7&)bJ@1U  
  { eu-*?]&Di  
  return (T2 & )r2; [q[Y~1o/&H  
} P/eeC"  
} ; -`h)$&,  
)qw&%sO +  
CY5Z{qiX  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ITI)soa~  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: A}9`S6@@  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: xJ]\+ 50  
U?Zq6_M&  
return l(i, j) = r(i, j); 6<QQ@5_  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) @Cyvf5|bL  
4xje$/_d  
  return ( int & )i; WSB 0~+  
  return ( int & )j; sY&IquK^  
最后执行i = j; B~ GbF*j  
可见,参数被正确的选择了。 .*Y  
*i%.;Z"  
%5n_ p^xp  
Xl#ggub?  
E{`fF8]K  
八. 中期总结 G9cUD[GB  
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: IOmfF[  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 k="i;! G e  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ]w8(&,PP  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 2HA:"v8  
X.{S*E:$u  
\~$#1D1f  
N~)_DjQP5  
FTUv IbT  
g}cq K  
九. 简化 oD .Cs'  
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。 #q=Efn'  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 +a+Om73B2  
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: ^hM4j{|&M  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 29.h91  
  +-*/&|^等 $%#!bV  
2. 返回引用。 q>+k@>bk @  
  =,各种复合赋值等 ]2KihP8z x  
3. 返回固定类型。 S4z;7z(8+  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Why`ziks  
4. 原样返回。 p_%Rt"!  
  operator, 8(~ h"]`!  
5. 返回解引用的类型。 VpDbHAg  
  operator*(单目) iqWQ!r^  
6. 返回地址。 ggR.4&<  
  operator&(单目) gjDHo$  
7. 下表访问返回类型。 HIZe0%WPw  
  operator[] Kn1a>fLaJ_  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 E ~<JC"]  
  operator<<和operator>> 0 M[EEw3  
lRFYx?y  
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。 `d}2O%P  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: fuySN!s  
e(t\g^X  
template < typename Left > BRiE&GzrF  
struct value_return '~=SzO  
  { /a4{?? #e  
template < typename T > XW] tnrs  
  struct result_1 8{sGNCvU  
  { _-g&PXH  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 2\{zmc}G-0  
} ; uK Hxe~  
DB}eA N/  
template < typename T1, typename T2 > 4H&+dR I"  
  struct result_2 Rima;9.Y0  
  { AoxA+.O  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; U>N1Od4vTO  
} ; N<}5A%  
} ; wb l&  
t%=tik2|7  
/gP+N2o+}  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait S<Xf>-8w  
4^:=xL  
下面我们来剥离functor中的operator() "4{r6[dn  
首先operator里面的代码全是下面的形式: g}c~:p  
aPL+=58r  
return l(t) op r(t) KbeC"mi  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Q*Pq{]0K  
return op l(t) H/M@t\$Dc  
return op l(t1, t2) cbTm'}R(G  
return l(t) op PdWx|y{%  
return l(t1, t2) op 5=ryDrx  
return l(t)[r(t)] 6=Otq=WH  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] _oeS Uzq.  
oUlVI*~ND  
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: ujpJ@OWj  
单目: return f(l(t), r(t)); 3^yK!-Wp(  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); o66}yJzmD  
双目: return f(l(t)); jmZI7?<z  
return f(l(t1, t2)); utV_W&  
下面就是f的实现,以operator/为例 TM%%O :3  
+ {'.7#  
struct meta_divide x[e<} 8'$(  
  { nqUV  
template < typename T1, typename T2 > Zj'9rXhrM1  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Z *x'+X  
  { 'm$L Ij?@  
  return t1 / t2; DN6Mo<H  
} #%O0[kd  
} ; l.M0`Cn-%  
U 6)#}   
这个工作可以让宏来做: Jln:`!#fDf  
jnwu9PQ  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ TB31- ()  
template < typename T1, typename T2 > \ La[V$+Y  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 3ckclO\|>  
以后可以直接用 `Urhy#LC  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) < =IFcN  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 7b+6%fV  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ?}Y]|c^W  
YN5rml'-  
pd$[8Rmj_  
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 Tw<q,O  
6_B]MN!(  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > } ^\oCR@  
class unary_op : public Rettype ~a2}(]  
  { !dq.KwL  
    Left l; w,D+j74e$  
public : j1<Yg,_.p  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} /PKNLK  
#KvlYZ+1  
template < typename T > M<&= S  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (/$^uWj  
      { {P-):  
      return FuncType::execute(l(t)); ~&uHbTq  
    } Dw"\/p:-3  
7zj{wp!  
    template < typename T1, typename T2 > nO-#Q=H,  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const h{qgEIk&  
      { uXiN~j &Be  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ?e?!3Bx;EM  
    } t_1L L >R  
} ; /x *3}oI  
v"0J&7!J  
DHRlWQox  
同样还可以申明一个binary_op -Lg Ei3m  
f6p/5]=J26  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > dc'Y `e  
class binary_op : public Rettype izR"+v  
  { ~}Pfu  
    Left l; B#R|*g:x  
Right r; EdX$(scu~B  
public : NHE18_v5  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ~V6D<  
NxILRKwO  
template < typename T > `d(ThP;g  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^ZCD ~P_=  
      { \b>] 8Un"  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ~VB1OLgv#.  
    } Dt1jW  
G!yP w:X  
    template < typename T1, typename T2 > 2~2 O V  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2`-Bs  
      { zT{ VE+=  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); w!XD/j N  
    } W@esITr  
} ; +w~oH=  
Uw:"n]G]D?  
 0+8e,  
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 |vC~HJpuv'  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 E" vS $  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) xYB{;K  
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。 ;FEqe 49  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! pK4)yu+  
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。。。 1.>m@Slr>  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ptaKf4P^r  
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) Alq(QDs  
下面是修改过的unary_op @}ZVtrz  
LRF103nw  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > *NQ/UXE  
class unary_op h yIV.W/  
  { [-x7_=E#  
Left l; 5IG-~jzCLb  
  (V@HR9?W)  
public : 4&iCht =  
vKR[&K{Z|  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} y_[vr:s5pG  
I`#JwMU;m  
template < typename T > J~- 4C)  
  struct result_1  AOx[  
  { S8gs-gL#Og  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; d d;T-wa}  
} ; fB,_9K5i  
P'rb%W  
template < typename T1, typename T2 > @%SQFu@FJ  
  struct result_2 W_ ZJ0GuE(  
  { F:ELPs4"  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; &c #N)U  
} ; T]$U""  
#A.@i+Zv  
template < typename T1, typename T2 > 54qFfN8O  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const fc@A0Hf  
  { 13 wE"-  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 048kPXm`  
} DV{=n C  
?X;RLpEc|A  
template < typename T > [00m/fT6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $od7;%  
  { %XTI-B/K  
  return OpClass::execute(lt(t)); J=yTbSN\v  
} 3uMy]HUQ  
DTs;{c  
} ; }~q5w{_n  
']oQ]Yx0  
[Nq*BrzF  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug tMe~vq[  
好啦,现在才真正完美了。 QSj]ZA  
现在在picker里面就可以这么添加了: xezcAwW  
%>s |j'{  
template < typename Right > p 4)Q&k!  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const FPTK`Gd0  
  { h7@6T+#WoT  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ctV,Q3'Z  
} QCJM&  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 oXS}IL og'  
H[|~/0?K  
L=h'Qgk%  
ET >](l9  
uIrG*K  
十. bind |&jXp%4T  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 Rva$IX ^]  
先来分析一下一段例子  C.QO#b  
eiOW#_"\  
9ll~~zF99|  
int foo( int x, int y) { return x - y;} "I TIhnE  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 lRdChoL$2  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 6zn5UW#q  
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。 D#z:()VT(  
我们来写个简单的。 ze;KhUPRm  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ZG@q`<:j  
对于函数对象类的版本: !%>7Dw(kt  
bN88ua}k{  
template < typename Func > iR0y"Cii  
struct functor_trait O1kl70,`R  
  { ]{LjRSV  
typedef typename Func::result_type result_type; +^<](z  
} ; c"xK`%e  
对于无参数函数的版本: \(T /O~b2  
,=N.FS  
template < typename Ret > k+4#!.HX^  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Cls%M5MH  
  { 07$o;W@  
typedef Ret result_type; 0?M:6zf_iv  
} ; [8*)8jP3  
对于单参数函数的版本: ]cruF#`%  
%%wNZ{  
template < typename Ret, typename V1 > M@ZI\  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > |WUG}G")*x  
  { s9d_GhT%-  
typedef Ret result_type; 4Xv*wB1  
} ; KY N0  
对于双参数函数的版本: IIqUZJ  
jA/w|\d!  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > D,ln)["xm  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Q3SS/eNP  
  { bJ;'`sw1  
typedef Ret result_type; ;UP$yM;  
} ; UY 2OZ& &  
等等。。。 i 3SHg\~Z  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ;S*}WqP,  
m#F`] {  
template < typename Func > &t-kpA|EG  
struct func_return ---N9I  
  { o8vug$=Z  
template < typename T > nNU2([  
  struct result_1 4H<lm*!^  
  { 2Wb]4-  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; F}q c0  
} ; Hq 188<  
T,tdL N-  
template < typename T1, typename T2 > as_PoCoss  
  struct result_2 C6y&#uX\  
  { eR"<33{  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ;({W#Wa  
} ; tRfo$4#NY  
} ; 1!gbTeVlY  
S Z$Kz n  
*WT`o>  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 >dG[G>  
N.{D$"  
template < typename Func, typename aPicker > 6MkP |vr6  
class binder_1 )>- =R5ZV  
  { \'bzt"f$j  
Func fn; eGHaY4|  
aPicker pk; }>X~  
public : O1mKe%'|  
VAu&@a`  
template < typename T > xZv#Es%#  
  struct result_1 o0vUj  
  { _ORvo{[:  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ;d9QAN&0}  
} ; '08=yqy4N  
"FKOaQ%IH  
template < typename T1, typename T2 > @{O`E^}-D  
  struct result_2 _#h_:  
  { uR r o?m<  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 4_cqT/  
} ; 0_t`%l=  
LE>]8[ f6S  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} *`RkTc G  
`^y7f  
template < typename T > Vy, DN~ag  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (=@h23 vH  
  { tC9n k5~  
  return fn(pk(t)); g'qa}/X  
} N' `A?&2ru  
template < typename T1, typename T2 > /Mu @,)''  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A$:U'ZG_  
  { qm o9G  
  return fn(pk(t1, t2)); q#=(e:aCb  
} 5N&?KA-  
} ; 4Wm@W E  
Tyf`j,=  
7VFLJr t  
一目了然不是么? YV anW  
最后实现bind 'ub@]ru|  
ITT@,  
OH(waKq2I  
template < typename Func, typename aPicker > ;VO:ph4Aj  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) <<R*2b  
  { kq,ucU%>p  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); e&aWq@D  
} r? E)obE  
Da&]y  
2个以上参数的bind可以同理实现。 8q}q{8  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 exUu7& *:  
xjj6WED  
十一. phoenix ?oHpFlj  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: eM?I$ePTN  
<3C*Z"aQ>|  
for_each(v.begin(), v.end(), -I,$_  
( wT8DSq  
do_ 'u |c  
[ `, Tz Q  
  cout << _1 <<   " , " VZmLS 4E  
] @'!SN\?W8  
.while_( -- _1), <T|3`#o0  
cout << var( " \n " ) l&Q`wR5e  
) EGF '"L  
); 76h ,]xi  
oEKvl3Hz_  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: zsyIV!(  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor #Kex vP&*  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 (\YltC@q%  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 6.nCV 0xA  
s{\8om '-  
EE'io5\et  
template < typename Cond, typename Actor > +Kbjzh3<wG  
class do_while O*)Vhw'pK  
  { f5VLw`m}.8  
Cond cd; ]*[ 2$  
Actor act; XG{zlOD+  
public : &H/'rd0M  
template < typename T > D (?DW}Rqs  
  struct result_1 iN8zo:&Z  
  { lB vR+9Qw  
  typedef int result_type; xH"/1g  
} ; "8jf81V*  
7/@TF/V  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} /zVOK4BqN+  
]{mPh\  
template < typename T > !/i{l  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !0LWa"  
  { My[pr_xg  
  do ;LSANr&  
    { MPg)=LI  
  act(t); c>:wd@w  
  } ywm8N%]v  
  while (cd(t)); tm RXgTS  
  return   0 ; E GU 0)<  
} X296tA>C`  
} ; 9BBmw(M}  
kr:^tbJ  
DJ [#5h5  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). BdblLUGK#  
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。 ;d"F%M y  
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。 Y}|X|!0x  
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。 lKp"xcAD  
下面就是产生这个functor的类: .P%bkD6M  
YdC6k?tzS  
Nk VK  
template < typename Actor > /,&<6c-Q@W  
class do_while_actor ]i ,{  
  { D_^ nI:  
Actor act; VfC<WVYiZ  
public : A:N|\Mv2b  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ][h%UrV  
]]9R mh=  
template < typename Cond > {xB!EQ"  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Pz|>"'  
} ; q{I%Q)t)gU  
1 A !bE  
j2.|ln"!  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 sn$9Shgh  
最后,是那个do_ YPK(be_|I  
=llvuUd\n  
pF:$  ko  
class do_while_invoker m6&~HfwN  
  { 2E/"hQw  
public : l2rd9 -T  
template < typename Actor > J0\Fhe0'  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const uHvp;]/0\  
  { lC("y' ::  
  return do_while_actor < Actor > (act); a85$K$b>  
} xU>WEm2  
} do_; RD'Q :W  
ex9g?*Q  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? #9}D4i.`}  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 |w1Bq  
最后来说说怎么处理break和continue FR4QUk  
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。 pW@Pt 3u  
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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