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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 1Z ~C3)T=  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 |kh{EUE ;  
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, m4~ |z  
'1DY5`i{  
Ml c_w19C9  
a0)w/A&  
  class filler O\f`+Q`0  
  { }IWt\a<d  
public : Yr{hJGw[  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} &S xF"pYV  
} ; Zq&'a_  
fNi&r0/-t  
,ASNa^7/>  
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: 4v>SXch  
`^/8dIya  
Ub f5 :  
P<X?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Khd A;bF  
*g*"bi*  
pNd`fV#jX  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 #C } +  
I )yaR+l  
"0%K3d+  
'AK '(cZ  
二. 战前分析 ftMlm_u  
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。 Ws5N|g  
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 m lc8q s  
7~J>Ga  
kntY2FM  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); J>#hu3&UOQ  
  /* --------------------------------------------- */ ~x(|'`  
vector < int *> vp( 10 ); iLv -*%%  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ]h1.1@>xc  
/* --------------------------------------------- */ :%9R&p:'ar  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); P7W|e~]Yq  
/* --------------------------------------------- */ ?,7!kTRH  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Es#:0KH].v  
  /* --------------------------------------------- */ '^m'r+B"  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); vfn[&WN]  
/* --------------------------------------------- */ FVkl# Qy~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 5uG^`H@X  
Ns YEBT7f  
P9m  
a$?d_BX  
看了之后,我们可以思考一些问题: z\<,}x}V  
1._1, _2是什么? ma-GvWD2  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 s@&3;{F6D  
2._1 = 1是在做什么? VDOC>  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ,j>FC j>  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 @7"n X  
9=$ pV==  
JAKs [@:  
三. 动工 3mofp`e  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: nygGI_[l  
HD#>K 7  
G*EF_N. G0  
2He R1m<  
template < typename T > @ NDcO,]  
class assignment h-Y>>l>PW0  
  { Tv'1IE  
T value; pHb,*C</  
public : DjaXJ?'  
assignment( const T & v) : value(v) {} pjS##pgVq  
template < typename T2 > c nv%J}wq  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } _,0.h*c  
} ; /,uxj5_cT  
CvRCcSJM\2  
|qguLab(  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 I 2AQ G  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment x1`w{5;C 2  
}~&0<8m  
[mwqCW&  
CR.d3!&28  
  class holder 3/usgw1  
  { ~]no7O4  
public : ^W=hs9a+F  
template < typename T > /L2ZI1v  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const {q$U\y%Rq  
  { w5y.kc;  
  return assignment < T > (t); e8):'Cb   
} J V}7c$_  
} ; 8IL5 :7H8  
v -)<nox  
<(TAA15Xol  
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: #t1? *4.p  
jTqJ(M}L  
  static holder _1; indbg d  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 @I1*b>X~<  
b(mZ/2,B  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); < ~CY?  
而不用手动写一个函数对象。 4J`-&05O  
K)x6F 15r  
nm\f$K>Pg  
q("l?'  
四. 问题分析 ueU"v'h\  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 f%_$RdU  
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。 ik?IC$*n3i  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 c)Ef]E\  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 9wc\~5{li  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 =>>Dnp  
K)l*$h&-  
五. 问题1:一致性 D`Vb3aNB=L  
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?| #p;<X|Hc}8  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 2=fLb7  
7}\AhQ, S  
struct holder [-#1;!k  
  { OY|9V  
  // w=-{njMz6&  
  template < typename T > YH%U$eS#g  
T &   operator ()( const T & r) const 9`/ywt3Y  
  { ;7E"@b,tPN  
  return (T & )r; G,Yctv  
} t:lDFv4s  
} ; QHje}  
$B>L_~cS  
这样的话assignment也必须相应改动: E{-pkqx  
f]2gjQHM  
template < typename Left, typename Right > zN9@.!?X2  
class assignment MwD+'5   
  { &{WEtaXaa  
Left l; 7 v3%dCvf  
Right r; K4NzI9@  
public : J+0 ?e9  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} M{u7Ef  
template < typename T2 >  `m_f i  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } S=< ]u  
} ; 2.j0pg .  
;CL^2{  
同时,holder的operator=也需要改动: 8zeD%Uv  
V#1v5mWVx  
template < typename T > LM"b%  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const j _E(h.  
  { |C+ 5  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Z^mIGy}  
} %^I 7=  
,-$%>Uv   
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。 NJ}x qg  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 uY3$nlhP6  
1Ogtzf  
return l(rhs) = r; ByWad@-6i  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 tx3p, X  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ;F,6]LH!  
-jTK3&5  
template < typename Tp > >i1wB!gc8  
class constant_t k ;vOPcw  
  { S=w~bz, /  
  const Tp t; *0a7H$iQ(]  
public : M tDJ1I%  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} J{EK}'  
template < typename T > iu+H+_  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const _cfAJ)8=  
  { lg (>n&  
  return t; ]%Whtj.,x7  
} VJgf, 5 (N  
} ; /oM&29 jy  
~fgS"F^7n  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ,tBc%&.f  
下面就可以修改holder的operator=了 b;mpZ|T.  
WIwGw%_~  
template < typename T > X~; *zYd5  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ;P|v'NNI  
  { l_q1h]/   
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); oFGgr2Re  
} : SD3  
eLN(NSPoS  
同时也要修改assignment的operator() xdsF! Zb  
q=BAYZ\`  
template < typename T2 > cz>`$Zz  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } "Jyb?5  
现在代码看起来就很一致了。 y3V47J2o  
t&bE/i_T  
六. 问题2:链式操作 .|kp`-F51  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 exm*p/  
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。 R&R{I/;i*.  
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。 W9SEYkg  
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。 fV/  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct rlDJHR6  
UB;~Rf(.  
template < typename T > !%C&hH\  
struct result_1 *UG=dl#F#  
  { ZcN%F)htm  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; O >&,h^  
} ; WgV[,(  
$J:~jY/J  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: w\.z-6G  
<J1$s_^`  
template < typename T > vr>Rd{dm  
struct   ref dNs<`2m  
  { Cd'SPaR  
typedef T & reference; >\!>CuU  
} ; }xzbg  
template < typename T > ~hA;ji|I  
struct   ref < T &> :}w^-I"  
  { QN m.8c$  
typedef T & reference; u"r1RG'  
} ; _{?/4ZhA\+  
obIYC  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: h|=&a0  
?jBh=X\]:  
template < typename T > POUD*(DqNK  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const le`_    
  { gI~jf- w  
  return l(t) = r(t); G9\@&=  
} lhV'Q]s@6  
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。 .7GAGMNS  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ?r6uEZ  
oG;;='*  
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 V$ss[fX  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: b<rJ@1qtJ  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ]+0I8eerd  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 thSo,uGlW  
最后的布局是: )wY bcH  
                Add e_pyjaY!s  
              /   \ M}6? |ir  
            Divide   5 vo DTU]pf  
            /   \ ?l<u%o  
          _1     3 76*5/J-  
似乎一切都解决了?不。  hG!"e4  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 ((%g\&D  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 ^t\AB)(8  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: rRZ ,X%  
sh"\ kk9  
template < typename Right > 7e-l`]  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const KuO5`  
Right & rt) const mM7S9^<UH  
  { A,qWg0A]nt  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); FVcoo V  
} 3$`qy|=zO  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 q[SUYb;,  
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。 G?6[K&w  
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。 pYs"Y;%  
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。 #zcnc$x\  
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。 bP 2IX  
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? P}QuGy[  
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:  HRKe 7#e  
3E361?ubM  
template < class Action > Z*|qbu)  
class picker : public Action v2Bks 2  
  { ' RjFWHAp  
public : <4Jo1  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 8BZDaiE"  
  // all the operator overloaded S|%f<zAtJ  
} ; Q04iuhDO:  
x+9aTsZ  
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。 Gx GZxf*(  
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: ,Mwj`fgh  
$u9y H Z  
template < typename Right > <3>Ou(F  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const xCV3HnZ  
  { U:`g12  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); `?VB)  
} a[GlqaQy+-  
b='YCa  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > %!HmtpS  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 r,x;q  
f&Bu_r  
template < typename T >   struct picker_maker of ^N4  
  { E0}jEl/{  
typedef picker < constant_t < T >   > result; bd2"k;H<o  
} ; g<Sa{<0  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > .;n<k  
  { T%xB|^lf  
typedef picker < T > result; zRJopcE<  
} ; h2Z Gh  
iCIu]6  
下面总的结构就有了: z rt8ze=Su  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 @&]j[if (s  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 C/+8lA6NV  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 #IP<4"Hf  
至此链式操作完美实现。 W<3nF5!  
3L4lk8Dd  
fV_(P_C  
七. 问题3 , c/\'k\K)  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 _Ucj)Ud k  
;ePmN|rq;  
template < typename T1, typename T2 > D;|4ZjM-  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const swnov[0  
  { h"')D  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); R gEKs"e  
} oM$EQd`7  
}9Z?UtS  
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: % j7lLSusX  
r 8,6qP[  
template < typename T1, typename T2 > EpCUL@+  
struct result_2 Mnaoh:z  
  { 81/Bn!  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; quU%9m \S`  
} ; 0@t/j<5o  
3e:"tus~  
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? ?(!$vqS`f(  
这个差事就留给了holder自己。 atFj Vk^  
    #:3E.=  
59p'Ega.  
template < int Order > 5sx-u!7  
class holder; pWB)N7x&  
template <> l0b Y  
class holder < 1 > R{+ Rvk  
  { 3Cwqy#X#8  
public : VWmZ|9Ri  
template < typename T > -X Bh\w  
  struct result_1 7k:}9M~  
  { ?PSm) ~ Oa  
  typedef T & result; rBkf@  
} ; Q4Q*5>  
template < typename T1, typename T2 > 'j!7 O+7y  
  struct result_2 kN;l@>  
  { *Rj>// A  
  typedef T1 & result; (9$/r/-a  
} ; 8sg8gBt  
template < typename T > . dVo[m;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const QKbX^C  
  { )D@1V=9,  
  return (T & )r; BJk\p.BVN  
} 6A/Nlk.  
template < typename T1, typename T2 > Zcz)FP#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const xZL`<3?  
  { HH2*12e  
  return (T1 & )r1; >wM%|j'  
} SA{A E9y  
} ; oyJ/Oe {  
Cfb/f]*M  
template <> v)+wr[Qs  
class holder < 2 > wr8n*Du  
  { %dS7u$Rnh  
public : pH?VM&x  
template < typename T > RWXj)H)w  
  struct result_1 F1)Q#ThF\  
  { ,$sq]_t  
  typedef T & result; Sy'/%[+goJ  
} ; l@<^V N@  
template < typename T1, typename T2 > E[6JHBE*r  
  struct result_2 /%rbXrR4w  
  { dt) BMF8  
  typedef T2 & result; +:~&"U^ z&  
} ; @iy ^a  
template < typename T > )"jG)c^1*  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const }vxb, [#  
  { [FC7+ Ey^  
  return (T & )r; 7|T5N[3?l,  
} @C7S^|eo  
template < typename T1, typename T2 > m^O:k"+!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const McxJ C<  
  { _W]2~9  
  return (T2 & )r2; 0d:t$2~C  
} ay'= M`uO_  
} ; [={pF q`  
(OYR, [*  
6k42>e*p  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 Q{H88g^=J  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: \h :Rw|  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Zo;@StN3}T  
=1^Ru*G  
return l(i, j) = r(i, j); ~DPg):cZ  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) u|WX?@\  
&EmxSYL>  
  return ( int & )i; ]NuY{T&:  
  return ( int & )j; FI*.2rdSR  
最后执行i = j; )wpBxJ;dB}  
可见,参数被正确的选择了。 /+sn -$/"i  
 rc*3k  
5gGYG]*l  
v.cB3/$ z  
Nb#E +\q  
八. 中期总结  t\{q,4  
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: sG0cN;I]t  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 9 o-T#~i  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 1F/`*z  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor gUL`)t\}*  
ePIBg(  
=a?l@dI]  
{.H}+@0  
|vTirZP  
.-`7Av+7  
九. 简化 Rr4r[g#  
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。 vV#Jl) A  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 T {(6*^g<B  
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: ?O\n!c  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 6VQ*z8wLw  
  +-*/&|^等 =35EG{W(  
2. 返回引用。 #TZYe4#f  
  =,各种复合赋值等 8_Y{7;<ey  
3. 返回固定类型。 6O$OM  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) MrLDe {^C2  
4. 原样返回。 Y$Js5K@F  
  operator, #g{ZfO[#  
5. 返回解引用的类型。 KTBsH;6  
  operator*(单目) [ #A!B#`  
6. 返回地址。 6N~~:Gt  
  operator&(单目) yXppu[=  
7. 下表访问返回类型。 ^%#v AS  
  operator[] OjE wJ$$  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 !z(POK  
  operator<<和operator>> bW3e*O$V  
q' 3=  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 *FK!^Y  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Z?XE~6aP>  
vj[ .`fY  
template < typename Left > 4eBM/i  
struct value_return ub+>i  
  { 0RYh4'=F  
template < typename T > SG8|xoL  
  struct result_1 twNZ^=SGr  
  { 1-r1hZ-  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ]8d]nftY  
} ; zJ3{!E}`v  
Nypa,_9}  
template < typename T1, typename T2 > f*1.Vg0`-  
  struct result_2 2ztP'  
  { bzk@6jR1  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 1xL2f&bG  
} ; U,[vfSDGr  
} ; rbO9NRg>  
9"=:\PE  
46Nl];g1`  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait *1ku2e]z  
#kA/,qyM  
下面我们来剥离functor中的operator() T1M4@j  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 8.{5c6G  
NLoJmOi;L7  
return l(t) op r(t) rm+|xvZ4  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 9N5 &N3  
return op l(t) !j%vUe;t  
return op l(t1, t2) @,i:fY  
return l(t) op MHI0>QsI  
return l(t1, t2) op ~BrERUk  
return l(t)[r(t)] c/x ^I{b*  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] h[ba$S,T  
z1T.\mzfX  
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: $w)yQ %  
单目: return f(l(t), r(t)); Rl.3p<sX  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); SEIGs_^'\  
双目: return f(l(t)); !RFlv  
return f(l(t1, t2)); ,K+K`"Oy  
下面就是f的实现,以operator/为例 (/v(.t  
9{'GrL  
struct meta_divide Jq<&`6hn  
  { Ad9'q!_en  
template < typename T1, typename T2 > J6n@|L!yO  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) -PB m@}*  
  { 80![aj}z4G  
  return t1 / t2; -% 5*c61  
} (pREo/T  
} ; < :<E~anH  
9Fv1D  
这个工作可以让宏来做: XBF#ILJ  
owmV7E1  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ +]Po!bN@@  
template < typename T1, typename T2 > \ ht!o_0{~  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; a+uSCs[C  
以后可以直接用 ",w@_}z:  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ['tGc{4  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 7xMvf<1P  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) g.SFl  
(}V.xi  
'.c [7zL  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 QO[!  
rt_%_f>qd  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > |XtN\9V.  
class unary_op : public Rettype !X` 5  
  { SBzJQt@Hs  
    Left l; W[AX?  
public : 8jMw7ti  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} %qV=PC  
4sP0oe[h  
template < typename T > PL@hsZty~c  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7!]$XGz[  
      { 0 x4Xs  
      return FuncType::execute(l(t)); K``MS  
    } #OqQD6  
plh.-"   
    template < typename T1, typename T2 > I ^?TabL  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const lr=? &>MXj  
      { iyB02\d  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 9 ]c2ub7  
    } FWq+'Gk SV  
} ; WJ<nc+/v:  
M56^p ,  
]e$mTRi*  
同样还可以申明一个binary_op M/EEoK^K@  
)iNM jg  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 9s>q4_D  
class binary_op : public Rettype WldlN?[j  
  { }rj.N98  
    Left l; f-F+Y`P  
Right r; V: fz  
public : |F=!0Id<  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} YiJnh47  
}%c2u/PQ  
template < typename T > zflq|dW  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const TD'RvTpl  
      { *T-+Pm-Cq  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); FIL?nkYEO  
    } (0/,R  
LBq~?Q.e  
    template < typename T1, typename T2 > DJVH}w}9_P  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Nj$3Ig"l  
      { [<\k  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));  0w>V![  
    } `O?Kftv*  
} ; wN>k&J  
)h]~< fU  
V7[6jW gH  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ;R|i@[(J  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 J3fk3d`2  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) = NHuj.  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 /{>$E>N;  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! cKJf0S:cx-  
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。。。 ]-QY, k  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ,pM~Phmp  
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)  J -tOO  
下面是修改过的unary_op 7I;xRo|  
NRN3*YGo  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 9 js!gJC  
class unary_op x' >Nz{B,P  
  { o=}}hE\H  
Left l; BgRfy2:  
  $&& mGD;?K  
public : dn(I$K8  
[EI~/#;  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} !m"LIa#/Cs  
\X.CYkgK  
template < typename T > a\;1%2a  
  struct result_1 ZG[P?fM  
  { @ x_.  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; d` %8qLIW  
} ; ^0)Mc"&{  
BmR++?L  
template < typename T1, typename T2 > a~ q_2S]h  
  struct result_2 nGQc;p5;  
  { 8,B?!%FP  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; %IrR+f+H  
} ; eRU0gvgLu"  
zx` %)r  
template < typename T1, typename T2 > %J(y2 }  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5.m&93P  
  { }<R,)ZV^G  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); iO1ir+B\  
} ;;e\"%}@=q  
\d"JYym  
template < typename T > h1}U#XV  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const R=&9M4  
  { p7et>;WRx  
  return OpClass::execute(lt(t)); =1Nz* c  
} aF*KY<w  
sB!#`kh  
} ; L7i2is  
;iT@41)7  
v: \8  
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 4/KGrY! ck  
好啦,现在才真正完美了。 4<V%7z_.B  
现在在picker里面就可以这么添加了: 3y^PKIIrt  
%Ms"LoK  
template < typename Right > < z':_,  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const V"Cx5#\7C  
  { I(^pIe-  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); {1?94rz  
} U*sjv6*T  
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`BY>Xft0  
Kny0 (  
J]&^A$  
"/e_[_j  
(LiS9|J!  
十. bind jfmHc(fX4  
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,;T/9  
先来分析一下一段例子  +kA>^  
1oKF-";u(  
.8o?`  
int foo( int x, int y) { return x - y;} h/oRWl0r  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 X0:V5 e  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 sX8d8d`}  
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。 Xir ERc.e  
我们来写个简单的。 8;PS>9<  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: rA+UftC:p6  
对于函数对象类的版本: SEfRU`  
r]q;>\T'  
template < typename Func > f^JiaU4 [  
struct functor_trait 5(wmy-x\  
  { @!p bR(8  
typedef typename Func::result_type result_type; Ibf~gr(j  
} ; 1O#]qZS}]  
对于无参数函数的版本: 7gWT[  
j1zrjhXI  
template < typename Ret > jY;T:C-T  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Wd`*<+t]  
  { ^aG$9N<\  
typedef Ret result_type; e p jb  
} ; 7eNLs  
对于单参数函数的版本: mM9aT0_w  
vYFtw L`  
template < typename Ret, typename V1 > |>^5G@e  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > H1GmC`\<[:  
  { [T |P|\M  
typedef Ret result_type; N5PW]  
} ; -L-#-dK'  
对于双参数函数的版本: 2[Ofa(mkkp  
sKy3('5;  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > <OH{7>V  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > _0cCTQE  
  { A<h^.{  
typedef Ret result_type; O2pntKI  
} ; q t(+X  
等等。。。 Hs:0j$  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy mXYG^}  
sL Kk1A  
template < typename Func > ,`Keqfx  
struct func_return e{EC# %x_  
  { kzE<Y  
template < typename T > V` T l$EF  
  struct result_1 ` 0$i^,}  
  { /0Jf/-}ovn  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; eA{ nwtN  
} ; >&DC[)28  
pV8_i7\  
template < typename T1, typename T2 > nND; lVQSO  
  struct result_2 Z~0TO-Q  
  { `uKsFX M  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; vjL +fH<0:  
} ; 6"Ze%:AZZ  
} ; F9} zt 9  
lw]uH<v  
eo@kn yA<&  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 hv  
+\doF  
template < typename Func, typename aPicker > Y\,aJL$  
class binder_1 ["O_ Phb|  
  { ZveNe~D7C  
Func fn; `q9n`h1  
aPicker pk; 8J#U=qYei  
public : /[=Yv!  
.@Lktc  
template < typename T > uTdx`>M,O  
  struct result_1 GE8.{P  
  { u`.3\Geh  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 4s e6+oJe  
} ; {Gr"lOi*@  
hgj ]Jr  
template < typename T1, typename T2 > 0 <E2^  
  struct result_2 eB&.keO  
  { "Xg~1)%  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ;^TSla+t+  
} ; 6b7c9n Z  
y>#_LhTX-  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} X"jL  
O$nW  
template < typename T > `;=-71Gn~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "38L ,PW0Z  
  { 28LBvJVq@  
  return fn(pk(t)); ~<.{z]*O  
} /-knqv  
template < typename T1, typename T2 > 6HguZ_jC  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const soRY M  
  { n $lVmQ6  
  return fn(pk(t1, t2)); z~-(nyaBS  
} 4(91T  
} ; ?KB] /gT^  
VbDk44X.W  
~?4 BP%g-y  
一目了然不是么? >~0~h:M+  
最后实现bind r$1b=m,0d  
,#czx3?4  
C hQ] d  
template < typename Func, typename aPicker > nQOzKw<j%  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) TI}a$I*  
  { dVPY07P  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); K.=5p/^a  
} =van<l4b#n  
y"Pd>61h  
2个以上参数的bind可以同理实现。 K5rra%a-7  
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。 P5H_iH  
]h#QA;   
十一. phoenix T, +=ka$  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:  &1f3e  
v}J0j  
for_each(v.begin(), v.end(), fP[S.7F+No  
( 2FW"uYA;6  
do_ 2z.~K&+x  
[ )QW hzY  
  cout << _1 <<   " , " a)4%sX*I  
] 3GNcnb  
.while_( -- _1), Uqz.Q\A  
cout << var( " \n " ) qqJghV$Oj  
) M}j[{wW3  
); JljCI@  
2">de/jS  
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: `rXb:P7m{j  
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 blWtC/!Aq;  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 H|0-Al.{  
那么我们就照着这个思路来实现吧: /k[8xb  
?S'aA !/;  
>S-JAPuO  
template < typename Cond, typename Actor > v`c;1?=,q  
class do_while eh%{BXW[p  
  { @`#x:p:  
Cond cd; hj&~Dn(  
Actor act; z` YC3_d  
public : 5*f54g"'  
template < typename T > mlCBstt{  
  struct result_1 L }3eZ-  
  { d``wx}#Uk  
  typedef int result_type; tot~\S  
} ; $hHV Ie]+  
*Ojl@N  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} L+VQtp &"  
?E_;[(Mcr  
template < typename T > nbB*d@"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,  O/IY  
  { : 5['V#(o  
  do u;]xAr1  
    { `a:3S@n(}  
  act(t); 2X[oge0@  
  } eX>*}pI  
  while (cd(t)); Gov.;hy  
  return   0 ; qo$ls\[X  
} yoJ.[M4q  
} ; `|Hk+V  
'!ks $}$`h  
0 )cSm"s  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). g1?9ge 1  
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。 SB08-G2  
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。 o<iU;15  
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。 *Wvk~  
下面就是产生这个functor的类: Bu&9J(J1  
$=Ns7Sbup  
zd)QCq  
template < typename Actor > ?G,gPb  
class do_while_actor .j&#  
  { Qclq^|O0  
Actor act; Y8^ WuN$  
public : j#2E Q  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} u]7wd3(  
a??8)=0|}  
template < typename Cond > AC'_#nPL#  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ^a`3)WBv8  
} ; dHTx^1  
-Ci&h  
^iBIp#  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 3^nH>f-Y  
最后,是那个do_ !4cY^4>o  
^[r1Dk  
;gZ/i93:Q  
class do_while_invoker GB^`A  
  { VH~YwO!x  
public : :F@Uq<~(  
template < typename Actor > "&/2 @  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const g`Cv[Pq?at  
  { $/|) ,n  
  return do_while_actor < Actor > (act); i9De+3VqKK  
} @&E IH,c  
} do_; zeuj  
K6 >\4'q  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 0 }qlZFB  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 V2`Ud[  
最后来说说怎么处理break和continue uDXV@;6<  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 Z]R#F0"U  
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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