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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 8yn}|Y9Fu  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 g:CMIe4  
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, 3+2cD  
e2$k %c~  
o-%DL*^5  
tJ!s/|u(  
  class filler @If ^5s;z  
  { Y+UM>  
public : ^K n{L  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} xdd;!HK,  
} ; XKepk? E  
P|4qbm4%O,  
zQ~8(E]Rf  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: uP veAK}h  
q3-V_~5^/z  
OMVK\_oXo  
W4o$J4IX{  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 0*}%v:uN9  
k874tD  
x6={)tj  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 !`?*zf  
6l-V% 3-  
*T{P^q.s~[  
.YcI .  
二. 战前分析 86N"EuH$  
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。 x7 l3&;yDv  
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 6Cd% @Q2cr  
S,~DA3  
RkuPMs Hw;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); U k*HRudt  
  /* --------------------------------------------- */ Z 7s (g]  
vector < int *> vp( 10 ); Y]gb`z$?  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); sM$gfFx  
/* --------------------------------------------- */ l2LUcI$ x  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); aL%amL6CX  
/* --------------------------------------------- */ Y>i?nC%*  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 0755;26Bx  
  /* --------------------------------------------- */ WN%KA TA  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 7BDRA},o  
/* --------------------------------------------- */ ?XNQ_m8f  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); *iVCHQ~  
OfSHZ;,  
<"Cacf g  
yC]X&1,:z  
看了之后,我们可以思考一些问题: b 5X~^L  
1._1, _2是什么? 46cd5SLK  
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。 _mJnhT3  
2._1 = 1是在做什么? DHlCus=ic  
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。 i-`n5,  
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<jt$--H  
}+4^ZbX+:  
<Fa]k'<^)  
三. 动工 io{uN/!X_J  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: sHSD`mYq  
{2Jn#&Z29  
,AO]4Ec  
42wa9UL<Ka  
template < typename T > EgT2a  
class assignment bijE]:<AE7  
  { ~@wM[}ThP$  
T value; ^ A`@g4!  
public : O8drR4 Pt  
assignment( const T & v) : value(v) {} SuU_psF  
template < typename T2 > z rg#BXj7  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } _b8?_Zq  
} ; 5_MqpCL  
M{ mdh\  
E8=8OX/{Y  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 u'BuZF  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment :"4Pr/}rT  
c{dge/2yb  
8(EK17rE `  
6.!Cm$l  
  class holder 8- U1Y  
  { Qwm#6{5  
public : ;/Z9M"!u[  
template < typename T > `Y~EL?  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const <[e E5X(  
  { oS/cS)N20  
  return assignment < T > (t); N=QeeAI}}m  
} l12_&o"C~  
} ; 9$u'2TV  
P~5[.6gW  
)Uv lEG']  
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: !5;A.f  
jeM/8~^4-  
  static holder _1; 5B lptC  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ^}gQh#  
m6 )sX&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); kt ILKpHt"  
而不用手动写一个函数对象。 lStYfO:<'v  
JQhw>H9&  
:q xd])-  
Xo{|m[,  
四. 问题分析 w,t>M_( N  
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。 =&J 7 'nDP  
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。 >+ZG {'!j  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 JToc("V  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 &GC`4!H  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 dvAvG.;U  
wK_I"  
五. 问题1:一致性 "AzA|zk')"  
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?| Ie[8Iot?bn  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 tCJ+OU5/  
4\.1phe$a  
struct holder 4nfpPN t  
  { 9bL`0L  
  // /"Bm1  
  template < typename T > j}2,|9ne  
T &   operator ()( const T & r) const $:#{Y;d  
  { 8%dE$smH  
  return (T & )r; }CiB+  
} me+F0:L  
} ; y3]7^+k  
)L*6xTa~  
这样的话assignment也必须相应改动: {PXN$p:'  
GtCbzNY  
template < typename Left, typename Right > ]5+db0  
class assignment c3X'Sv  
  { yj6o533o  
Left l; 4+Sq[Rv0  
Right r; :+9KNyA  
public : uz(3ml^S  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} :jol Nl|a  
template < typename T2 > /$ -^k[%  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } vakAl;  
} ; $\0%"S  
PfaBzi9?f  
同时,holder的operator=也需要改动: J;K-Pv +  
JP2zom  
template < typename T > |6%B2I&c  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 'Y ZYRFWXM  
  { FY^[?lj  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); dU7+rc2,CU  
} (QPfrR=J4  
BrdHTk= Vy  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 y&HfF~  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 f__r " N  
dPdodjSu,!  
return l(rhs) = r; GWNLET  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 { *"I4  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: jIq@@8@o  
^ di[J^  
template < typename Tp > ;\F3~rl  
class constant_t =@ '>|-w|  
  { y5d=r]_S:  
  const Tp t; E|(T(4;  
public : s&<6{AU(id  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 3HU_ ~%l  
template < typename T > vPm&0,R*y:  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const c~@Z  
  { -'j_JJ  
  return t; q K sI}X~  
} \GL!x 7s1A  
} ; ;b(*Bh<  
l (EDe  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 F__j]}?  
下面就可以修改holder的operator=了 7q>Y)*V  
@l7~Zn  
template < typename T > mVg$z  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Hh_Yd)  
  { ^ |k 7g  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); wj-=#gyAoo  
} }9&Z#1/  
y"Fp4$qb  
同时也要修改assignment的operator() 8i H'cX  
ax]Pa*C}  
template < typename T2 > WOW:$.VO^  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } r#ISIgJXG  
现在代码看起来就很一致了。 p;[">["  
xWwQm'I2}  
六. 问题2:链式操作 Hm>M}MF3  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 G:W4<w  
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。 v99gI%TA'  
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。 P}] xz Vy  
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。 HN/ %(y  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct v"y0D  
0b )^#+  
template < typename T > FT*OF 3  
struct result_1 ]SqLF!S(=  
  { ,]1oG=`3v  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ^sLnKAN  
} ; :L~{Q>o  
pzX684  
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: OLThi[Yn  
|v,5s=} 7  
template < typename T > N7S?m@  
struct   ref 5 pJ)OX  
  { n"[VM=YGI  
typedef T & reference; *Nv!Kuk  
} ; cs'ylGH  
template < typename T > (=hXt=hZ  
struct   ref < T &> Mw=sW5Z  
  { E\3fL"lM  
typedef T & reference; !H,_*u.  
} ; vdwh59W  
{fwA=J9%KS  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: {[r}&^K15  
zG\g{cB  
template < typename T > 2~:jg1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const E5-f{Qc  
  { v9<7=D&x  
  return l(t) = r(t); 8db J'  
} @8IY J{=  
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。 tY?_#rc  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Who7{|M\'  
jwm2ZJW  
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 28 h3Ayw4  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: XS$5TNI  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象  U>0' K3_  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 !1i(6?~#4  
最后的布局是: 9.<dS  
                Add c$X0C&m  
              /   \ BXNt@%  
            Divide   5 >d.o1<  
            /   \ ``%uq)G=D  
          _1     3 W<J".2D  
似乎一切都解决了?不。 aBo8?VV]8  
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。 [x`trypg  
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。 l[KFK%?  
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: Y)?dq(  
"`b"PQ<x  
template < typename Right > n5nV4 61U  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const @,Je*5$o"  
Right & rt) const #41fRmzC  
  { kOv2E]  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); [;bZQ6JR  
} TTg>g~t`  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 @]*b$6tt  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 v&BKl  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 gv&%2e}_  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 nZ;h&N -_-  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 pEUbP,3M:  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? .'3&!#3  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: JNQiCK,)}M  
nWTo$*>W  
template < class Action > HOWm""IkB  
class picker : public Action S@AHI!"h=V  
  { [ \I&/?On  
public : ,vfi]_PK  
picker( const Action & act) : Action(act) {} U) tqo_  
  // all the operator overloaded g+5{&YD  
} ; zzf;3S?  
k+X=8()k  
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。 =[wVRQ?  
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: wzX 1!?  
]B;GU  
template < typename Right > r 5!ie!5gE  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const L nQm2uF  
  { B{fPj9Y0  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); J(BtGGU'  
} 19 h7 M  
A>;Q<8rh  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > VE4Z;Dr"  
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。 ,|gX?[o  
/O"IA4O  
template < typename T >   struct picker_maker vn n4  
  { _xgF?#  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ML6V,V/e  
} ; i^c  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > !olvP*c"  
  { 7X3<8:%  
typedef picker < T > result; N3P!<J/tc  
} ; [4)q6N5`f  
gTz66a@i  
下面总的结构就有了:  &!I^m  
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。 xkv2#"*v  
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。 wJ_E\vP  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 )9~1XiS,  
至此链式操作完美实现。 OrX x0Hn  
7%p[n;-o&  
i ! wzID  
七. 问题3 =^. f)  
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。 nSH A,c  
[al,UO  
template < typename T1, typename T2 > #"}Z'|X*  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const s : c  
  { >|<8QomD  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 9>qc1z  
} */gm! :Ym  
az7<@vSXi  
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: 9Y:JA]U&8  
65FdA-4  
template < typename T1, typename T2 > l~.}#$P]  
struct result_2 1jdv<\U   
  { ,E]u[7A  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Wsb=SM7;  
} ; 5oz[Njq4  
1tvgM !.  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? c5_?jKpl  
这个差事就留给了holder自己。 >G`=8Ku  
    (k?,+jnR  
4l! ^"=rh  
template < int Order > 3c5=>'^F  
class holder; xyO]Evg  
template <> ygm4Aj>  
class holder < 1 > h.Cr;w,2R  
  { h:QKd!Gq  
public : *uYnu|UQH  
template < typename T > q2VQS1R`8  
  struct result_1 'jp nQcwxx  
  { w$J0/eX{A  
  typedef T & result; 8fpaY{]  
} ; Xrnxpp!#^D  
template < typename T1, typename T2 > iE}jilU  
  struct result_2 S[fzy$">  
  { ]A}'jP  
  typedef T1 & result; hw`+,_ g  
} ; 6x\+j  
template < typename T > jd;=5(2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const F^ kH"u[  
  { 1gp3A  
  return (T & )r; C3fSSa%b  
} ;I'pC?!y  
template < typename T1, typename T2 > jKV,i?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const wyO@oi Vn  
  { XAuB.)|  
  return (T1 & )r1; Ya] qo]  
} b&uo^G,  
} ; <Sn5ME<*  
azMrY<  
template <> }G$rr.G  
class holder < 2 > XZhX%OT!  
  { <\k=j{@  
public : \M>+6m@w  
template < typename T > t?^C9(;6  
  struct result_1 Ou IoO  
  { Y7R"~IA$  
  typedef T & result; |xaJv:96%  
} ; fRo_rj _  
template < typename T1, typename T2 > V.;,1%  
  struct result_2 )L#C1DP#  
  { (j-[m\wF  
  typedef T2 & result; 2-821Sf#h  
} ; \(_FGa4j  
template < typename T > <Vp7G%"'W  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const jqHg'Fq  
  { X#mm Z;P  
  return (T & )r; Z(AI]wk3<  
} 11}fPWK  
template < typename T1, typename T2 > ToIvyeFr  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const a pqzf  
  {  $3](6  
  return (T2 & )r2; }fw;{&s{z  
} >'eOzMBn  
} ; b?h9G3J_a  
WSfla~-'F  
^=Rqa \;  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 0 1[LPN  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: _xign 3  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: #ej^K |Qx  
FKflN  
return l(i, j) = r(i, j); yn<z!z%mz  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) pYV$sDlD  
q4vu r>m6  
  return ( int & )i; 10 dVV[=  
  return ( int & )j; +F ~;Q$T  
最后执行i = j; .:,RoK1  
可见,参数被正确的选择了。 Ee>P*7*jB  
h+|3\>/@9{  
DsY-JBDvoz  
MGIpo[  
TEOV>Tt  
八. 中期总结 ~*D)L'`2M  
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: QZk:G+ $  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 vTYI ez`g  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 yv4ki5u`  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor +]Of f^s  
k{n*[)m  
pRmnS;*z&  
Lys4l$J]  
=flgKRKk.r  
~,yHE3B\G  
九. 简化 jzc/Olb  
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。 H n+1I  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 $DW3H1iW  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: fXMVl\ <  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 QOIi/flK  
  +-*/&|^等 9@C3jZ+9`H  
2. 返回引用。 o9M[Zr1@k  
  =,各种复合赋值等 L1*P<Cb  
3. 返回固定类型。 ^ pMjii8IZ  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) _GK^7}u  
4. 原样返回。 Q17"hO>kC  
  operator, ZC3b9:tk  
5. 返回解引用的类型。 4*OL^ \%  
  operator*(单目) i](,s.  
6. 返回地址。 Ojp)OeF\  
  operator&(单目) DR/qe0D  
7. 下表访问返回类型。 u3kK!2cdP  
  operator[] UC^&& 2maI  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 a_I!2w<I  
  operator<<和operator>> a8aEZ724  
qVC_K/w 7  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 boo,KhW'Y  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: eA&hiAP/  
a&)0_i:r  
template < typename Left > Pgg6(O9}B^  
struct value_return i ^sK+v  
  { zvL&V .>  
template < typename T > ~\/>b}^uf'  
  struct result_1 0CI?[R\  
  { I})la!9   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ?HVsIAU  
} ; H[V^wyi'z  
v vlfL*f  
template < typename T1, typename T2 > i0,{*LD%^  
  struct result_2 noe1*2*TE  
  { 0"o<( 1  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; -h*Yd)  
} ; r9@O`i  
} ; gBHev1^y  
xBU\$ToC  
;OmmXygl  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait g^8dDY[%  
]4\^>  
下面我们来剥离functor中的operator() nul?5{z@  
首先operator里面的代码全是下面的形式: _~_04p  
NKLGbH  
return l(t) op r(t) SqFya  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) wKum{X8  
return op l(t) 0t5>'GYX  
return op l(t1, t2) I*@\pc}  
return l(t) op HKq 2X4J$  
return l(t1, t2) op &T]+g8''  
return l(t)[r(t)] b>E%&sf  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] VP\HPSp  
rB?u.jn0T  
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: E!Hq%L!/  
单目: return f(l(t), r(t)); xq =+M!V  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); F/ 2@%,2n  
双目: return f(l(t)); hSaS2RLF  
return f(l(t1, t2)); 9:A>a3KOH  
下面就是f的实现,以operator/为例 '*!R gbj;  
z=!$3E ecr  
struct meta_divide C!XI0d  
  { rfYu8-  
template < typename T1, typename T2 > c }ivYH?`w  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) MjE.pb  
  { EG&^;uU  
  return t1 / t2; n=r}jRH1  
} :7Rs$ -*Uk  
} ; (U2G"  
p\:_E+lsU  
这个工作可以让宏来做: "*laY<E  
y 4,2Xs9,  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ >NB}Bc  
template < typename T1, typename T2 > \ CSc*UX+  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; _@;2h`q ?  
以后可以直接用 D[ 7K2G+  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) @S?.`o  
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 ' F`*(\#  
(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。。。) 84 b;G4K  
3{Ze>yFE  
OnH>g"  
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 WRh&4[G'  
0-0 )E&2  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > X~0l1 @!  
class unary_op : public Rettype kR^7Z7+#*  
  { 8jqt=}b  
    Left l; <X p F  
public : !/< 5.9!9r  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} :m5& i&  
=t@m:  
template < typename T > k}ps-w6:  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const - c<<A.X  
      { ="@W)"r  
      return FuncType::execute(l(t)); 1?(BWX)7  
    } Qu!\Cx@  
<tf4j3lwH  
    template < typename T1, typename T2 > sl6p/\_w  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {,IWjt &>  
      { ?MKf=! w  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); P)1@HDN==  
    } s%GiM  
} ; 68FxM#xR  
6xdu}l=%  
"1%<IqpU+  
同样还可以申明一个binary_op "x\3`Qk  
lx$Y-Tb^F  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > \^Y#"zXo1  
class binary_op : public Rettype Ep5lm zg  
  { vlyq2>TfR  
    Left l; (n"  )  
Right r; C$*`c6R  
public : [7<X&Q  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} zmr=iK  
^+`vh0TPQ  
template < typename T > t)cG_+rJ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d/Py,  
      { ,EZ&n[%Ko  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); %T'?7^\>  
    } 4Xz6JJ1U[H  
~lDLdUs  
    template < typename T1, typename T2 > b8b-M]P-=  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C| Mh<,~ E  
      { +V2a|uvEc  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); rA` zuYo  
    } LvWU %?  
} ; %M}zi'qQ?  
{)b`fq  
]2h[.qa  
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 ~;+i[Z&e  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 .Z_U]_(  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) GbP!l;a  
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。 l06 q1M 3  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ` t6lnO  
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。。。 44%H? ,d  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 1/cb;:h>  
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) @lTUag'U0  
下面是修改过的unary_op 7]nPWz1%*  
{q}: w{x9u  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 3M%EK2,  
class unary_op _KZ(Yq>SdY  
  { *r-Bt1  
Left l; } \823 U %  
  an5Ss@<4AA  
public : 4aV3x&6X  
Bs##3{ylu  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} AP@xZ%;K  
N.64aL|1  
template < typename T > 'h81\SKFK9  
  struct result_1 >hQR  
  { +vU.#C_2  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; -g@pJ^>:  
} ; hA@X;Mh^w  
W/\7m\ B  
template < typename T1, typename T2 > 66|lQE&n  
  struct result_2 M  j5C0P(  
  { L1F){8[  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  vo::y"  
} ; {#[a4@B0  
&Mc mA  
template < typename T1, typename T2 > _Jp_TvP>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const kBONP^xI  
  { A%GJ|h,i  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); IcQ?^9%{  
} Z(<ul<?r  
piId5Gx7  
template < typename T > ze 4/XR  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?BLOc;I&a  
  { 26Yg?:kP  
  return OpClass::execute(lt(t)); >)N#n`  
} }2\"(_  
>|iy= Zn%'  
} ; ^-ACtA)  
iF%q 6R  
SHGO;  
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 C$tSsw?A  
好啦,现在才真正完美了。 ':>B %k  
现在在picker里面就可以这么添加了: hCDI;'ls  
YLCwo]\+>  
template < typename Right > a6]!4  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const sW]n~kTt'  
  { N!m%~},s//  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); V`H#|8\i  
} mi-\PD>X  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 JNu- z:J  
S1B/ClKWq  
m_Rgv.gE^  
R80R{Ze  
y&CUT:M6  
十. bind 9.@(&  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 fC-^[Af)  
先来分析一下一段例子 p;5WLAF  
b9Y pUm7#  
T+[e6/|  
int foo( int x, int y) { return x - y;} =CVw0'yZ  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ko:I.6-K  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 va<+)b\  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 n;=A'g|Q  
我们来写个简单的。 e7qT;  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: t/$xzsoJZr  
对于函数对象类的版本: lvN{R{7 >  
0GR9opZtA  
template < typename Func > =&pbh  
struct functor_trait e"2QV vB  
  { eeDhTw9  
typedef typename Func::result_type result_type; j~{2fd<>  
} ; i f"v4PHq  
对于无参数函数的版本: a2 SQ:d  
yjr@v!o  
template < typename Ret > m3WV<Cbz  
struct functor_trait < Ret ( * )() > NV gLq@F  
  { L!p|RKz9X  
typedef Ret result_type; "a g_   
} ; ' EDi6  
对于单参数函数的版本: Jt)~h,68  
<2 Q@^  
template < typename Ret, typename V1 > Y/^<t'o&  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > n>4S P_[E7  
  { S?{5DxilO  
typedef Ret result_type; ,YY#ed&l  
} ; '-vy Q^  
对于双参数函数的版本: n~ql]Ln  
[v`4OQF/  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > gfYB|VyWo  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 3/AUV%+  
  { /'1y`j<  
typedef Ret result_type; v<SEGv-  
} ; IBqY$K+l  
等等。。。 /OP*ARoC21  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 'l:2R,cP  
J4vKfxEg  
template < typename Func > !BX62j\?  
struct func_return f+920/>!Z  
  { #SYWAcTkO}  
template < typename T > M BT-L  
  struct result_1 ^55?VQB  
  { |FFC8R%@]u  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 6ZR0_v;TD  
} ; *I67SBt  
>S!DIL  
template < typename T1, typename T2 > E1C_d'  
  struct result_2 NM@An2  
  { ) b10%n^  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [*G2wP[$  
} ; Fjzk;o  
} ; @>]3xHE6#=  
@"!SU' *  
q(7D8xG;F  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 :/NN =3e  
/;4MexgB%  
template < typename Func, typename aPicker > `$H   
class binder_1 M@kZ(Rkv  
  { qJA.+q.e$e  
Func fn; CiuN26>  
aPicker pk; }#8uXA  
public : ? st#6=M  
0I((UA/7Zs  
template < typename T > +][P*/Ek  
  struct result_1 $at|1+bQ  
  { udFju&!W  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; pG @iR*?  
} ; qfu2}qUX~%  
p]&Q`oh  
template < typename T1, typename T2 > CK(ev*@\D,  
  struct result_2 ? 6d4T  
  { V+24-QWh  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; =LxmzQO#  
} ; }NCvaO  
W~3tQ!  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} K]8wW;N4  
l*Ei7 |Z  
template < typename T > 'cN#rHPB6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )F9r?5}v4x  
  { %, et$1`g  
  return fn(pk(t)); N| Pm|w*?  
} Ra5'x)m36)  
template < typename T1, typename T2 > ~ fEs!hl  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const s RQh~5kM  
  { ok[=1gA#h  
  return fn(pk(t1, t2)); SAh054/St  
} t3$gwO$  
} ; JF%=Bc$C  
3|Sy'J0'K  
Uob|Q=MQ  
一目了然不是么? Ok&>[qu  
最后实现bind HY;?z `=  
1:zu$|%7  
g@i>R>  
template < typename Func, typename aPicker > 4D$sFR|?t  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) *\KvcRMGUa  
  { b',bi.FH  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); z L'IN)7MU  
} %D(prA_w  
;&6PL]/d  
2个以上参数的bind可以同理实现。 jHlOP,kc  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 7/_ VE  
qYZ7Zt;  
十一. phoenix Q5nyD/k4c  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 6bKO;^0  
otf%kG w  
for_each(v.begin(), v.end(), ll\^9 4]Q  
( k(z<Bm  
do_ AH'4H."o/9  
[ A}bHfn|  
  cout << _1 <<   " , " eD{ @0&   
] 8='21@wrN  
.while_( -- _1), <nTmZ-;  
cout << var( " \n " ) ef}E.Bl  
) 3 9{"T0  
); h Yc{ 9$  
lzs(i 2pA  
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: *rcuhw"^b#  
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 S"TMsi  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 CKt|c!3 7  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ESxC{ "  
/~l/_Jct@G  
}&T<wm!  
template < typename Cond, typename Actor > Of7) A  
class do_while I49l2>  
  { >'-w %H/  
Cond cd; ix7 e] )m(  
Actor act; ]9&q'7*L  
public : `3y!XET  
template < typename T > (_qBsng:  
  struct result_1 {IPn\Bka  
  { ;q,)NAr&  
  typedef int result_type; b q3fiT9  
} ; BQ9`DYIb  
bI]UO)  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} xcZ%,7  
M&djw`B  
template < typename T > s>@#9psm  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2Cd --W+=  
  { 6"Lsui??  
  do 3H'nRK},  
    { FK@ f'  
  act(t); AIl$qPKj&  
  } oIvnF:c  
  while (cd(t)); vbA7I<;  
  return   0 ; A2|o=mOH  
} ))IgB).3M  
} ; 7t-*L}~WA  
`@$"L/AJ  
<a+eF}*2  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). X}j'L&{F@  
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。 0?F@iB~1F  
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。 MeI2i  
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。 &@W4^- 9  
下面就是产生这个functor的类: 2&gVZz  
!/4 V^H  
rX!+@>4_L  
template < typename Actor > g/ l0}%  
class do_while_actor &=z1$ih>2\  
  { o7Cnyy#:  
Actor act; >2lAy:B5  
public : ~w1{zxs  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} fs rg2:kQ  
+(<n |~  
template < typename Cond > <RoX|zJw  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 20/P M9  
} ; )7I.N]=  
:!I)r$  
JMirz~%ib  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 pY)j0tdd  
最后,是那个do_ * >GIk`!wM  
s3Krob`C5  
)iEa2uJ  
class do_while_invoker E+m]aYu"  
  { 9B+ zJ Vte  
public : V#zhG AMy.  
template < typename Actor > kJurUDo  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const { OxAY_  
  { jMf 7J  
  return do_while_actor < Actor > (act); 'HQ7 |Je  
} +q #Xy0u  
} do_; GP{$v:RG  
"rjv5*z^&  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? |5O >>a()  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Et}C`vZ+Ve  
最后来说说怎么处理break和continue ~mXZfG/D  
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。 l:zU_J6  
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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