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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda m|?J^_  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 x" =q+sA  
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, :9< r(22  
<J uJ`t  
3S21DC@Y  
xVo)!83+Q  
  class filler "uNxKLDB  
  { ^qy-el  
public : _A~gqOe  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} E^ti !4{<  
} ; nFn`>kQ  
g#&##f  
{N`<e>A]{  
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: +=xRr?F  
f@X*Tlx^|  
eNskuG|1  
=C}<0<"iF  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); L*Cf&c`8r  
zIm!8a  
&xT~;R^  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ZX}"  
gx.]4 v  
[l{eJ /W  
r\D8_S_  
二. 战前分析 :cz]8~i\  
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。 c3BL2>c  
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 NGzqiu"J  
{iteC  
1Ac1CsK*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); g0$k_  
  /* --------------------------------------------- */ f@g  
vector < int *> vp( 10 ); n#,l&Bx  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); CplRnKra  
/* --------------------------------------------- */ CR=MjmH  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); SZ){1Hu  
/* --------------------------------------------- */ pZn%g]nRD  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); bS"M*  
  /* --------------------------------------------- */ 1W7BN~p14  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ~;s)0M  
/* --------------------------------------------- */ 00TdX|V`  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 6S&YL  
|`/uS;O  
m^+ ~pC5  
YtQWArX,  
看了之后,我们可以思考一些问题: N$b;8F  
1._1, _2是什么? oa7Hx<Y  
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。 1r4/McB  
2._1 = 1是在做什么? I-hhHm<@  
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。 3S?+G)qKo  
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。 hdb4E|'A  
Jp0.h8i  
jXR+>=_  
三. 动工 <rF  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: g{(nt5|^l  
WGK::?  
z$b!J$A1  
Uc2#so$9  
template < typename T > Z;s-t\C  
class assignment g&wQ^  
  { +.cv,1Vx  
T value; |SleSgS<#  
public : i|GC 'XD@  
assignment( const T & v) : value(v) {} ARo5 Ss{  
template < typename T2 > _%B`Y ?I`  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } E]Q)pZ{Jb  
} ; BD+?Ad?  
]42 l:at  
+3CMfYsr8  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 aoS1Yt'@  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment r0>T7yPAK  
!HYqM(|{.  
cGKk2'v?  
4N&}hOM'S  
  class holder 2D"/k'iA  
  { q4oZJ-`  
public : ,,gYU_V  
template < typename T > e+TNG &_  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 5c8x: e@  
  { N 5DS-gv  
  return assignment < T > (t); b.&YUg[#  
} {'(8<n57  
} ; 8),Y|4  
2hP8ZfvIR  
.VT,,0  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 6np wu5!  
":ycyN@g  
  static holder _1; 79_MP  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Viw3 /K  
Z%R^;8!~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Dl{Pd`D  
而不用手动写一个函数对象。 ,d#4Ib  
W!*vO>^1W  
AbB>ZT>hR  
\mloR '  
四. 问题分析 '>BHwc  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 0sa EcJ-  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 =B1!em|  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ;Lu|fQ#u*  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 \BW(c)Q  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ! ZEKvW  
/_\4( vvf  
五. 问题1:一致性 dQ]j r.  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| q-#fuD^  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 p(Mv^ea  
;f Gi5=-  
struct holder 3Daq5(fLP  
  { xmDwoLU  
  // m`~ Qr~  
  template < typename T > 9tO_hhEQ@  
T &   operator ()( const T & r) const Ai;Pht9qi  
  { -5K/ cK  
  return (T & )r; 2X`M&)"X  
} Y i`.zm  
} ; 1Jt%I'C?  
"2J;~  
这样的话assignment也必须相应改动: DNPK1e3a{  
S5JnJkNn  
template < typename Left, typename Right > K9R[ oB]b  
class assignment bu- RU(%  
  { mwxJ#  
Left l; 5|Qr"c$p  
Right r; xlAaIo)T  
public : `F#KXk  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} q2y:b qLWl  
template < typename T2 > @p;4g_F  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } S(pfd2^  
} ; F+GQl  
<S qbj;  
同时,holder的operator=也需要改动: .JE7vPv%!  
M%/D:0  
template < typename T > rYl37.QE  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const !wgj$5Rw.  
  { )'JSu=Ej  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); /.r($S g^  
} B}W^s;h  
?4_;9MkN  
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。 _[ x(p6Xp  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 8'y|cF%U  
8Bhng;jX  
return l(rhs) = r; 4J  s>yP  
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。 r"+ WUU  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: kcle|B  
7j+.H/2  
template < typename Tp > t%)L8%Jr  
class constant_t vzL>ZBe Z  
  { kQ +   
  const Tp t; <FP -]R)  
public : Xp' KQ1w)  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} {RK#W~h  
template < typename T > N|DY)W  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const x {rt\OT  
  { .#X0P=  
  return t; HwHI$IB  
} )~6974  
} ; m5S/T\,X  
U+KbvkX wj  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 MIgIt"M jz  
下面就可以修改holder的operator=了 7Ny>W(8  
 m ]\L1&  
template < typename T >  6?6 u  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const z"<PveVo  
  { |^ qW   
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 8]O|$8'"  
} 1g;3MSn~  
7cC$)  
同时也要修改assignment的operator() L@/+u+j0  
KksbhN{AB  
template < typename T2 > Z"n]y4h  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 4AGc2e'u  
现在代码看起来就很一致了。 <,m}TTq  
|k8;[+  
六. 问题2:链式操作 ?mV[TM{p  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 |A2.W8`o  
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。 vjHbg#0%  
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。 pH4i6B*5  
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。 q+K`+& @\  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct oR+Fn}mG  
txi m|)  
template < typename T > !54%}x)3  
struct result_1 `]%{0 Rx  
  { @y,p-##e  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; '!_o`t@  
} ; ,yB-jk?  
D!:Qy@Zw  
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: b c+' n  
hJ|z8Sy@1  
template < typename T > WYq, i}S  
struct   ref \UXQy{Ex  
  { b^v.FK46G  
typedef T & reference; LE7o[<>  
} ; zIQ\ _>  
template < typename T > iB\d `NUf  
struct   ref < T &> ]Y3ALQr!  
  { >6@UjGj54  
typedef T & reference; b&LhydaJ  
} ; w'UP#vT5&  
R)#"Ab Z'  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: _8bqk\m+  
P?bdjU#_n`  
template < typename T > 3,pRmdC  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const I!bG7;=_  
  { m8FKr/Z-  
  return l(t) = r(t); L|c01  
} mk[n3oE1  
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。 77)C`]0(  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 $hA[vi\5  
.9`.\v6R  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 0py0zE6,,  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Sna7r~ j  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 2^|*M@3r  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 g >X!Q  
最后的布局是: F.JE$)B2EX  
                Add nF7Ozxm#  
              /   \ NWTsL OIm  
            Divide   5 akaQ6DIdG  
            /   \ 6n>+cX>E  
          _1     3 r=s7be  
似乎一切都解决了?不。 Z{%h6""  
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。 |`,%%p|T%  
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。 ZVI.s U  
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: Lw3Z^G  
T;I a;<mfE  
template < typename Right > CnJO]0Op3  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const q'PA2a:  
Right & rt) const w@hm>6j  
  { La9dFe-uu{  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); K !`tEW[  
} :[,n`0lH  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 :c c#e&BO  
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。 <x,$ODso  
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。 {"O'kx  
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。 si)920?E&  
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。 \vKMNk;kz  
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? d6wsT\S  
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: [0  3Aej  
1XwbsKQ}  
template < class Action > x#'# ~EO-G  
class picker : public Action  /I="+  
  { M,NYF`;a  
public : xqIt?v2c  
picker( const Action & act) : Action(act) {}  $ l Y  
  // all the operator overloaded a:1-n %&F  
} ; j:rGFd  
$n!saPpxS  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 `j@2[XdHu  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: "(/.3`g  
U^[<G6<9]  
template < typename Right > 7?e*b(vd  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const q0$}MB6  
  { e;!si>N  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); g;vG6!;E\  
} OSxr@  
C}#JvNyQ  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > @"];\E$sI  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 vTN$SgzfCU  
8IbHDDS  
template < typename T >   struct picker_maker gTm[<Y  
  { v 6Tz7  
typedef picker < constant_t < T >   > result; !\2Xr{f  
} ; tyNT1F{  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 7@5}WNr  
  { 9tWu>keu  
typedef picker < T > result; iq=<LOx  
} ; BG/M3  
j$siCsF  
下面总的结构就有了: eNpGa0 eG  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 an=8['X  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ~[t%g9  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 b v~"_)C  
至此链式操作完美实现。 K'Wg_ihA  
p8frSrcU  
*ax$R6a#X  
七. 问题3 &+Xj%x.]  
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。 _|`S9Nms  
W/L~&.'  
template < typename T1, typename T2 > >d&B:  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const H9F\<5n]-l  
  { ymiOtA Z  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ESft:3xyw  
} ]:8:|*w  
<x *.M"6?  
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: ??Q'| r  
p~6/  
template < typename T1, typename T2 > { owK~  
struct result_2 TDq(%IW  
  { S2'./!3yv  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Qk *`9  
} ; ?zM]p"M  
xp.~i*!`  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? U@ Y0 z.Y  
这个差事就留给了holder自己。 ' cR||VX  
    +:+q,0~*]  
|9Q4VY'";  
template < int Order > }vgeQh-G  
class holder; uzr(gFd  
template <> Q,S~+bD(z  
class holder < 1 > %7 7v'Pz1  
  { [< Bk% B5  
public : bj=kqO;*O  
template < typename T > <k+dJ=f  
  struct result_1 4"U/T 1&  
  { tN&4t xB  
  typedef T & result; pX `BDYg.  
} ; q'fZA;  
template < typename T1, typename T2 > slaYr`u  
  struct result_2 F[R Q6 PW  
  { y@Z@ eK3  
  typedef T1 & result; ^{lcj  
} ; Ii FeO  
template < typename T > PUZH[-:c  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const V(3^ev/  
  { >Z r f}H  
  return (T & )r; +twl`Z3n  
} QH7"' u6  
template < typename T1, typename T2 > eg!s[1[_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const WdI9))J2S  
  { yyB;'4Af  
  return (T1 & )r1; \"Jgs.  
} "H\1Z,P<m  
} ; GCm(3%{V%(  
4c^WQ>[  
template <> @)k/t>r(  
class holder < 2 > WR,MqM20  
  { EIQ`?8KSR  
public : UEHJ? }  
template < typename T > m[n=t5~  
  struct result_1 X?whyD)vE@  
  { 2t 7':X  
  typedef T & result; XT+V> H I  
} ; 89hV{^  
template < typename T1, typename T2 > i7D[5!  
  struct result_2 wr>[Eo@%\  
  { AH-B/c5  
  typedef T2 & result; S\5%nz \  
} ; ~;$,h ET  
template < typename T > 1seWR"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const GYH{_Fq  
  { +)$oy]  
  return (T & )r; rZ`+g7&^Fh  
} ,Y9bXC8+dU  
template < typename T1, typename T2 > ~P!\;S  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const x9\z^GU%H  
  { eLFxGZZ  
  return (T2 & )r2; u|(;SY  
} !r^fX=X>'  
} ; [~_)]"pU  
.Nk'yow  
7]sRHX0o%  
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> >。 JX!z,X?r4  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: &FrUj>i  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 1?I_fA}  
YF8;s4  
return l(i, j) = r(i, j); R|D%1@i]  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) *{y({J  
<tUl(q+ty  
  return ( int & )i; z H|YVg  
  return ( int & )j; (>]frlEU~  
最后执行i = j; "t0l)P*C}  
可见,参数被正确的选择了。 2nra@  
VN3 [B eH  
^5E:hW [*  
~t+T5`K  
aFw \ w>*^  
八. 中期总结 rF?gKk  
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: pYN.tD FO  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 h4ozwVA  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Q&5s,)w-  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor kF]sy8u]  
G]v BI=  
UpTVLx^c  
mY= Q#nG  
c,j[ix  
'8w}m8{y  
九. 简化 CKE):kHu  
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。 MD98N{+[|  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 E4N/or  
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: DbWaF5\yD  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 1VKu3  
  +-*/&|^等 "%(SLQOyy  
2. 返回引用。 9QP-~V{$  
  =,各种复合赋值等 :_8Nf1B+T  
3. 返回固定类型。 ~`97?6*Ra  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) -kk0zg &|i  
4. 原样返回。 Talmc|h  
  operator, "LNLM  
5. 返回解引用的类型。 =O%Hf bx  
  operator*(单目) G!)Q"+  
6. 返回地址。 ;~,)6UX7  
  operator&(单目) P9 w);jp;  
7. 下表访问返回类型。 c/lT S  
  operator[] 3d`u!i?/  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 1SF8D`3  
  operator<<和operator>> ni$;"R GC  
"|Gr3sD  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 Np"~1z.(b  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: A('o &H  
g@zhhBtQ  
template < typename Left > 9ls*L!Jw  
struct value_return J ?0P{{  
  { tdsfCvF= a  
template < typename T > ?zuKVi? I  
  struct result_1 sTS/ ]"l  
  { D_q"|D$SB  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; }Y"vUl_I2  
} ; G\z5Ue*  
8kLHQ0pmu  
template < typename T1, typename T2 > Hp>_:2O8s  
  struct result_2 -K (>uV!?  
  { w2SN=X~#  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Z'UhJuD5  
} ; }Uu#N H  
} ; hnimd~E52k  
g43(N!@g  
+'/C(5y)0X  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ~ <36vsk  
:85QwN]\  
下面我们来剥离functor中的operator() WF_ v>g:g  
首先operator里面的代码全是下面的形式: gNJdP!(t  
!bIE%cq  
return l(t) op r(t) B[IWgvB(e  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) !]3kFWs  
return op l(t) MTip4L W9  
return op l(t1, t2)  RnSll-  
return l(t) op bkuJN%  
return l(t1, t2) op ^[&,MQU{7  
return l(t)[r(t)] Wl7S<>hg4  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Q?V+ 0J  
*/HW]x|?V~  
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: |~o0 -: 'C  
单目: return f(l(t), r(t)); I!#WXK  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 8VtRRtl  
双目: return f(l(t)); |>RNIJ]  
return f(l(t1, t2)); Jot7 L%,TB  
下面就是f的实现,以operator/为例 6p9 { z42  
V.%LA. 8  
struct meta_divide fK _uuw4  
  { '#C5m#v  
template < typename T1, typename T2 > _T_6Yl&cf)  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) `mH]QjAO  
  { v\@pZw=x  
  return t1 / t2; Jj/}GVNc7  
} y=0)vi{]  
} ; d}y")q|F  
kl1/(  
这个工作可以让宏来做: ;|`< B7xf  
} eF r,bJ  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ u#y#(1 =  
template < typename T1, typename T2 > \ ,D'm#Fti  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; .D;6 r4S  
以后可以直接用 Ob{Tn@  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) GYg.B<Q.  
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 ({zWyl  
(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。。。) UxxX8N  
j#U,zsv:  
@+0dgkJ  
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  Cmp5or6d  
b!e0pFS;  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > LJ6l3)tpD  
class unary_op : public Rettype zwU1(?]I{  
  { t,n2N13  
    Left l; W~PMR/^i  
public : Yw yMC d  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} rog1  
l3*GQ~m7  
template < typename T > l<p<\,nV$  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ##%&*vh  
      { ?6]B6  
      return FuncType::execute(l(t)); ~%2yDhdQ  
    } P,xIDj4d  
^?wR{q"8  
    template < typename T1, typename T2 > M.xZU\'ty  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D2GF4%|  
      { bT6VxbNS  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); u0]u"T&N!  
    } W/3sJc9  
} ; )dFPfu&HL  
8#\|Y~P  
oaZdvu@y  
同样还可以申明一个binary_op UCXRF  
xHqF_10S#  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > fs:yx'mxV  
class binary_op : public Rettype 5F!Qn\{u{  
  { `*elzW  
    Left l; ak-agH  
Right r; [2YPV\=  
public : rB{w4  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} &CcW(-  
0b/@QgJ  
template < typename T > {bADMj1  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _n/73Oh  
      { C\joDAD  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); g ?xD*3 <  
    } 4U_+NC>b  
73]8NVm  
    template < typename T1, typename T2 > F,A+O+  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const g$jTP#%b  
      { )[J @s=  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); FZW`ADq]  
    } =36fS/Gb  
} ; mj&OZ+  
tGgDS)  
SO.u0!  
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 j RcE241  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 kG{};Vm  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Y9|!= T%  
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。 4'=Q:o*w`  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 8zpzVizDG  
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。。。 >~Xe` }'  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Yku6\/^  
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) Ov<c1y;f  
下面是修改过的unary_op 'l=>H#}<B  
$8i`h}AM  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > R<Mc+{*>  
class unary_op %8 D>aS U  
  { g1|Py t{  
Left l; oH+PlL  
  XI ;] c5  
public : t$%<eF@w  
}^0'IAXi  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} %#rtNDi  
7K "1^  
template < typename T > >{q+MWK  
  struct result_1 oe.Jm#?2.  
  { ZG2EOy  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; {@iLfBh5  
} ; >Oj$ Dn=  
tq~4W% p/  
template < typename T1, typename T2 > l^}u S|c(  
  struct result_2 xs\<!  
  { s+v9H10R  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; /&Cq-W  
} ; Sh1$AGm  
_B#x{ii  
template < typename T1, typename T2 > jrFPd  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /FE+WA}r  
  { #*/nUbsg  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); =1dczJHV  
} wn?oHz*  
}nX0h6+1  
template < typename T > m~*qS4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]Q ]y*  
  { Tx~w(A4:  
  return OpClass::execute(lt(t)); $kxP5q%9  
} $u.rO7)  
Z^2SG_pD  
} ; ;akW i]  
3vcyes-U  
Pg8boN]}  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug km C0.\  
好啦,现在才真正完美了。 g%"SAeG<K  
现在在picker里面就可以这么添加了: l[IL~  
| n)4APX\Q  
template < typename Right > :d9GkC  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const yna!L@ *@,  
  { JZ`SV}\`  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); f.uuXK  
} bR) P-9rs  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 u&1M(~Ub=  
i8k} B o  
fMFkA(Of^  
&"JC8  
yQUrHxm  
十. bind jvsSP?]n  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 Zs79,*o+0M  
先来分析一下一段例子 ~dEo^vJD  
3))CD,|  
lY"l6.c  
int foo( int x, int y) { return x - y;} U`=r .>  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 j@(S7=^C6%  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 5hy7} *dR  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 NZv8#  
我们来写个简单的。 |v%$Q/zp&  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ;"0bVs`.^e  
对于函数对象类的版本: *X$qgSW  
>QvqH 2  
template < typename Func > 1Z)P.9c  
struct functor_trait r<1W.xd":  
  { {22ey`@`h  
typedef typename Func::result_type result_type; +58^{_k+%  
} ; .<>t2,Af  
对于无参数函数的版本: ;"Qq/ knVL  
_g/d/{-{Q  
template < typename Ret > >*gf1"  
struct functor_trait < Ret ( * )() > SF*mY=1  
  { KTT!P 4  
typedef Ret result_type; BM:p)%Pv#P  
} ; d*Su c  
对于单参数函数的版本: /nA>ox78  
F/lL1nTdK  
template < typename Ret, typename V1 > CHv n8tk  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > FT~c|ep.  
  { {$[0YRNk u  
typedef Ret result_type; .wd7^wI^S  
} ; %A~. NNbS  
对于双参数函数的版本:  2=;ZJ  
hfLe<,  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > sj&(O@~R  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > r+[g.`  
  { K/C}  
typedef Ret result_type; okRt^qe  
} ; &$CyT6mb^  
等等。。。 ~s4JGV~R  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy  EH2):  
lshSRir  
template < typename Func > ym6Emf]  
struct func_return sq#C|v/  
  { U:$z lfV  
template < typename T > n8!|}J  
  struct result_1 cwaR#-#  
  { 2i!R>`  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; {@7UfJh>  
} ; ^Ff fc@=  
|>U<EtA"  
template < typename T1, typename T2 > ;:[P/eg  
  struct result_2 {`2 0'  
  { V?JmIor  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Pfvb?Hy  
} ; E{JTy{z-  
} ; M^ WoV }'  
|n,O!29  
i=b'_SZ '  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 @]X!#&2>  
wjX0r7^@  
template < typename Func, typename aPicker > h6LjReNo  
class binder_1 t"%~r3{  
  { Bq~S=bAB>R  
Func fn; otjT ?R2g'  
aPicker pk; ^8oN~HLZ  
public : p + JOUW  
R6;229e  
template < typename T > w\d1  
  struct result_1 0W6= '7  
  { 79)iv+nf\l  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; %`G}/"  
} ; mL}Wan  
Iu~(SKr=|$  
template < typename T1, typename T2 > u_ :gqvC=  
  struct result_2 9} C(M?d  
  { `ZC -lAY  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; {yf, :5  
} ; <]S M$) =D  
nrpbQ(zI*  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} T[},6I|!  
A;C4>U Y  
template < typename T > O[1Q#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?=iy 6q  
  { 7[kDc-  
  return fn(pk(t)); C\C*@9=&x  
} 0""%@X]m  
template < typename T1, typename T2 > 0\ j)!b  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const cru&nH*O^  
  { GF<SQHL,  
  return fn(pk(t1, t2)); w"Zws[pm]  
} z9AX8k(B6  
} ; E0r#xmk  
S,+|A)\#  
* e,8o2C$  
一目了然不是么? pDr/8HEh  
最后实现bind 2U+wiE|  
,5*<C'9  
R<h:>.M  
template < typename Func, typename aPicker > M _Lj5`  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) W7V#G(cpU  
  { sDHFZ:W  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); `kOp9(Q{  
} i}:^<jDv?  
,+n{xI2  
2个以上参数的bind可以同理实现。 2F1Bz<  
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。 ,`ehR6b  
QA!'p1{#  
十一. phoenix M|z4Dy  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: z*^vdi0  
viS7+E|O  
for_each(v.begin(), v.end(), zq^eL=%:  
( Rwmr[g  
do_ Z +}# Ic  
[ FO|Eg9l  
  cout << _1 <<   " , " U3>ES"N  
] .a]av   
.while_( -- _1), '! ;Xxe5  
cout << var( " \n " ) 5Obv/C  
) \xZ6+xZd1  
); t_X=x`f  
F,GG>(6c  
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: QbAEW m  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor UD]RWN  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 h5H#xoCXp  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 98l-  
2;ogkPv'  
7tT L,Nxe  
template < typename Cond, typename Actor > wAF#N1-k  
class do_while r$d'[ZcX  
  { 6CWm;%B#G  
Cond cd; {1wjIo"ptg  
Actor act; g>f_'7F&  
public : H]f8W]"c[  
template < typename T > M059"X="  
  struct result_1 -S}^b6WL  
  { pe`&zI_`?  
  typedef int result_type; Z2\Xe~{  
} ; 4L6'4t"s  
9fq CE619a  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} z"@UNypc,  
8nRxx`U\q  
template < typename T > ?)c9!hR  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /kd6Yq(y  
  { ud,_^Ul  
  do 0R?LWm j  
    { ,#=;V"~9  
  act(t); 2`/p V0  
  } EtvYIfemr  
  while (cd(t)); ^pa -2Ao6  
  return   0 ; K06&.>v_  
} PHn3f;I  
} ; o{ \r1<D  
KA0_uty/T  
uQg&A`4  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). cLnvb!g'#  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 IY9##&c3>  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ZNbb8v  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 4^BHJOvs  
下面就是产生这个functor的类: NA8$G|.?  
wn{DY v7B  
'St\$X  
template < typename Actor > m&r?z%  
class do_while_actor [mI;>q  
  { M)CE%/P  
Actor act; UzmD2A sO"  
public : y 4jelg  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} S A16Ng  
uzUZuJ  
template < typename Cond > GSu&Z/Jo  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; s3l:ST  
} ; 1{X ;&y  
zINziAp{  
{B lM<  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 G^Yg[*bJ^$  
最后,是那个do_ z@em1W0?Z  
q--;5"=S  
>NN&j#;x~  
class do_while_invoker r$Ck:Q}  
  { < ekLL{/O'  
public : d>NM4n[h8  
template < typename Actor > @5\ns-%  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const |\~!o N  
  { U*6)/.J  
  return do_while_actor < Actor > (act); | sio:QP  
} qBIKJ  
} do_; ?KfV>.()  
u CNi&.  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 5}t}Wc8  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 9W <I~  
最后来说说怎么处理break和continue >w"k:O17  
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。 xT$9M"  
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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