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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda lx _jy>$}r  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 {U@&hE -  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, JAJo^}}{b  
9eO!_a^  
*`$Y!uzG:\  
2L"$p?  
  class filler J&Ig%&/  
  { 1bjhEO W  
public : .<&o,D  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} g(Q)fw  
} ; 5-'jYp/  
hM$K?t  
0'8_:|5  
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: [ u7p:?WDW  
c1 aCN  
E_sKDybj  
Mh [TZfV  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); >%Rb}Ki4  
s zBlyT  
U8TH}9Q  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 XG_h\NIL  
;#-yyU  
]^aOYtKX  
3sr> ?/>:  
二. 战前分析 u\-WArntc  
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。 -Pds7}F8  
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 ZqT8G  
I ACpUB  
Rdb[{Ruxb  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); /$ a>f>EJ  
  /* --------------------------------------------- */ )@lZ~01~d  
vector < int *> vp( 10 ); uWm,mGd9  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); W)F<<B,  
/* --------------------------------------------- */ %#5\^4$z|N  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); \3nu &8d  
/* --------------------------------------------- */ +5:Dy,F =  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); >4I,9TO  
  /* --------------------------------------------- */ ]M^ k~Xa  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); `N;}Gf-'  
/* --------------------------------------------- */ KmF" Ccc  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); tc-pVw:TV  
{WokH;a/  
O5rHN;\_  
d_t>  
看了之后,我们可以思考一些问题: x? 10^~R  
1._1, _2是什么? <4lR  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 Ih Yso7g  
2._1 = 1是在做什么? hA?Flq2QV  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 LWH(b s9U  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 C:r@)Mhq  
j?c"BF.  
r'|Vz*/h  
三. 动工 1co;U  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 4KbOyTQ  
uGXN ciEp`  
Go^a~Sf$  
g=ehAg  
template < typename T > tW^oa  
class assignment xi+bBqg<.K  
  { +qPpPjG;  
T value; seQSDCsvw*  
public : c<k=8P   
assignment( const T & v) : value(v) {} Np2I*l6W  
template < typename T2 > 2SjH7 '  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } vJ +sdG  
} ; egXHp<bqw  
^l,(~03_  
_cRCG1CJ  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 OM>,1;UH]  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment H[WsHq;T+9  
Tasmbo^mAF  
Etj0k} A  
`j#zwgUs  
  class holder 3p+V~n.+  
  { @p$Nw.{'  
public : (&Kv]--  
template < typename T > I ~U1vtgp  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Vx Vpl@  
  { mRurGaR  
  return assignment < T > (t); 6D\$K  
} c 5%uiv]  
} ; *XU2%"Sc  
?DGe}?pX  
5n0B`A  
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: "^froQ{"T  
$q|-9B  
  static holder _1; xS'Kr.S  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ron-v"!  
n%S%a >IQj  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); f,}(= u  
而不用手动写一个函数对象。 XfYbWR  
BNw};.lO  
cb3Q{.-.#  
mG*ER^Y@D  
四. 问题分析 ke)}JU^"  
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。 QomihQnc  
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。 G`e!WvC  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Oxp!G7qfo  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Dq~ \U&U\$  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 6/3oW}O o  
`x:O&2  
五. 问题1:一致性 }> ]`#s  
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?| RxYC]R^78  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 |muZv!,E  
)z_5I (?&  
struct holder dFl8'D  
  { -`A+Qp)  
  // H[Q3M~_E  
  template < typename T > E)iX`Xq|0{  
T &   operator ()( const T & r) const ujf]@L?  
  { \v _R]0m\  
  return (T & )r; B fu/w   
} RI3GAd  
} ; VZ]}9k  
m7|S'{+!  
这样的话assignment也必须相应改动: [y&uc  
ET[>kn^#  
template < typename Left, typename Right > iOB*K)U1  
class assignment 5 D <  
  { O9P4r*prA  
Left l; 5|A"YzY#  
Right r; $YiG0GK<"  
public : n #S?fsQN  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} (XNd]G  
template < typename T2 > H-qbgd6&>R  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Od+nBJ   
} ; #OwxxUeZ  
= G>Y9Sc  
同时,holder的operator=也需要改动: )tx2lyY:  
0O?\0k;o  
template < typename T > AbL(F#{  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const N *,[(q  
  { "9IR|  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); nH}V:C  
} )S9}uOG#  
.umN>/o[  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 s_P[lbHt.  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 )Vo%}g?6!  
zHD 8 \*  
return l(rhs) = r; Jow{7@FG  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 lXRB"z  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: e\._M$l  
v.53fx  
template < typename Tp > \rY\wa  
class constant_t W/.n R[!  
  { Xdh@ ^`  
  const Tp t; m A('MS2  
public : 3uL$+F  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ,U~in)\ U  
template < typename T > \j4!dOGZ  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Rl'xEtaN  
  { JyePI:B&)j  
  return t; #n+sbx5~7  
} lNMJcl3  
} ; p.5 *`, )  
Ym#io]  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 AMN`bgxW  
下面就可以修改holder的operator=了 uT Y G/O  
CoV @{Pi  
template < typename T > Yc5<Y-W  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const }tJMnq/m($  
  { -|P7e  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); KVHK~Y-G  
} ]UrlFiR  
$#_^uWN-M  
同时也要修改assignment的operator() /U>8vV+C  
`FK qVd  
template < typename T2 > )>]SJQ!k  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } N@"e^i  
现在代码看起来就很一致了。 r#d]"3tH  
kdMB.~(K=  
六. 问题2:链式操作 JEfhr  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ~]BR(n  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 sA }X)aP  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 NJKk\RM@7  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 1?r$Rx<R  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct =|d5V%mK  
R=W$3Ue~,  
template < typename T > .yb8<qs  
struct result_1 4-\4G"4  
  { Koz0Xy  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; M+4S>Sjw  
} ; r<*Y1;7H'  
72y!cK6  
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: G+iJS!=  
"?YpF2pD  
template < typename T > vf`]  
struct   ref }J=zO8OL  
  { l> >BeZ  
typedef T & reference; N mN:x&/  
} ; XB%`5wwd  
template < typename T > ,aa %{  
struct   ref < T &> =PoPp  
  { s'@@q  
typedef T & reference; @T-}\AU  
} ; b;I!Cy D  
&J=x[{R  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: .gI9jRdKw  
,-BZsZ0~  
template < typename T > q5w)i  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const I q47^  
  { t aOsC! Bp  
  return l(t) = r(t); N?Ss/by8Sg  
} ;}k_2mr~  
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。 3K_!:[  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ..^,*  
c>Ljv('bj  
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 B Zw#ACU  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: upH%-)%'  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 @aGS~^U h  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ,<-a 6  
最后的布局是: z~a]dMs"(P  
                Add ZZ6F0FLXJ  
              /   \ fI0L\^b%  
            Divide   5 YJwz*@l  
            /   \ FkT % -I  
          _1     3 Xq%!(YD|  
似乎一切都解决了?不。 ?|Mmz@  
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。 RbNRBK!{  
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。 cl-i6[F  
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: wwmODw<tT  
%x7l`.) N  
template < typename Right > x]U (EX`t$  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const #$%gs]  
Right & rt) const Sq==)$G  
  { -/&6}lD  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); k .l,>s`!  
} |wj/lX7y  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 rQ$A|GJL  
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。 W.,J'  
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。  g^E n6n)  
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。 (jYs_8;  
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。 Dl/_jM  
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? \9k{"4jX\  
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: tg5jS]O  
$Y0bjS2J  
template < class Action > @;,O V&XYn  
class picker : public Action (A &@ <  
  { h?YjG^'9  
public : C12 7he  
picker( const Action & act) : Action(act) {} HNuwq\w  
  // all the operator overloaded MgMLfgt"V  
} ; v981nJ>w,  
|2 wff?  
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。 n8G#TQrAE  
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: 1I^Sv  
X7c*T /  
template < typename Right > 16G v? I h  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const FVQWz[N  
  { \ bT]?.si  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); '7*=m^pc  
} Em"X5>;4  
F5<{-{Ky  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > dju&Ku  
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。 A^p $~e\)  
=;/h{ t  
template < typename T >   struct picker_maker \+AH>I;vO  
  { My`%gP~%g  
typedef picker < constant_t < T >   > result; .RWBn~b#I  
} ;  xBG1up<z  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > : }IS=A  
  { L2h+[f  
typedef picker < T > result; \4p<;$'  
} ; BVNh>^W5B  
v/haUPWF\  
下面总的结构就有了: XbOL/6V ^[  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 BmJ?VJ}Y  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 5#F+-9r  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ?3Fo:Z`@F  
至此链式操作完美实现。 N+V-V-PVk  
68!fcK  
;hZ@C!S:  
七. 问题3 sq^"bLw  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 (os7Q?  
;i#gk%- 2  
template < typename T1, typename T2 > ]/'] {*T1  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C/Z"W@7#;  
  { <FK><aA_i*  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); fytx({I .a  
} ^>p [b  
)AoFd>  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:  k WtUj  
.2P?1HpK  
template < typename T1, typename T2 > X m3t xp#  
struct result_2 F1=+<]!  
  { <<1oc{i  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 1m)/_y~1 k  
} ; / fq6-;co+  
!tdfTf$  
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? 1W g8jr's  
这个差事就留给了holder自己。 lBdF9F<  
    K0g:Q*J-  
,H?p9L; qp  
template < int Order > >cNXB7]E>  
class holder; 4Dia#1$:J  
template <> v^pP& <G  
class holder < 1 > dL` +^E>  
  { #0D.37R+k  
public : `[&2K@u  
template < typename T > pQY>  
  struct result_1 wVOL7vh  
  { .[fz x`  
  typedef T & result; eNFUjDm  
} ; DV\ei")  
template < typename T1, typename T2 > '5U$`Xe1  
  struct result_2 0?xiGSZV  
  { C#&6p0U  
  typedef T1 & result; )''wu\7A)'  
} ; o z{j2%  
template < typename T > u&XkbPZ%4c  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const H@ms43v\  
  { %},G(>  
  return (T & )r; Wt fOE@h  
} rb'GveW[  
template < typename T1, typename T2 > P{!:pxu[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const }GDG$QI]K&  
  { +[ /r^C  
  return (T1 & )r1; 8M9\<k6  
} t1{}-JlA  
} ; #cG479X"  
|S:!+[  
template <> FT>~ES]cQd  
class holder < 2 > FraW6T}_  
  { )K>@$6H +2  
public : 78CJ  
template < typename T > Lu39eO6  
  struct result_1 6QXQ<ah"  
  { q)ql]iH  
  typedef T & result; kO_XyC4(  
} ; H#6^-6;/  
template < typename T1, typename T2 > ;nKHm  
  struct result_2 ?_>^<1I1  
  { kdh9ftm*\  
  typedef T2 & result; -5v.1y=!L  
} ; 7b,,%rUd  
template < typename T > !5%5]9'n@*  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ]Y&)98  
  { +c8AbEewg  
  return (T & )r; KzX ,n_`an  
} $7&l6~sMQ  
template < typename T1, typename T2 > r`R~{;oT  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const `m 3QT3B  
  { V9j1j}  r  
  return (T2 & )r2; ^I<T+X+<  
} `XSc >  
} ; mzE$aFu8  
TDFO9%2c  
M2E87w  
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> >。 gMBQtPNM  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Ivt} o_b*  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: aaz"`,7_  
vdT+,x`  
return l(i, j) = r(i, j); ^jha:d  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) x`+ l#  
uOl(-Zq@  
  return ( int & )i; hK39_A-  
  return ( int & )j; qE`:b0FT  
最后执行i = j; =Esbeb7P  
可见,参数被正确的选择了。 ri<'-wi  
qTTn51  
JC&6q >$  
#K#Mv /  
!jAWNK6  
八. 中期总结 <,@H;|mZ  
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: n4WSV  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 6mBDd>`0  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Qb?y@>-[  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 9eGCBVW:*  
]D{c4)\7C|  
gj[ >p=Wn  
AJ\VY;m7F  
3V/_I<y  
gp$EXJ=  
九. 简化 a: yB%:2  
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。 ?-8y4 Ex  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 rT flk  
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: v~V;+S=gz  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 tg7C;rJ  
  +-*/&|^等 n5egKAgA  
2. 返回引用。 [xtK"E#  
  =,各种复合赋值等 ZI58XS+  
3. 返回固定类型。 5;F P.{+  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) uX<+hG.n}  
4. 原样返回。 wTTTrk  
  operator, ezcS[r  
5. 返回解引用的类型。 \|eJJC  
  operator*(单目) Mx/h?}u;  
6. 返回地址。 |?x^8e<*  
  operator&(单目) v#<\:|XAg  
7. 下表访问返回类型。 [as-3&5S  
  operator[] .Lojzx  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Job/@> ;  
  operator<<和operator>> N@cMM1  
nU} ~I)@V  
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。 @Pxw hlxa  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: *he7BUO  
2;~KL-h0TK  
template < typename Left > cy1\u2x_`  
struct value_return z@!^ow)`J  
  { T(Y}V[0+  
template < typename T > WYSck&9  
  struct result_1 R'G'&H{N  
  { @<vF]\Ce  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Sdgb#?MR|  
} ; X,>(Y8  
5{')GTdX>  
template < typename T1, typename T2 > &bB6}H(  
  struct result_2 $!a?i@  
  { M'^(3#ZU  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; k?^%hO>[  
} ; cICHRp&&  
} ; iH[E= 6*  
9n_ eCb)H  
ZR1+ O 8  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait  \C|;F  
4w@v#H@  
下面我们来剥离functor中的operator() NeY"6!;k  
首先operator里面的代码全是下面的形式: rW[SU:  
0[lS(K  
return l(t) op r(t) u/ }xE7G  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) N].4"0Jv-D  
return op l(t) y0;,dv]  
return op l(t1, t2) fb /qoZ  
return l(t) op B9wp*:.  
return l(t1, t2) op Q5g,7ac8L  
return l(t)[r(t)] pNuqT*  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 9KXym }  
=Qyqfy*@D?  
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: -=}b;Kf -  
单目: return f(l(t), r(t)); H;qJH1EdD  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); C+`xx('N9  
双目: return f(l(t)); ?k"0w)8  
return f(l(t1, t2)); 9-b 8`|s  
下面就是f的实现,以operator/为例 Ex 6o=D2  
dnix:'D1  
struct meta_divide NJ<N%hcjK  
  { 6Hda]y  
template < typename T1, typename T2 > 2@fa rx:  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) A hR0zg  
  { pOKeEW<q  
  return t1 / t2; )qmFK .;%  
} N^lAG"Jao[  
} ; {b2 aL7  
:v_w!+,/  
这个工作可以让宏来做: w m19T7*L  
0:. 6rp  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ #J\s%60pt  
template < typename T1, typename T2 > \ V#NtBreN  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; rfX=*mjt  
以后可以直接用 TQ?#PRB  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) "(<%Ua  
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 )&Mq,@  
(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。。。) /,X7.t_-  
y=#j`MH{>  
g**5z'7  
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 0TmZ*?3!4  
YIO.yN"0  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > /w0w* n H  
class unary_op : public Rettype Si]X rub  
  { dkpQ ZXi9%  
    Left l; 3 &Sp@,  
public : 1) 'Iu`k/  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} !O8.#+  
9ZhDZ~)p,  
template < typename T > i+I0k~wY  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $C$ub&D ~"  
      { jccOsG9;_  
      return FuncType::execute(l(t)); 3[.3dy7,Z  
    } [8TS"ph>  
.'&V#D0  
    template < typename T1, typename T2 > 2 ZK%)vq0  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bLco:-G1E1  
      { L?Cjo4xS  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); p jd o|  
    } (Igu:=  
} ; KJX>DL 9\  
zQ_z7FJCB  
a MsJO*;>  
同样还可以申明一个binary_op 2qjyFTT  
%0zS  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ` .$&T7  
class binary_op : public Rettype ']h IfOD"r  
  { !?b/-~o7S  
    Left l; 'B,KFA<  
Right r; },s_nJR:8  
public : E<k ^S{  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 7gr^z)${J  
W"t"X ~T3  
template < typename T > w&5/Zh[~~L  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q~M2:SN@X  
      { +|0 t  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); O+b6lg)q  
    } !=y Q)l2  
kP?_kMOx  
    template < typename T1, typename T2 > TL'0T,Jo  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const cWM:  
      { O"iak  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ~ aA;<#  
    } +99Bi2H}o  
} ; h1-Gp3#  
[8z&-'J=  
#a'r_K=ch)  
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 U!Mf]3  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ~of,,&  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) T%~SM5  
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。 6]ZO'Nwo  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! G B&:G V  
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。。。 x_W3sS]ej  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 #j.FJFGX  
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) %6HX*_Mr&  
下面是修改过的unary_op 5*1#jiq  
_D JCsK|  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > `;/XK,m-  
class unary_op gwq`_/d}  
  { dm& /K 4c  
Left l; 7_%2xewV|  
  Fv@tD4I>  
public : ,Z5Fea  
3.FR C  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 7UDq/:}Fo  
)cKjiXn  
template < typename T > e96#2A5f  
  struct result_1 }Aw47;5q;  
  { ])UwC-l  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; +4HlRGH  
} ; 2rmNdvvrk  
x{?sn  
template < typename T1, typename T2 > M}KZG'7  
  struct result_2 8JP6M!F#  
  { QoWR@u6a  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 'e85s%ru  
} ; ;AJ< LC  
om>VQ3  
template < typename T1, typename T2 > r,"7%1I  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x G^f  
  { Vmtzig3w[  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); o$t &MST?i  
} IX.sy  
>j:|3atb  
template < typename T > qCQu^S' iD  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .jaZ|nN8`  
  { %",ULtZ+  
  return OpClass::execute(lt(t)); >>j+LRf*  
} #fN/LO  
| @ *3^'  
} ; sS|<&3  
aP_3C_  
mYzcVhV  
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 E[ 0Sst x  
好啦,现在才真正完美了。 |eF.ZC)QWh  
现在在picker里面就可以这么添加了: RQ|?Ce",  
#w;;D7{@m  
template < typename Right > CWBbSGk  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const M/l95fp   
  { =EWD |<  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); d=F)y~&'  
} GZS{&w!  
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。 jzQ I>u  
]`K[W&  
8;0 ^'Qr8  
xY+A]Up|w  
GBW 7Y  
十. bind soDfi-2o3  
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。 {o {#]fbO%  
先来分析一下一段例子 QU,?}w'?d  
C`pan /t  
PK8V2Ttv  
int foo( int x, int y) { return x - y;} .jCk#@+  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 y/H8+0sEk  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Rn8#0%/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。 %![4d;Z%x  
我们来写个简单的。 pRmEryR(U  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: F; 0Dp  
对于函数对象类的版本: 9a-]T=5Ee  
w2' 3S#nZ  
template < typename Func > ~O8] 3+U  
struct functor_trait ^,>}%1\  
  { ^T=5zqRD  
typedef typename Func::result_type result_type; I ;l`VtD  
} ;  r^e-.,+  
对于无参数函数的版本: RBPYG u'6B  
JLt{f=`%F  
template < typename Ret > ^g\h]RD}  
struct functor_trait < Ret ( * )() > V` U/'N-ay  
  { Xp.|.)Od  
typedef Ret result_type; V.+DP  
} ; i;gw= Be  
对于单参数函数的版本: {XyG1  
*%;6P5n%  
template < typename Ret, typename V1 > 5QNBB|X@  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > l8eT{!4  
  { +ESX.Vel  
typedef Ret result_type; *'s&/vEy  
} ; Z5 w`-#  
对于双参数函数的版本: ^o,y5 ,  
 ;I[ .  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > jD$;q7fB  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > _ak.G=  
  { Uzy ;#q  
typedef Ret result_type; }x>}:"P;W  
} ; &?&'"c{;m  
等等。。。 XT\Td}>  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy )WzGy~p8K  
x A@|I#  
template < typename Func > i+kFL$N  
struct func_return O(b"F? w  
  { 3( >(lk  
template < typename T > g9RzzE!  
  struct result_1 N^)<)?  
  { UXXqE4x  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; e<&_tx   
} ; 3uB=L 7.  
Nn~tb2\vk  
template < typename T1, typename T2 > My`josJ`Pb  
  struct result_2 XY&]T'A  
  { ZdJVs/33Vn  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [J[ysW})W  
} ; NXC~#oG  
} ; "H/2r]?GT  
E1mI Xd;.  
xF\}.OfWG  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 b6rzHnl{  
3}.mp}K 5  
template < typename Func, typename aPicker > ][T9IAn  
class binder_1 )j)y5_m  
  { *)}Ap4[  
Func fn; R(n0!h4  
aPicker pk; o}j_eH l{  
public : + 3~Gc<OO  
$A5B{2  
template < typename T > .j+2x[`l  
  struct result_1 mYsuNTx!.  
  { =l?"=HF  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; \6nQ-S_  
} ; 8 H$@Xts  
oK(W)[u  
template < typename T1, typename T2 > VygXhh^7\  
  struct result_2 GT1 X  
  { O#uaGziFf  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; l72i e  
} ; _z_3%N  
ZQJw2LAgO  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} qU /Wg  
|n-a\  
template < typename T > eF gb6dSh  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >k&lGF<nl  
  { D; 35@gtj  
  return fn(pk(t)); *6\`A!C  
} zN 729wK  
template < typename T1, typename T2 > F~uA-g  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const p1`'1`.3  
  { ~n]2)>6  
  return fn(pk(t1, t2)); ! A ydhe  
} #/ gme  
} ; *Tlws  
%lqG*dRx0  
BR0p0%  
一目了然不是么? \Vhp B   
最后实现bind Ms$7E  
  _c7  
s'fcAh,c6  
template < typename Func, typename aPicker > '=G<)z@k  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) uBL~AC3>O  
  { /v5g;x_T  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Q/9vDv  
} ~?8 x0  
]qP}\+:  
2个以上参数的bind可以同理实现。 5F_:[H =   
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 gCBZA;/  
!?>p]0*<  
十一. phoenix hcqmjqJ  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Zv7$epDUz  
0_xcrM  
for_each(v.begin(), v.end(), 3E2.v5*  
( 2*",{m  
do_ PFn[[~5V  
[ cd%g]T)#1  
  cout << _1 <<   " , " x`|tT%q@l  
] :aFpz6<  
.while_( -- _1), =rtA{g$)+  
cout << var( " \n " )  Vgb>3]SU  
) 7J_f/st  
); x[uXD  
l?<z1Acd&  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: (/P&;?j  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor YV!V9   
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 I z=w2\r  
那么我们就照着这个思路来实现吧: DO,&Foh\  
,ce^"yG  
/>I8nS}T  
template < typename Cond, typename Actor > YbBH6R Zr  
class do_while &-)Y[#\J  
  { o 0 #]EMr  
Cond cd; O)Dw<j)  
Actor act; ~ai' M#  
public : < 3+&DV-<N  
template < typename T > ]mT} \b  
  struct result_1 :Ty*i  
  { =]mx"0i[  
  typedef int result_type; e(% Solkm?  
} ; cQ ;Ry!$  
+rO<'H:umJ  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} (eE}W~Z  
,ST.pu8N.  
template < typename T > 05LQh  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const g*imswj7  
  { 7Cp_ 41._  
  do cW^) $>A  
    { G6bg ~V5Q:  
  act(t); To? bp4  
  } G")EE#W$}  
  while (cd(t)); X[Gk!d r#  
  return   0 ; 0\^2HjsJ  
} ;@s~t:u  
} ; /\I%)B47^9  
V *y  
B;je|M!d  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 80>!qG  
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。 Y. tFqzo3  
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。 2/N*Uk 0  
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。 )Dpt<}}\  
下面就是产生这个functor的类: -s "$I:v  
]arskmB]  
&JM;jS z  
template < typename Actor > oF^hq-xcP  
class do_while_actor MCG~{#`  
  { >g2.z>  
Actor act; 6^u(PzlA|~  
public : [i#Gqx>'w  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} N\&;R$[9:  
Y\\nJuJo  
template < typename Cond > Ls*=mh~IY  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; X;>} ;LiK  
} ; mj|9x1U)  
qEz'l'%(  
U8z"{  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 y@JYkp>I  
最后,是那个do_ ZfikNQU9r  
r!iuwE@  
S`KCVQ>V  
class do_while_invoker k<qH<<r*  
  { Z+7S,M  
public : :h~!#;w_  
template < typename Actor > "r+<=JU>OV  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const u;}B4Rx  
  { J< M;vB)  
  return do_while_actor < Actor > (act); V1;-5L75  
} ;d40:q<  
} do_; L9)&9 /f  
4iW 2hV@m  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? iKY&gnu"  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 &r%3)Z8Et  
最后来说说怎么处理break和continue V|7CYkB8  
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。 v%[mt` I  
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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