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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda h<*l=`#  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 z9$x9u  
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, q[]!V0Ek10  
$JTy`g0>x  
n@BE*I<"  
+1p>:cih  
  class filler 2 G_*Pqc  
  { }H{{@RU  
public : 1vu4}%nD  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} h*hV  
} ; yXNE2K  
pFSVSSQRV|  
<Ebkb3_  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: hQBeM7$F_  
0$,Ag;"^?  
I TJ>[c]x  
`sN3iD!@R  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); n?pCMS|  
mW 5L;>  
G=3/PYp  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 H/Goaf%  
t1B0M4x9  
6mEW*qp2F  
`q eL$`  
二. 战前分析 W.\HfJ74  
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。 i#1T68y}  
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 P58U8MEG  
rK~362|mo  
K 3&MR=#^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 );  b6S86>  
  /* --------------------------------------------- */ %kJ:{J+w]  
vector < int *> vp( 10 ); j&fr4t3  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); |1 is!leP  
/* --------------------------------------------- */ -baGr;,Cu  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ,-c(D-&  
/* --------------------------------------------- */ OP2!lEs  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); SBjtg@:G0n  
  /* --------------------------------------------- */ HtEjM|zj  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 8Mg4y1)RU  
/* --------------------------------------------- */ /Fh"Gl^  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); qPE(Lt1  
VR_+/,~  
Q|gun}  
D5T\X-+]O  
看了之后,我们可以思考一些问题: ; Z61|@Y  
1._1, _2是什么? ]-%ZN+  
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。 ]rn!+z  
2._1 = 1是在做什么? lIzJO$8cM  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 [p!C+ |rro  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 gKb4n Nt  
^Sy\<  
l$,l3  
三. 动工 2t[c^J  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: g,y`[dr  
Jkm\{;  
 2WE   
I6y&6g  
template < typename T > yc]ni.Hz  
class assignment 0 nWV1)Q0=  
  { rxa"ji!)  
T value; v_c'npC  
public : <mY`<(bc  
assignment( const T & v) : value(v) {} {,APZ`q|  
template < typename T2 > c#"\&~. P  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } N>ct`a)BD/  
} ; w,3`Xq@  
-#gb {vj  
ZFW}Vnl  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 {K3\S 0L  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment dN |w;|M  
//ZB B,[@  
tx5_e [  
308w0eP  
  class holder ?]9uHrdsN}  
  { .[ 1A  
public : Q=PaTh   
template < typename T > 7U.g4x|<  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const  N%r}0  
  { 7=QV^G  
  return assignment < T > (t); D4'XBXmb  
} f!LZT!y  
} ; crgYr$@s?  
[b#jw,7  
0BaL!^>  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: j{U-=[$'  
'R]Z9h  
  static holder _1; M5ZWcD.1  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 _hh|/4(  
xo@N~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); %m+MEh"b5  
而不用手动写一个函数对象。 m\Tq0cT$  
$d8A_CUU  
n;Iey[7_E`  
['s_qCA[  
四. 问题分析 mH{cGu?  
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。 lf|^^2'*2<  
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。 uhc0,V;S  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 G=nFs)z  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 :!}zdeRJ  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 lC_zSmT  
Cg{$$&_(Hj  
五. 问题1:一致性 FJU)AjS~  
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?| ^ w&TTo(  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 \o % ES  
t91CxZQ^s  
struct holder 3&y u  
  { 3@"VS_;?  
  // iL,3g[g  
  template < typename T > rXm!3E6JL  
T &   operator ()( const T & r) const A\# ? rK  
  { <BU|?T6~  
  return (T & )r; 'h= >ej*  
} q!ZmF1sU  
} ; ]#:xl}'LS  
w x,;  
这样的话assignment也必须相应改动: 1|. 0]~0  
r?X^*o9  
template < typename Left, typename Right > w5*18L=O\  
class assignment ,o}[q92@w  
  { I^ >zr.z A  
Left l; -+PPz?0  
Right r; H~G=0_S  
public : CqX%V":2  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}  aZ0H)  
template < typename T2 > \!^o<$s.G  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Aj`4uFhiL  
} ;  C|lMXp\*  
unX^MPpw  
同时,holder的operator=也需要改动: }jk^M|Z"Oz  
>{??/fBd-  
template < typename T > >b$<lo  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ;< ][upn  
  { dY|jV}%T  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); hqds T  
} _ x'StD  
<Q kfvK]Q  
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。 #-f^;=7  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 (gmB$pwS  
i,<-+L$z  
return l(rhs) = r; U)PumU+z$u  
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。 0Gs]>B4r/  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: b gD Dys  
3AL.UBj&}  
template < typename Tp > $I/p6  
class constant_t ueg X  
  { iB,*X[}EqG  
  const Tp t; U^YPL,m1  
public : 8)tyn'~i  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} .cabw+& 7  
template < typename T > <5#e.w  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const :_H88/?RR  
  { *&PgDAQ  
  return t; n^%u9H  
} vJ'ho  
} ; s6]f#s5o  
~k%\ LZ3s  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 )~n}ieS  
下面就可以修改holder的operator=了 ' FK"-)s  
Wm,,OioK  
template < typename T > fE:2MW!)*  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const [5 V  
  { z7_./ksQ  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); jl@8pO$  
} <>:kAT,sP  
M@K[i*e  
同时也要修改assignment的operator() 5a~1RL  
I|5OCTu  
template < typename T2 > onlyvH4  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } /PCQv_Y&,/  
现在代码看起来就很一致了。 yh)q96m-V=  
o&O!Ur  
六. 问题2:链式操作 `2oi~^.  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 @hvq,[   
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。 w&gHmi  
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。 hJ@nW5CI  
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。 ^v'Lu!\f  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct {8MF!CG]  
9e5UTJ  
template < typename T > PA/6l"-`3  
struct result_1 b1OB'P8  
  { DNy)\+[  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; # 9t/j`{  
} ; @e7+d@ O<  
nr^p H.  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: vKt_z@{{L  
;4bu=<%  
template < typename T > 8dH|s#.4um  
struct   ref N#:"X;  
  { gc=e)j@  
typedef T & reference; 6xe |L  
} ; ep!.kA=\  
template < typename T > (`p(c;"*C!  
struct   ref < T &> /$=^0v +  
  { uprQy<I@  
typedef T & reference; Ame%:K!t  
} ; `jHGNi  
fjFy$NX&>  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: bsm,lx]bH^  
qrkT7f  
template < typename T > [ n2udV  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const +=_Pl7?  
  { 7`}z7nk  
  return l(t) = r(t); P33E\O  
} kYAvzuGRb  
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。 nGVqVSxKT  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 9PAp*`J@kr  
UPYM~c+}  
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 bq O"k t  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Kf4z*5Veqr  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 !iw 'tHhR  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ^~Sn{esA  
最后的布局是: f+V':qz  
                Add "->:6Oe2   
              /   \ B (falmXJ  
            Divide   5 ||V:',#,W  
            /   \ -eMRxa>  
          _1     3 qAS^5|(b[  
似乎一切都解决了?不。 Nt8(  
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)DE,  
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。 [XXN0+ /  
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: W<Lrfo&=Y]  
g$b*#  
template < typename Right > .IXwa,  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const y#+o*(=fRE  
Right & rt) const ?la_ +;m  
  { f#5JAR  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 8=~>B@'  
} ShpnFuH  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 lI 1lP 1  
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。 lNb\^b  
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。 ={^#E?  
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。 oK6lCGM5  
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。 tOw 0(-:iq  
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? S2)S/ nf  
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: _LNPB$P  
7;NV 1RV  
template < class Action > 2#3R]zIO  
class picker : public Action u*{ _WL[(  
  { .a*$WGb  
public : 1' m $_  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 9f\8oJQ  
  // all the operator overloaded ^v-'=1ub?  
} ; 8:xo ~Vc  
pC-OZ0  
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。 =f!M=D  
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: ]aNnY?qW5  
<Z' hZ  
template < typename Right > lG9ARRy(=  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const b U NYTF{  
  { #=(op?]  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); _GqE'VX  
} 1!3kAcBP  
+`8)U3u0  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > "N]o5d   
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。 wVDB?gy%#  
: qRT9n$  
template < typename T >   struct picker_maker P~e$iBH'  
  { dU6LB+A  
typedef picker < constant_t < T >   > result; I0K!Kcu5Iu  
} ; pm\X*t}L  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > }eM<A$J  
  { moR2iyO_  
typedef picker < T > result; Ib!rf:  
} ; RWFf-VA?  
7-I>5 3@  
下面总的结构就有了: VU9P\|c@<  
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。 Cw $^w  
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。 \F~Cbj+'Nu  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 .5;LL,S-  
至此链式操作完美实现。 Jr)`shJ"  
Q/)ok$A&  
m7vxzC*  
七. 问题3 'hO;sL  
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。 `aL|qyrq#  
w9$8t9$|  
template < typename T1, typename T2 > /T)n5X  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const acQN pT  
  { ; ,jLtl  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ~qxXou,J  
} Y&+_p$13  
aG_O N0g  
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: :)95 b fa.  
mwH!:f  
template < typename T1, typename T2 > J"/z?!)IB  
struct result_2 PMs_K"-K  
  { ]31XX=  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Xe;(y "pR  
} ; 8Ql'(5|T  
bs EpET  
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? W'h0Zg  
这个差事就留给了holder自己。 S.|kg2  
    AYIz;BmWy  
Ir"Q%>K0f  
template < int Order > m\M+pjz  
class holder; o MkY#<Q}  
template <> 3n(gfQo-o  
class holder < 1 > ggc?J<Dv  
  { w/5^R  
public : D"4&9"CU  
template < typename T > V9u\;5oL  
  struct result_1 9zYiG3 d  
  { NjN?RB/5  
  typedef T & result; L8wcH  
} ; @[tV_Z%,b  
template < typename T1, typename T2 > 6F.7Ws <  
  struct result_2 \K~fRUo]=c  
  {  ;c Co+(  
  typedef T1 & result; aroVyUs3j  
} ; 9<h]OXv  
template < typename T > &4&33D  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const .#55u+d,  
  { 4z%#ZIy3   
  return (T & )r; rn:zKTyhw  
} !L. K)9I  
template < typename T1, typename T2 > dP7Vs a+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ?4[Oh/]R  
  { SiqX1P  
  return (T1 & )r1; }BdVD t  
} dIpW!Pj^  
} ; 8+ F}`lLA  
D`:d'ow~KQ  
template <> 5%?b5(mnD  
class holder < 2 > RefRoCD1  
  { G yAgPz  
public : U5CPkH1  
template < typename T > Ldhk^/+  
  struct result_1 1Uemsx%'k  
  { q7f;ZK=f  
  typedef T & result; +O$:  
} ; N1N{Ol'  
template < typename T1, typename T2 > 'K`Rbhy  
  struct result_2 ~,*YmB=Z  
  { T<+ht8&M8  
  typedef T2 & result; #3K,V8(  
} ; [AZ aT  
template < typename T > q@!'R{fu  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const "WbVCT'i  
  { g(1B W#$  
  return (T & )r; gFs/012{  
} @>fO;*  
template < typename T1, typename T2 > sCtw30BL  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 7e c0Xh1  
  { p/k<wCm6  
  return (T2 & )r2; / $9 :L  
} ^+%tlX_+.  
} ; f-3'D-{EKt  
Cb{A:\>Q{  
$HBT%g@UN  
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> >。 juMxl  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: tpa^k  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: hB7pR"P  
^0~c 7`k`V  
return l(i, j) = r(i, j); !/6\m!e|1R  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) TD{=L*{+  
YWRE&MQ_  
  return ( int & )i; w=D%D8 r2  
  return ( int & )j; UV']NH h  
最后执行i = j; lH)em.#  
可见,参数被正确的选择了。 #~4{`]W6  
vXWsF\g  
slge+xq\J  
%l:|2s:  
M U?{?5  
八. 中期总结 xaWGa1V'z  
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: h41$|lonU%  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Z>x7|Q3CX  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 c.(Ud`jc  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ZD)0P=%  
6Q2or n[  
,2,SG/BB  
XLZ j  
B:?#l=FL  
df4sOqU  
九. 简化 U=F-] lD  
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。 %6A-OF  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 < TR/ `  
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: my ;  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ik2- OM  
  +-*/&|^等 &[5n0e[  
2. 返回引用。 `RL,ZoYuu  
  =,各种复合赋值等 *D?((_+  
3. 返回固定类型。 [,<\RviI  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) (Ffb&GL  
4. 原样返回。 ZcMj=#i  
  operator, Kc%n(,+%"  
5. 返回解引用的类型。 ovd^,?ib  
  operator*(单目) e&$p-0DmT|  
6. 返回地址。 9H h~ nR?  
  operator&(单目) X`yNR;>  
7. 下表访问返回类型。 .!JMPf"QEI  
  operator[] 6z#lN>Y-`  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 u0XP(d H  
  operator<<和operator>> Dac ^*k=D  
1C_'H.q<=  
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。 :[Qp2Gg O\  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: R}DX(T,K  
x.b; +p}=  
template < typename Left > $ViojW>  
struct value_return 4}Q O!(  
  { '7xxCj/*  
template < typename T > ':l"mkd+`  
  struct result_1 f?%qUD_#  
  { `'p`PyMt`  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; rI0)F  
} ; rIeM+h7Wn  
:E>&s9Yj?  
template < typename T1, typename T2 > ybZ}  
  struct result_2 ]alh_U  
  { [_WI8~g Y  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; g4N%PV8  
} ; jHAWK9fa  
} ; /M3y)K`^  
ku{XW8  
cz2,",+~  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait \O kc5;kB2  
S dIGU[fm  
下面我们来剥离functor中的operator() j%pCuC&"  
首先operator里面的代码全是下面的形式: =/6p#d*0  
M^z=1YrMd  
return l(t) op r(t) dh&W;zs  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 2m_'z  
return op l(t) 1"}B]5!  
return op l(t1, t2) br0u@G  
return l(t) op p?Ed- S  
return l(t1, t2) op sFLcOPj-%  
return l(t)[r(t)] B?SNea,I4  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] k}D[Hp:m  
_yj1:TtCNT  
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: 4,2(nYF  
单目: return f(l(t), r(t)); oW^k7 #<e}  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ~xS@]3n=  
双目: return f(l(t)); jCzGus!rM  
return f(l(t1, t2)); ZA0i)(j*Mn  
下面就是f的实现,以operator/为例 5U%MoH  
"H>.':c"+3  
struct meta_divide hG= k1T%=  
  { eSl]8BX_  
template < typename T1, typename T2 > 9C_*3?6  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 7))\'\  
  { %X;7--S%?g  
  return t1 / t2; Iz#yQ`  
} %yp5DD}|  
} ; NZ>7dJ  
CoU3S,;*  
这个工作可以让宏来做: =HVfJ"vK  
R|iEvt  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ - yoAxPDW  
template < typename T1, typename T2 > \ [|4}~UV  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; AHwG<k  
以后可以直接用 7Rnm%8?T  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) F\5X7 ditD  
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 WSQ[.C  
(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。。。) {O)YwT$`  
MY!q%  
SSE3tcRRl  
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 pprejUR  
czI{qi5N  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > mj@31YW  
class unary_op : public Rettype XYjcJ  
  { +0J@y1  
    Left l; |xh&p(  
public : Z==!C=SBv  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} GM](=|F  
s`"OM^[-  
template < typename T > mzGjRl=O  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `mzb(b E  
      { 4QE=f(u;h  
      return FuncType::execute(l(t)); IZ*}idlkn/  
    } Z`Ax pTl  
' WQdr(  
    template < typename T1, typename T2 > <FUon  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D*\v0=P'?  
      {  R:~(Z?  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ?q _^Rj$  
    } zG#wu   
} ; Q&xjF@I  
zsDocR   
daslaa_A  
同样还可以申明一个binary_op ;WD,x:>blO  
f^p^Y F+  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > EUy(T1Cl&&  
class binary_op : public Rettype #--olEj!  
  { O|I+],  
    Left l; $Jp~\_X  
Right r; XA)'=L!^  
public : mG2VZ>  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} N5? IpE  
llq*T"7  
template < typename T > ,}0$Tv\1  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #{$1z;i?f  
      { sw$2d  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); H\E7o" m  
    } %X>FVlPm  
gO='A(Y  
    template < typename T1, typename T2 > WULAty  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f#$|t>  
      { R_1qn  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ~U$":~H[  
    } )JhT1j Qc  
} ; SO;N~D1Z6  
2no$+4+z  
o5swH6Y.)J  
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 iA'As%S1  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 bO3GVc+S  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) dU]/$7  
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。 H(|AH;?ou  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! F_=1;,K%  
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。。。 I{ ryD -!  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ?mx\eX{  
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) -\#lF?fzb  
下面是修改过的unary_op &gn-Wb?  
"uKFOV?j&  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > B+] D5K  
class unary_op E!J=8C.:  
  { 8#X_#  
Left l; >2b`\Q*<  
  rp's  
public : m\ S\3n  
JoZ(_Jh%m  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} *fnvZw?  
 $dQIs:  
template < typename T > d'"r("w#  
  struct result_1 E{y1S\7K  
  { <*(^{a. O  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; :,S98z#  
} ; oC*=JJe,  
gL3iw!7  
template < typename T1, typename T2 > Pbn!KX~F~  
  struct result_2 W:`#% :C  
  { @gY\;[#.  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Eectxyr?;N  
} ; vXv;1T  
[AS}RV  
template < typename T1, typename T2 > dJ ~Zr)>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const lCIDBBjy^  
  { kn"q:aD  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); !'G~k+  
} "Sridh?  
bT )]'(Xy  
template < typename T > Xg7|JS!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6N~q`;p0  
  { AjkW0FB:1  
  return OpClass::execute(lt(t)); V'DA[{\*  
} "OmD@ EMT  
?o*I9[Z)  
} ; PuL<^aJ  
Z=?aEU$7  
S`!-Cal`n  
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 -!e7L>w  
好啦,现在才真正完美了。 vLT0ETHg6  
现在在picker里面就可以这么添加了: ZnW@YC#9  
g}x(hF  
template < typename Right > YXW%]Uy+  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const F$V/K&&W  
  { !do?~$Og  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); +B}0=Ex$t  
} ][&9]omB  
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。 o0bM=njok  
BU|#e5  
HKDID[d0  
Yg9joNBh  
@? c2)0  
十. bind )h{ ]k=  
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。 =elpH^N  
先来分析一下一段例子 ZcJ\ZbE|  
K/=|8+IDL  
"Gb1K9A im  
int foo( int x, int y) { return x - y;} r^Zg-|gr  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Ztr Cv?  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 _hu")os  
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。 TZR)C P5  
我们来写个简单的。 %McE` 155  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: eWJ`$"z  
对于函数对象类的版本: *{ {b~$  
kM8{C w  
template < typename Func > v\tEVhm  
struct functor_trait PwB1]p=  
  { sEJC-$   
typedef typename Func::result_type result_type; G<|8?6bq#  
} ; @#g<IBG=*  
对于无参数函数的版本: v59dh (:`Z  
@.Ic z  
template < typename Ret > 1KM`i  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 9h4({EE2t  
  { aJ") <_+  
typedef Ret result_type; ~*A8+@ \R  
} ; 4)|8Eu[p7  
对于单参数函数的版本: kE9esC 3  
!K f#@0E..  
template < typename Ret, typename V1 > aFz5leD  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 5,-U.B}  
  { Eow_&#WW;P  
typedef Ret result_type; l vMlL5t  
} ; hCjR&ZA  
对于双参数函数的版本: L>y J  
&|3 $!S  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > uN([*'0Cg  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ojvj}ln  
  { J &pO%Q=b  
typedef Ret result_type; FCi U  
} ; Szbb_i{_ `  
等等。。。 }J">}j]/  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy TJ q~)Bm  
m< _S_c  
template < typename Func > 3 @ak<9&  
struct func_return 'u4<BQVV[  
  { }by;F9&B  
template < typename T > ^?7`;/  
  struct result_1 u/cg|]x&T  
  { a,2'+Tlo  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 8V^oP] Y  
} ; =6"2UC&  
-gSUjP  
template < typename T1, typename T2 > ])xx<5Jt4  
  struct result_2 P:30L'.=[  
  { 5?hw !  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; %?e& WLS  
} ; mEw ~yOW]M  
} ; X.hm s?]  
vnWWneeNr  
8"sb;  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 uwz)($~bp  
<Utnz)  
template < typename Func, typename aPicker > }VS5gxI1.  
class binder_1 K+;e4_\  
  { q#<^^4U  
Func fn; 0 stc9_O  
aPicker pk; JSW^dw&  
public : |B?27PD  
Re P|UH  
template < typename T > X!e[GJ  
  struct result_1 $5Xh,DOg  
  { 6d_'4B  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; yzqVz_Fi*W  
} ; { ^cV lC_  
su*'d:L  
template < typename T1, typename T2 > %Ev4]}2C1  
  struct result_2 8 7D*-Gw  
  { G6T_O  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; xuqv6b.  
} ; a)wJT`xu  
.zi_[  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}  o4|M0  
E[/\7 v\  
template < typename T > ;kY(<{2  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1v71rf&w  
  { Q_[ 3`j l  
  return fn(pk(t)); O^oWG&Y;v  
} z^'gx@YD*v  
template < typename T1, typename T2 > S:h{2{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~`aa5;Ab_  
  { .Y&)4+ckL  
  return fn(pk(t1, t2)); : Zlwp6  
} ;M)QwF1  
} ; z6*X%6,8  
r"P|dlV-  
eA E`# t  
一目了然不是么? 7S}_F^  
最后实现bind 0*f)=Q'  
[ucpd  
'.:z&gSqx0  
template < typename Func, typename aPicker > 6}d.5^7lr  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) o,_? ^'@  
  { n*2UnKaJ  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); JpXlBEio%  
} hDF@'G8F  
MF5[lK9e  
2个以上参数的bind可以同理实现。 wB.&}p9p  
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。 C{U?0!^  
&5yV xL:  
十一. phoenix H{Wu]C<@p  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: A~)D[CV  
&litXIvT>  
for_each(v.begin(), v.end(), y*qVc E  
( #d6)#:uss  
do_ hb}+A=A=+  
[ ynthDE o  
  cout << _1 <<   " , " ;lE%M  
] ?8'*,bK  
.while_( -- _1), ~"nxE  
cout << var( " \n " ) .+$ Q<L  
) 'Gj3:-xqL  
); 9Z4nAc  
RoPRQCE  
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: ]s<[D$ <,  
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 OCe!.`  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 fU/>z]K  
那么我们就照着这个思路来实现吧: )Y"+,$$>Y`  
EV]1ml k$  
hgPa6Kd  
template < typename Cond, typename Actor > ;ub;l h3  
class do_while +S o4rA*9  
  { Ayxkv)%:@)  
Cond cd; uXn1 'K<'2  
Actor act; uvkz'R=  
public : c2l@6<Ww  
template < typename T > 0XE4<U   
  struct result_1 eA2@Nkw~)  
  { %)1y AdG 8  
  typedef int result_type; CsGx@\jN  
} ; >;e~WF>+K  
Kp%2k^U  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} xi~?>f  
ekWD5,G  
template < typename T > O%Xf!4Z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d; boIP`M;  
  { ~vm%6CABM  
  do Z^3rLCa  
    { Fs9!S a7v  
  act(t); ?9 <:QE;I>  
  } aTH{'mN  
  while (cd(t)); +$ 'Zf0U  
  return   0 ; &u$Q4  
} E(>=rD/+  
} ; P3x8UR=fS  
N G+GEqx  
NcBIg:V\c  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). f%][}NN)Xr  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 6]K_m(F  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 %O|iE M  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 Ag-(5:  
下面就是产生这个functor的类: , qMzWa  
fK>L!=Q  
1m4$p2j  
template < typename Actor > ~!B\(@GU  
class do_while_actor 'OITI TM  
  { f,U.7E  
Actor act; UXJ eAE-  
public : &* M!lxDN  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} =W(Q34  
n\mO6aJ  
template < typename Cond > I9|mG'  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; <}C oQz  
} ; '$i: 2mn,  
?1~`*LE  
03$mYS_?  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 R`NYEptJ  
最后,是那个do_ t% d Z-Ym  
0yk]o5a++  
rD*jp6Cl  
class do_while_invoker 0"jY.*_EW  
  { xG~P+n7t5$  
public : ER%^!xA  
template < typename Actor > [_BP)e  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const d[iQ` YW5  
  { g|o,uD  
  return do_while_actor < Actor > (act); qU \w=  
} ` 'DmDg  
} do_; 5AFJC?   
k =>oO9`  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? .Y tKS  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 w'>pY  
最后来说说怎么处理break和continue R$R *'l  
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。 .73X3`P25  
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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