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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda !)(c_ uz  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ?1?zma S  
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, exqFwmhh  
WmRx_d_  
eL-9fld /n  
65ctxxWv1  
  class filler 9aR-kcvJIJ  
  { 9$z|kwU  
public : X&[S.$_U  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} $`Z-,AJc  
} ; AAr[xo iYp  
3YG[~o|4  
Dg$Z5`%k8  
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: . _5g<aw;  
Z. ))=w6G  
VV*Z5U@b  
TRl,L5wd-?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); e `!PQMLU  
1N_Gk&  
R7o3X,-iwn  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Gyak?.@R  
n4cM /unU  
vap,)kILF  
MqBA?7  
二. 战前分析 !TH3oLd"  
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。 *Op;].>E  
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 fAu^eS%>7  
G/nSF:rp  
?v-( :OF  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); RnN]m!"5  
  /* --------------------------------------------- */ JM-spi o  
vector < int *> vp( 10 ); cY|?iEVs)  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); pcd*K)  
/* --------------------------------------------- */ y mdZ#I-  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); $r`^8/Mq3  
/* --------------------------------------------- */ JC~L!)f  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); j9@7\N<  
  /* --------------------------------------------- */ 0,a;N%K-  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); +!'\}"q  
/* --------------------------------------------- */ 2F0@M|'  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); lLO|,  
J6eF7 fa  
8\?7k  
z+K-aj w  
看了之后,我们可以思考一些问题: iNX%Zk[  
1._1, _2是什么? h01 HX  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 Fb&Xy{kt1  
2._1 = 1是在做什么? e`pYO]Z  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 Ak`7f$z  
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。 g-0?8q5T6  
]d$:R`;  
U ~j:b{  
三. 动工 4+ BWHV  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: R36BvW0X  
:}\w2W E[  
>hkmL](^  
qB57w:J  
template < typename T > v+.  n9  
class assignment 6>rgoT)6~  
  { mRe BS  
T value; x;&01@m.  
public : #-xsAKi  
assignment( const T & v) : value(v) {} DQ '=$z  
template < typename T2 > G%{J.J41F  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; }  |,*N>e  
} ; :+%"kgJNL  
4K_rL{s0U  
'Vwsbm tY  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Zj@k3y  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Arg604V3  
~)\9f 1O{^  
A"(XrL-pV  
9yU(ei:GUo  
  class holder :6k8\{^9"D  
  { RRW/.y  
public : ~=$0=)c  
template < typename T > {E6M_qZ  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 0p"l}Fu@`  
  { < Y5pAStg  
  return assignment < T > (t); ^}JGWGib=+  
} "gD]K=  
} ; E8_j?X1  
kD&% 7Vz  
^P4q6BW  
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: ,/?7sHK-0  
Y>Oh]?  
  static holder _1; BHoy:Tp  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 K`7(*!HEb  
4+rr3 $AY  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); bXVH7Fy  
而不用手动写一个函数对象。 /.54r/FN')  
ZY_aE  
F E`4%X  
F1m 1%  
四. 问题分析 `/ W6, ]  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 -~ w5 yd  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 8+HXGqcv  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 HPz9Er  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 7R4sd  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 :{:R5d(_I  
%sd1`1In  
五. 问题1:一致性 N_ 3$B=  
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?| mGss9eZa  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ]!@z3Hv3  
 rG#o*oA  
struct holder )uj:k*`)  
  { C[E[|s*l  
  // 6j*L]S c  
  template < typename T > >K|<hzZ  
T &   operator ()( const T & r) const :Ma=P\J W  
  { ORVFp]gG  
  return (T & )r; c[p>*FnP  
} K fM6(f:  
} ; 9%+Nzo(Fd  
vBP 5n  
这样的话assignment也必须相应改动: Sn6cwf9.s  
DC9\Sp?  
template < typename Left, typename Right > <1t.f}}uX  
class assignment T0:%,o  
  { I&2)@Zw  
Left l; }XOTK^YA  
Right r; C)x>/Qr~  
public : 47S1mxur  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ^("23mhfJ  
template < typename T2 > 7T\LYDT  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } gu~JB  
} ; rM?O2n  
:6}Zo  
同时,holder的operator=也需要改动: Q9Tt3h2ga  
= aO1uC|6C  
template < typename T > 49('pq?D  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const s5`CV$bz  
  { !hMD>B2Z  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); }u3Q*oAGl  
} ; 9n}P@  
Th\w#%'N  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 @2yoy&IO  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 S*aVcyDEP  
6_G[&   
return l(rhs) = r; yj:<3_-C*  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ~J~@mE2ks  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: xE$>;30b_  
L=7Y~aL=  
template < typename Tp > y cT@ D/  
class constant_t L<7KmN4VX  
  { -0I]Sm;$  
  const Tp t; Rcn6puZt  
public : `, lnBP3D"  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} wBuos}/  
template < typename T > oouhP1py,  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const r$8(Q'  
  { V4["+Y  
  return t; n]3Lqe;  
} g-C)y 06  
} ; f9%M:cl  
!t;B.[U *  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 #<$pl]>}t  
下面就可以修改holder的operator=了 +.czj,Sq  
/8cfdP Ba  
template < typename T > GbXa=* <-<  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const l:@`.'-=  
  { 0: 1[F!]'b  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); S17iYjy#8T  
} E;o "^[we  
K/flg|uZ/V  
同时也要修改assignment的operator() -XJXl}M.  
a< E\9DL  
template < typename T2 > qUS y0SQ/l  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); }  Zra P\?  
现在代码看起来就很一致了。 bMA\_?  
3+<f7  
六. 问题2:链式操作 s ahXPl%;U  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Ye=c;0V(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。 F.Sc2n@7-  
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。 .or1*-B K  
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。 kB! iEoIBA  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct y/.I<5+Bu  
M#u~]?hS  
template < typename T > 0Tv0:c>8;(  
struct result_1 ZZ? KD\S5  
  { r|ID]}w  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; }J^+66{  
} ; LykB2]T  
>)j`Q1Qc\  
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: rOo |.4w  
nb30<h  
template < typename T > sZDxTP+  
struct   ref G m~2s;/  
  { DtFzT>$^F  
typedef T & reference; } %bP9  
} ; _SQQS67fu"  
template < typename T > g7l?/p[n  
struct   ref < T &> 6k=*O|r  
  { "9v4'"  
typedef T & reference; ]aZ3_<b  
} ; %wQE lkB  
qS!U1R?s  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: fG,)`[eD!_  
m\.(-  
template < typename T > 2:jWO_V@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 6JB* brO  
  { E4cPCQyeH  
  return l(t) = r(t); lzbAx  
} bSkr:|A7  
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。 PNp-/1Cx  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 5OM*NT t  
'89nyx&W  
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 .At^b4#(  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: qa>H@`P  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ~(x"Y\PEu  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 }Y&|v q  
最后的布局是: PNB E  
                Add gWGh:.*T  
              /   \ dr gCr:Gf  
            Divide   5 jr2wK?LbB  
            /   \ Fzk%eHG=  
          _1     3 Koi-b  
似乎一切都解决了?不。 Kt`/+k)m  
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。 =,J-D6J?  
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。 nr?|!gj  
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: m85H x1!p.  
~vscATQ  
template < typename Right > {%BPP{OFk  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const c\.7Z=D  
Right & rt) const w{"ro~9o  
  { @=6*]:p2.  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ] L6LB \  
} nc9sfH3  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ~N]pB]/][  
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。 gkFw=Cd  
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。 3y}8|ML  
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。 E#VF7 9L  
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。 [;pL15-}4  
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? I\~sE Jwj  
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: v 8B4%1NE  
-+z8bZ  
template < class Action > miB+'n"zS  
class picker : public Action fo_*Uva_  
  { o#QS: '|  
public : !-~sxa280r  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 2rWPqG4e  
  // all the operator overloaded > zV  
} ; !%(PN3*  
Ya29t 98Pk  
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。 Jy P$'v~  
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: |.?X ov]  
Y<;KKD5P'j  
template < typename Right > fn, YH  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 71c(Nw~iQ  
  { B&"c:)1 C2  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); .W51Cup@&  
} ;$g?W"  
7_~_$I~g*  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >  x-s\0l  
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。 'Gqo{wl  
4Cp)!Bq?/  
template < typename T >   struct picker_maker M&}_3  
  { f/670Acv  
typedef picker < constant_t < T >   > result; "]}?{2i;  
} ; CE7{>pl  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ddwokXx (  
  { [mFgo il  
typedef picker < T > result; nP+jkNn3  
} ; ke19(r Ch  
v<vaPvW  
下面总的结构就有了: Xu7lV  
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。 ]Q -.Y-J/O  
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。 z,g\7F[  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ttY[\D&ZS  
至此链式操作完美实现。 &HtG&RvQf  
*YP:-  
8 Y))/]R  
七. 问题3 |4!G@-2V:I  
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。 Bejk^V~  
OWZ;X}x  
template < typename T1, typename T2 > .RpWE.C  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #F#M<d3-2  
  { i> dLp  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); :KI0j%>2y  
} &F.L*M  
`k -|G2  
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: a,eEP43dn  
h|.{dv  
template < typename T1, typename T2 > !X\aZ{}Q  
struct result_2 d Z x  
  { ->'xjD  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; '[p0+5*x  
} ; /Zg4JQ~  
,VZ<r5NT  
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? +@dgHDJ  
这个差事就留给了holder自己。 w g^'oy  
    = ,c!V  
-/R?D1kOq  
template < int Order > "DSRyD0M  
class holder; 9P*p{O{_  
template <> cd;~60@K  
class holder < 1 > $9ys! <g  
  { gp-rTdN  
public : a*qc  
template < typename T > 87rHW@\](  
  struct result_1 |XJ|vQGU  
  { 2XrYm"6w  
  typedef T & result; zKQXmyO  
} ; a"8H(HAlNn  
template < typename T1, typename T2 > *0z'!m12  
  struct result_2 Eb p=du  
  { DpIk$X  
  typedef T1 & result; a6'T]DW0W  
} ; vk<4P;A(G  
template < typename T > cHon' tS  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 6|Xm8,]yRw  
  { }'4aW_ta  
  return (T & )r; .q'{ 3  
} WfYC`e7q  
template < typename T1, typename T2 > \R,8xID_t  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const @;Xa&*   
  { 3aFD*S  
  return (T1 & )r1; gp4@6HuUd  
} 5UvqE_  
} ; Y{<SD-ibZ$  
6*s:I&  
template <> CK8!7=>}^  
class holder < 2 > @O8X )  
  { s} oD?h:T3  
public : C;m*0#9D  
template < typename T > ]~9YRVeC  
  struct result_1 S5e"}.]|  
  { ~T9wx   
  typedef T & result; s,~g| I\  
} ; h"dn:5G:=  
template < typename T1, typename T2 > N a<);Pg  
  struct result_2 Mh=j^ [4Q  
  { w\ddC DZ  
  typedef T2 & result; RP%FMb}nt  
} ; gaR~K  
template < typename T > _*n 4W^8  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const .}n\c%&  
  { qsdgG1<  
  return (T & )r; |)%;B%  
} V(0V$&qipc  
template < typename T1, typename T2 > N^zFKDJG  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const TH*}Ja^/  
  { RU% 4~WC  
  return (T2 & )r2; AL*M`m_  
} u_6x{",5I  
} ; &e99P{\D  
u6i X&%e  
G.>Ul)O:a  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 98lz2d/Fcq  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: "f>`ZFp^  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: N ZZc[P  
a&<_M$J&  
return l(i, j) = r(i, j); #O!gjZ,  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) uEr['>  
`W2 o~r*&  
  return ( int & )i; z,(.` %h  
  return ( int & )j; n"f: 6|<  
最后执行i = j; j>#ywh*A  
可见,参数被正确的选择了。 PBgU/zVn  
yw*| HT  
iIc/%< ;  
=21m|8c  
K$5mDScoJ  
八. 中期总结 sv2XD}}  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: Gq{);fq  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 r\$`e7d}!  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 0 D&-BAzi  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor hSG1f`  
+Os9}uKf  
t<MO~_`!  
bCV_jR+  
L+_ JKc  
8B3C[?  
九. 简化 w6|l ~.$=  
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。 Jn"ya^~  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ^IO\J{U{"x  
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: EC7)M}H  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ?%Gzd(YEY  
  +-*/&|^等 uIR/^o  
2. 返回引用。 \  `|  
  =,各种复合赋值等 6`Diz_(  
3. 返回固定类型。 QUWx\hqE  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 6\xfoy|j  
4. 原样返回。 S.!K  
  operator, jz,Gj}3;  
5. 返回解引用的类型。 zh9B8r)C  
  operator*(单目) SDko#  
6. 返回地址。 s,H }km  
  operator&(单目) X08[,P#I  
7. 下表访问返回类型。  BF /4  
  operator[] )3)x/WM  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 lFa?l\jLXZ  
  operator<<和operator>> t4+bRmS`_  
nf,Ez  
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。 ;Hn>Ew  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: QI`&N(n  
uLrZl0%HT~  
template < typename Left > j9&x# U  
struct value_return @s|yH"  
  { AU<A\  
template < typename T > yv\ j&B|  
  struct result_1 \6;b.&%w2  
  { %XH%.Ps/  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; qEM,~:lTn  
} ; hI,+J>  
 Vsd4;  
template < typename T1, typename T2 > B* k|NZj  
  struct result_2 Q; BD|95nl  
  { "=yz}~,  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; wQojmmQ  
} ; (/A 6kp?  
} ; `_(N(dm  
L | #"Yn  
_C@<*L=Q  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 90gKGyxF  
X 1}U  
下面我们来剥离functor中的operator() aEdc8i ?  
首先operator里面的代码全是下面的形式: spma\,o  
,soXX_Y>  
return l(t) op r(t) /@@?0xjX  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) \omfWWpK  
return op l(t) UD^=@?^7  
return op l(t1, t2) @*iT%p_L  
return l(t) op [uFv_G{H  
return l(t1, t2) op 'W/AYF^5  
return l(t)[r(t)] ORFi0gFbA  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] TmEh$M  
60r0O5=|Fl  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: `Db%:l^e  
单目: return f(l(t), r(t)); M>u84|`  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); '%*/iH6<U{  
双目: return f(l(t)); /~P4<1  
return f(l(t1, t2)); =Q4Wr0y><]  
下面就是f的实现,以operator/为例 f!J?n]  
CQ'4 ".7  
struct meta_divide wc?YzXP+  
  { 0xUn#&A~  
template < typename T1, typename T2 > 2D4c|R@+  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) O ;m[  
  { RM#.-gW   
  return t1 / t2; +Oc |Oo  
} xOKf|  
} ; Xvxj-\ -  
;Ngu(es6  
这个工作可以让宏来做: ~>rn q7j  
;ApldoMi  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ % E 8s>D  
template < typename T1, typename T2 > \ rvPmd%nk-  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; VEBvS>i*  
以后可以直接用 u\u6< [>P  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) @-XMox/  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 _cd=PZhI  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) _EC H(  
LNM#\fb  
+d=8/3O%  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 Y 9@ 2d  
;2'/rEq4o  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > q6eD{/4a1  
class unary_op : public Rettype F,@uYMQs  
  { pI}6AAs}Z  
    Left l; OK%d1M^8j  
public : 5wb R}`8  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} {emym$we  
4']eJ==OH  
template < typename T > 7&1 dr  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const l42tTD8Awz  
      { \!zM4ppr  
      return FuncType::execute(l(t)); ^-%O  
    } HA~BXxa/  
~--F?KUnL  
    template < typename T1, typename T2 > 'v_k #%  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const DxxY<OkN  
      { ||'A9  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); GyGF<%nq  
    } OVEQ^\Q5D  
} ; vd0uI#g%#  
.`/6[Zp  
c='uyx  
同样还可以申明一个binary_op =A<a9@N}N  
DVw 04ay%  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > @Mf ZP~T+  
class binary_op : public Rettype 0t -=*7w%  
  { #* Iyvx  
    Left l; )J1xO^tE  
Right r; 0> U7]wZKc  
public : ShJBOaE; -  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} J@o$V- KK  
[wM]w  
template < typename T > +%)bd  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >44,Dp]  
      { 8WLBq-]G  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 3W55 m@w  
    } R&MetQ~-{  
im"3n=  
    template < typename T1, typename T2 > }/aqh;W  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Kk6i  
      { h8:5[;e  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); EO G&Xa  
    } %B04|Q  
} ; rl:D>t(:.  
eI=:z/pd  
hGj`IAW  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 z;PF% F  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 T;{"lp.  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) G>S3?jGk  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 C ,#D4  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! sdXZsQw  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 FXFyF*w2  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 1_5]3+r_U-  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) `tJ"wpCf6  
下面是修改过的unary_op Wrs6t  
;I]$N]8YI  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > o*:D/"gb  
class unary_op b$=c(@]  
  { -02.n}u>  
Left l; .12H/F  
  b^WF R   
public : 4/ Xu,pT  
`0Xs!f  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} =4LyE6  
[*^ rH:  
template < typename T > ]3CWb>!_  
  struct result_1 ETrL3W<  
  { GUUd(xS {  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; N`NW*~  
} ; v6O5n(5,,  
'rSJ9Mw"x  
template < typename T1, typename T2 >    
  struct result_2 h:{^&d a  
  { $B?IE#7S4  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; `WlQ<QEi  
} ; ]DLs'W;)  
O*m9qF<  
template < typename T1, typename T2 > #EIcP=1m4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _E4_k%8y  
  {  ].3@ Dk  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); @%rj1Gn  
} betTAbF  
!X+}W[Ic^  
template < typename T > 3'6by!N,d  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tiTh7qYi9  
  { `2@f=$B  
  return OpClass::execute(lt(t)); c[;=7-+  
} o~ReeZ7)Zg  
o3a%u(   
} ; a_k~z3wG  
?HP{>l0r  
K8/I+#j  
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 bipA{VU  
好啦,现在才真正完美了。 |jyD@Q,4  
现在在picker里面就可以这么添加了: xH{V.n&v  
lCJ/@)  
template < typename Right >  n[  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const z_A34@a  
  { u~\ NL{  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); DXx),?s>  
} nv%0EAa#}  
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。 LqoH]AcN  
 h3z9}'  
*M+CA_I(  
:[bpMP<bz;  
drh,=M\F  
十. bind zN7Ou .  
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。 !&5B&w{u~!  
先来分析一下一段例子 Jb]22]  
*KDwl<^A  
]vq=~x  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ~uh,R-Q$  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 >^Y)@ J  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 h#]LXs  
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。 K#a_7/!v/  
我们来写个简单的。 JVh/<A  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: !=(M P:  
对于函数对象类的版本: !sav~dB)  
?D=t:=  
template < typename Func > rl XMrn  
struct functor_trait xqzB=0  
  { gbN@EJ  
typedef typename Func::result_type result_type; \zV'YeG  
} ; T#D*B]oZ}  
对于无参数函数的版本: bh UghHT  
;#S4$wISw`  
template < typename Ret > !E9A=u{  
struct functor_trait < Ret ( * )() > jQY^[A  
  { -|`E'b81  
typedef Ret result_type; f4&k48Ds  
} ; },vVc/  
对于单参数函数的版本: ?CZ*MMV  
w"A%@<V3Ec  
template < typename Ret, typename V1 > #5mnSky+s  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > A?Gk8  
  { 0j2M< W#  
typedef Ret result_type; lv\^@9r  
} ; ]M/*Beh  
对于双参数函数的版本: J3AS"+]  
SAGECK[Ix  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > sr`)l&t?  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > N t_7Z  
  { 0xpE+GY  
typedef Ret result_type; x).`nZ1  
} ; rI4N3d;C  
等等。。。 _43 :1!os  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy CB>O%m[1  
DK }1T  
template < typename Func > 02~GT_)$^  
struct func_return X1\ao[t<;c  
  { ZIvP?:=!  
template < typename T > BxHfL8$1[$  
  struct result_1 mY/x|)MmM  
  { 6Z68n  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; d> L*2 g  
} ; }ygxmb^@Z  
I=o/1:[-  
template < typename T1, typename T2 > ]|)M /U *  
  struct result_2 BZ>,Qh!J  
  { {ZD'l5jU  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; vm`\0VGSW  
} ; E>w|i  
} ; =YeI,KbA)  
`#>JRQ=  
\>(S?)6  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 MU5#ph  
0O7VM)[  
template < typename Func, typename aPicker > S9@)4|3C|p  
class binder_1 ^%2S,3*0  
  { OQa;EBO  
Func fn; -H AUKY@;5  
aPicker pk; HLp'^  
public : S`Wau/7t  
oM)4""|  
template < typename T > ICXz(?a  
  struct result_1 `KzNBH,W  
  { C9}m-N  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; \A/??8cgXs  
} ; e8$OV4X  
D}7G|gX1  
template < typename T1, typename T2 > + hKH\]  
  struct result_2 ~4[4"Pi>|  
  { #J)83  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; R|O."&CAB  
} ; PvB-Cqc  
L(i0d[F  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ZsepTtY  
{1]/ok2k5  
template < typename T > Yeb-u+23  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const NlV,] $L1T  
  { Aq"<#:  
  return fn(pk(t)); 30nR2mB Kt  
} wf=M| #}_  
template < typename T1, typename T2 > 3rQ;}<*M  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const g7nqe~`{  
  { 6qzyeli  
  return fn(pk(t1, t2)); 6I,4 6 XZ-  
} iH[ .u{h  
} ; BA cnFO  
$Hbd:1%i {  
VA0p1AD  
一目了然不是么? [^GXHE=  
最后实现bind TBp$S=_**  
0R[onPU_vZ  
E]IPag8C  
template < typename Func, typename aPicker > ,I|TjC5  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) YsXf+_._  
  { r>gU*bs(  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); (jB_uMuS  
} -Rz%<`  
biw2 f~V  
2个以上参数的bind可以同理实现。 g_F-PT>($  
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。 0-a[[hL?  
3a\.s9A "  
十一. phoenix z Qhc V  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: h`:f  
I&Y9  
for_each(v.begin(), v.end(), li Hz5<|  
( FfR%@ V'  
do_ H`028^CH$  
[ )>~d`_$dt  
  cout << _1 <<   " , " &H<n76G  
] ~*,e&I  
.while_( -- _1), 1#2B1&  
cout << var( " \n " ) |<Gq^3 2  
) ]v{TSP^/  
); >[|Y$$  
4+j:]poYG{  
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: jVhfpS[  
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 =ijVT_|u0  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 )RE~=*?d  
那么我们就照着这个思路来实现吧: o(_~ st<  
zP$Ef7bB  
,Xt!dT-  
template < typename Cond, typename Actor > zBd)E21H  
class do_while _onEXrM  
  { ]t|-  
Cond cd; xIh,UW#  
Actor act; KJ&~z? X  
public : W n43TSs-  
template < typename T > ubvXpK:.  
  struct result_1 @+`">a8} ,  
  { !c3li .  
  typedef int result_type; ELWm>'Q#9  
} ; ek3,ss3  
^w*$qzESy  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Zc Y* TGx  
21\t2<"  
template < typename T > !O-9W=NJ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Skn2-8;10  
  { v%6mH6V  
  do :n t\uwh  
    { g9$P J:  
  act(t); hy?e?^  
  } kbF+aS  
  while (cd(t)); NDv_@V(D  
  return   0 ; )Ap0" ?q  
} sF=8E8qa   
} ; C@8WY  
qIIl,!&}A  
|Q _]+[  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). r-+S^mOE]  
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。 oA1d8*i^E  
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。 6%&RDrn  
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。 U;Ne"Jh  
下面就是产生这个functor的类: Q:4euhz*  
qr~= S  
MJ+]\(  
template < typename Actor > 82bOiN15  
class do_while_actor `mfN3Q*[c  
  { %G%D[ i]  
Actor act; $_P*Bk)  
public : pd1V8PZSG  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 'Oe}Ja  
"ccP,#Y  
template < typename Cond > ~dO&e=6Hk  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; z2GT9  
} ; MCcWRbE5#  
`vijd(a?v  
qAF.i^  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 gqi|k6V/  
最后,是那个do_ MSMgaw?  
[sT}hYh+  
ETA 1\  
class do_while_invoker ?H.7 WtTC  
  { [$D4U@mRp  
public : mCY+V~^~kz  
template < typename Actor > 1ukCH\YgU  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const %?7j Q  
  { u9 yXHf  
  return do_while_actor < Actor > (act); XZk?aik}`  
} jPjFp35;zb  
} do_; N){/#3  
bz=B&YR  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 8+irul{H_  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 = +=k(*  
最后来说说怎么处理break和continue nd 5w|83  
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。 mJ3|UClPS  
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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