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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda a#m T@l\  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 GP_%. fO\M  
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, GSVLZF'+  
=r^Pu|  
G@rV9  
fT5vO.a  
  class filler .cs4AWml<  
  { u\u6< [>P  
public : @-XMox/  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} LcGG~P|ML  
} ; vue=K  
WTUC\}#E\  
}a!c  
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: hlFvm$P`M  
2E@g#:3  
K.42 VM)F  
?F9c6$|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Z=^~]Mfa  
r(I&`kF<  
q=;U(,Y  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 `]5t'Ps  
6d;RtCENo  
'@WS7`@-y  
E<77Tj  
二. 战前分析 _p0G8  
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。 3mT6HGSKR  
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 1=mb2A  
UGQH wz  
`ex>q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); DxxY<OkN  
  /* --------------------------------------------- */ 6&6t=  
vector < int *> vp( 10 ); nmClP  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 4*?i!<N9  
/* --------------------------------------------- */ a4Y43n  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Og2G0sWRf  
/* --------------------------------------------- */ }nMp.7b  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); j9*5Kj  
  /* --------------------------------------------- */ ~[:Cl  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); "T~A*a^  
/* --------------------------------------------- */ 2(25IYMS8  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ABU~V+'2  
=[YjIWr#o  
/8LTM|(  
SFVqUg3"Z  
看了之后,我们可以思考一些问题: E$s?)  
1._1, _2是什么? CB>*(Mu  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 "\rR0V!wA  
2._1 = 1是在做什么? E6clVa  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 _dwJ;j`2  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 Y#rd' 8  
c<5(c%a  
r^;1Sm  
三. 动工 ~D_Wqr  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: |[MtUWEW  
A8j$c~  
@^,9O92l  
jGtu>|Gj  
template < typename T > SD]rYIu+  
class assignment zS!+2/(  
  {  zj7?2  
T value; (RI+4V1  
public : A(ZtA[G  
assignment( const T & v) : value(v) {} ;oVFcZSA  
template < typename T2 > @'JA3V}  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } :$N{NChx  
} ; yu$xQ~ o  
B\6%.R  
DB.)/(zWQ  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ~iU@ns|g\  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment M+Eg{^ q`  
p~h [4hP  
""x>-j4  
Frum@n  
  class holder @P6*4W  
  { RpU.v `  
public : l vfplA  
template < typename T > f<*-;  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const xGt>X77  
  { 8RU91H8fE  
  return assignment < T > (t); 7>xfQ  
} }/M`G]wT#  
} ; ?Y_!Fr3V  
:KBy(}V  
(dAE  
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: rz.`$  
;!pJ %p0Sc  
  static holder _1; uX~YDy  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 pU[5f5_  
oU)3du   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); l'kVi  
而不用手动写一个函数对象。 YguY5z  
`WlQ<QEi  
]DLs'W;)  
zQx6r .  
四. 问题分析 d%Nx/DS)  
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。 i} ?\K>BWq  
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。 j&"GE':Y  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。  ].3@ Dk  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 @%rj1Gn  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 +=#@1k~  
%(izKJl q  
五. 问题1:一致性 KqFiS9 N5  
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?| i#(+Kxr]>  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Y>I9o)KR  
Mb(hdS90  
struct holder cb%ML1c  
  { gCv[AIE_m  
  // `l+9g"q  
  template < typename T > |]tsf /SA  
T &   operator ()( const T & r) const z9ZS& =>  
  { t9[%o=N~lD  
  return (T & )r; ew*;mQd  
} 5~=wia  
} ; Fz^5cxmw  
V5S6?V \  
这样的话assignment也必须相应改动: !b'!7p  
i?|b:lcV  
template < typename Left, typename Right > G'WbXX  
class assignment AJ)N?s-=  
  { Zr$D\(hX  
Left l; 06>+loBG  
Right r; Pv Vn}i   
public : #gRtCoew  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} .MW/XnCYs4  
template < typename T2 > ]QmY`pTB`  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 1owe'7\J  
} ; Ct386j><  
i z dJ,8  
同时,holder的operator=也需要改动: ;Wig${  
'2v$xOh!y  
template < typename T > (V# *}eGy  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const #An_RU6h  
  { [<IJ{yfx  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); L?r\J8Ch<  
} p@%H. 5&&  
uAv'%/  
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。 <M M(Z  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 fx = %e  
VpWpC&  
return l(rhs) = r; V;1i/{  
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。 a'B 5m]%  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ./Wi(p{F  
?oQAxb&  
template < typename Tp > [OQ+&\  
class constant_t 7hfa?Mcz  
  { R1C2d+L  
  const Tp t; yrV]I(Xe  
public : 7:X@lmBz=  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Qd"u$~ qC  
template < typename T > 2hE+Om^n  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Q7SRf$4  
  {  b~Oc:  
  return t; vL~j6'  
}  ){xMMQ5  
} ; S<"`9r)av  
~ ]^<*R  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 +V/mV7FK  
下面就可以修改holder的operator=了 }BLT2]y0  
]M/*Beh  
template < typename T > J3AS"+]  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const l&6+ykQ  
  { tk'3Q1L  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); }d16xp  
} 0A.9<&Lod  
o3>D~9  
同时也要修改assignment的operator() E?F?)!%  
T``~YoIdz  
template < typename T2 > _43 :1!os  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } E]%&)3O[  
现在代码看起来就很一致了。 fg~9{1B  
02~GT_)$^  
六. 问题2:链式操作 N="H 06t  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 MI*@^{G  
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。 T.iVY5^<  
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。 BxHfL8$1[$  
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。 mY/x|)MmM  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct #{suH7  
H"%SzU  
template < typename T > :qO)^~x  
struct result_1 =.f<"P51k  
  { cK H By  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; O - N> X  
} ; =-8y =  
5.FAuzz  
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: {^SHIL  
YOY{f:ew  
template < typename T > n<66 7 <  
struct   ref ,: 4+hJ<q  
  { C}cYG  
typedef T & reference; MU5#ph  
} ; 0O7VM)[  
template < typename T > il >XV>  
struct   ref < T &> rklK=W z  
  { n%}Vd `c  
typedef T & reference; _,5)  
} ; -H AUKY@;5  
HLp'^  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 50^T \u  
-MT.qhx  
template < typename T > \[;Qqn0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ]^?V8*zL]  
  { b1frAA  
  return l(t) = r(t); i 79;;9M  
} 8WL*Pr 1I  
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。 o9L$B  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 5sK1rDN  
:} 9Lb)Yp  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 TrC :CL  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 0FEn& \2<  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 hNGD `"U  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ;mLbgiqQ J  
最后的布局是: =9'px3:'WR  
                Add `]\:%+-  
              /   \ Pg/$ N5->  
            Divide   5 zoI0oA  
            /   \ 9Z;"9$+M  
          _1     3 M8iI e:{ c  
似乎一切都解决了?不。 coFQu ; i  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 osW"b"_f  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 agMI$  
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: ;,F:.<P  
CXfPC[o  
template < typename Right > '*,P33h9<!  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 6I,4 6 XZ-  
Right & rt) const iH[ .u{h  
  { #ZvDf5A  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ]0&ExD\4  
} !xo; $4  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 )#_:5^1  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 qLh[BR  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 (L7@ez  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 Z=\wI:TY1  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 @8qo(7<~Q  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? IL2OVLX  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: J|GEt@o3  
'Xw> ?[BB  
template < class Action > sQ8_j  
class picker : public Action +p#Q|o'  
  { l4`HuNR1  
public : R2!_)Rpf  
picker( const Action & act) : Action(act) {} NA9N#;  
  // all the operator overloaded 5fVm392+  
} ; #K _E/~  
q%xq\L.  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 Bfz]PN78.G  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: [_SV$Jz  
wSP'pM{#2  
template < typename Right > [j^c&}0  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const _ BUD~'Q5  
  { qD/X%`>Q  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); i!9|R)c  
} It8m]FN  
Af%#&r7W  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 4x%R4tk  
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。 |37y ="  
ra*(.<&  
template < typename T >   struct picker_maker C~#ndl Ij  
  { C=|X]"*:u0  
typedef picker < constant_t < T >   > result; H[KTM'n  
} ; D%NVqk|  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > _pS!sY~d  
  { 7y2-8e L  
typedef picker < T > result; L-v-KO6  
} ; c (Gl3^  
Q!_@Am"h  
下面总的结构就有了: o#ajBOJ  
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。 `tb@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 nG=X:+=  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 KeiPo KhZi  
至此链式操作完美实现。 K!a4>Du{  
8rwXbYx x  
@+`">a8} ,  
七. 问题3 \C(dWs  
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。 5? rR'0  
3"XS#~l%  
template < typename T1, typename T2 > V0!.>sX9  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A(<"oAe|  
  { AJ`R2 $  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); UAi]hUq  
} 540,A,>:tb  
Sd0y=!Pj=  
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: v%6mH6V  
:n t\uwh  
template < typename T1, typename T2 > !W ,pjW%Y  
struct result_2 |zaYIVE[  
  { e//q`?ys  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ,\cO>y@  
} ; L% cr `<~  
OY>0qj  
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? 'K0=FPB/@  
这个差事就留给了holder自己。 4M4oI .  
    hz8Z)xjJ V  
3+v+_I>%k  
template < int Order > =*Ad  
class holder; Mkc|uiT   
template <> 9?xc3F2EBD  
class holder < 1 > \X?GzQkr  
  { ^.f`6 6/  
public : yF#:*Vz>  
template < typename T > O] nZr  
  struct result_1 WKwU:im  
  { m {)F9F  
  typedef T & result; c 8 xZT  
} ; d].(x)|st  
template < typename T1, typename T2 > pd1V8PZSG  
  struct result_2 #g6*s+Gm  
  { VP<_~OLc  
  typedef T1 & result; vKvT7Zxc  
} ; /EpsJb`kj  
template < typename T > 2]f"(X4jp  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const (.DX</f/4  
  { H!+T2<F9R  
  return (T & )r; w[V71Iej  
} tbP ;iK'  
template < typename T1, typename T2 > [qEd`8V (  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const h5.>};"@ '  
  { %+y92'GqG/  
  return (T1 & )r1; N))G/m3  
} ;| :^zo  
} ; ayb fBC  
Ehv*E  
template <> 'n)]"G|  
class holder < 2 > %O<  qw  
  { y s3&$G  
public : W r%E}mX-  
template < typename T > iq!u}# x_  
  struct result_1 07?|"c.  
  { /4f4H?A -  
  typedef T & result; HP /@ _qk  
} ; [7:(e/&  
template < typename T1, typename T2 > F9SkEf]99  
  struct result_2 mJ3|UClPS  
  { <CJ`A5N  
  typedef T2 & result; sBo|e]m#  
} ; pM^r8kIH  
template < typename T > zeZ}P>C  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const r^$4]@Wn  
  { dIUg e`O9  
  return (T & )r; k7\h- yn{  
} :&/b}b!)AX  
template < typename T1, typename T2 > * @QC:1k  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const /4R|QD  
  { ?5>Ep:{+/  
  return (T2 & )r2; AxOn~fZ!  
} hu G]kv3F:  
} ; {I2qnTN_a  
5V^+;eO  
\Q5Jg  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 =nmvG%.hd  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: D\Nhq Vw  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: A{!D7kwTz~  
;DkX"X+  
return l(i, j) = r(i, j); v/Z!Wp1LV  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) .\?)O+J!  
2 P=c1;  
  return ( int & )i; "[*W=6m0  
  return ( int & )j; 1P'R-I  
最后执行i = j; OC[+t6  
可见,参数被正确的选择了。 {y[T3(tt  
+])St3h  
qOV6Kh)  
pErre2fS  
c%|18dV  
八. 中期总结 ;LBq!  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: tyH*epa nw  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 L)sCc0fv7k  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 B@Ae2_;  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor m 8Q[+_:$H  
"2}E ARa  
#^>5,M2  
dh~+0FZ{A  
tWNz:V  
C>?`1d@  
九. 简化 Rr#vv  
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。 wuv2bd )+  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 (mOUbO8  
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: -qPYm?$  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 O=HT3gp&  
  +-*/&|^等 jH1!'1s|  
2. 返回引用。 vq df-i  
  =,各种复合赋值等 gZFtV  
3. 返回固定类型。 H^N@fG<*dh  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Z.Sq5\d  
4. 原样返回。 ?E@ 9Nvr  
  operator, ,~!rn}MI<  
5. 返回解引用的类型。 5df~] -=0Y  
  operator*(单目) {~"&$DY2  
6. 返回地址。 7h4"5GlO0  
  operator&(单目) kT!Y~c  
7. 下表访问返回类型。 RaS7IL:e  
  operator[] *}t,:N;i  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 )1KlcF  
  operator<<和operator>> l>i<J1  
KT)A{i  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 (Ut)APM  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: .{-&3++WZ  
+$eEZ;4  
template < typename Left > Yxal%  
struct value_return X676*;:!.  
  { -`mHb  
template < typename T > SWX;sM  
  struct result_1 9` /\|t|V  
  { BwN65_5p  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; =%4vrY `  
} ; K% ) K$/A  
_?M71>3$.  
template < typename T1, typename T2 > s uT#k3  
  struct result_2 ?#8s=t  
  { 'g8~uP  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; I e#LZti  
} ; W2F %E  
} ; :EISms  
`&.]>H)N*  
AeqxH1%  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Z/-!-  
pU4 B6KTW  
下面我们来剥离functor中的operator() O\64)V 0  
首先operator里面的代码全是下面的形式: k{/2vV[`]  
{xm^DT  
return l(t) op r(t) +gG6(7&+=  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) V@0Z\&  
return op l(t) QMGMXa   
return op l(t1, t2) !$&3h-l[  
return l(t) op s2*^ PG  
return l(t1, t2) op &ACM:&Ob  
return l(t)[r(t)] oC]|ARgQk|  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] GW_@hYIqD  
:V>M{vd  
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: PYldqY   
单目: return f(l(t), r(t)); T@[(FVA N  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); OY'490  
双目: return f(l(t)); sLE@Cm]k  
return f(l(t1, t2)); *&b~cyC  
下面就是f的实现,以operator/为例 "y_A xOH  
q M( n]{H  
struct meta_divide D8otU DB{  
  { T@PtO "r  
template < typename T1, typename T2 > a'f0Wv0%"  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) @za X\  
  { "o +" Jd  
  return t1 / t2; #C+""qm  
} 0hTv0#j#  
} ; >&K1+FSmyJ  
FFH9 $>A  
这个工作可以让宏来做: 2k,!P6fgl  
Mf0XQ3n`H  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ )q?z "F|  
template < typename T1, typename T2 > \ c;w%R8z  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; :NL.#!>/  
以后可以直接用 V+/Vk1  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ^<0u~u)%T  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 %,u_ `P  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) zG_e=   
|fXwH>'sw  
WlHw\\ur  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 *I0{1cST  
WH F>J  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > qRMH[F$`  
class unary_op : public Rettype t'@1FA!)  
  { {'W\~GnZ  
    Left l; |k~\E|^  
public : \29a@6  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 6Sh0%F s  
)NeI]p  
template < typename T > VmLV:"P}^  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A&#P=m j  
      { %;UEyj  
      return FuncType::execute(l(t)); `nA_WS  
    } @\ip?=  
U[\aj;g)  
    template < typename T1, typename T2 > YKwej@9,  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const J]8nbl  
      { sy+o{] N  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); r40#-A$  
    } \S(:O8_"68  
} ; &P>wIbE  
A~ugx~S0  
.YquOCc(  
同样还可以申明一个binary_op \>NjeMuWU  
j%R}  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > e-;$Iv  
class binary_op : public Rettype 7<V(lX.{  
  { Ic 4>kKh  
    Left l; Zfyr& ]"  
Right r; {s}@$rW  
public : K8y/U(@|D  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} =T$-idx1l  
k36%n *4  
template < typename T > >&h#t7<  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const K29]B~0%E  
      { BJDe1W3;'  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); yW.s?3X  
    } T"Ph@I<  
$\>GQ~k  
    template < typename T1, typename T2 > p:u?a,p  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const S/CT;M@W  
      { "WOY`su>  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Pb$ep|`u  
    } 0R~{|RHM  
} ; #z{9:o7[-  
{.tUn`j6V  
YC\~PVG  
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 X$w ,zb\  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 D\8~3S'd  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) :(EU\yCzK  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 x0wy3+GZc  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! dxlaoyv:  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 E 5PefD\m  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 L- [<C/`;t  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) TCJH^gDt  
下面是修改过的unary_op ckRWVw   
%RgCU$s[>  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > c;l d  
class unary_op q: . URl  
  { E!J;bX5  
Left l; 4J*%$Vxv  
  5-O[(b2O  
public : j;eR9jI$T  
[i24$UT  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Hs<vCL \  
(NUwkAO M}  
template < typename T > 'M2Jw8i  
  struct result_1 UX=JWb_uGm  
  { 'S<ebwRd=  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; TfK$tTkM  
} ; N?0T3-/K  
5!,`LM9  
template < typename T1, typename T2 > w@Ut[ ;6^  
  struct result_2 ZK4/o  
  { jvn:W{'Q  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; %76N$`{u  
} ; n\ aG@X%oq  
w~sr2;rp<  
template < typename T1, typename T2 > iF2/:iP  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const j E_a ++  
  { ='<0z?Af  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); B@dA?w.x  
} 2w93 ~j  
D 4^2F(YRX  
template < typename T > -xtj:UO  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .x7d!t:(D  
  { \M1-  
  return OpClass::execute(lt(t)); F n4i[|W42  
} !Y/$I?13Z  
Yd:8i JA  
} ; fLl~a[(5  
ai[st+1  
WP7*Q:5  
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 }; !S2+  
好啦,现在才真正完美了。 CGvU{n,"  
现在在picker里面就可以这么添加了: EXUjdJs"  
lw0l86^Y  
template < typename Right > IBr?6_\%"4  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const /qA\|'~  
  { h\afO  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); FS30RP3 `/  
} %g}ri8  
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。 GGsDR%U  
ZFh2v]|!  
WPiQ+(pt  
4M'y9(  
OF*m 9  
十. bind 7HzO_u%H1  
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。 0|n1O)>J  
先来分析一下一段例子 1foy.3g-  
rI)op1K  
B$"CoLC7+  
int foo( int x, int y) { return x - y;} fEF1&&8^  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 x;2tmof=L  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 <rV3(qb#]J  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 IGEs1  
我们来写个简单的。 Q.Tn"rE|  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: +gh6eY8  
对于函数对象类的版本:  chW 1UE  
y`!~JL*  
template < typename Func > 8V@ /h6-e,  
struct functor_trait {H{u[XR[z  
  { nE#p Ry]  
typedef typename Func::result_type result_type; gnF]m0LR  
} ; h-<2N)>!  
对于无参数函数的版本: :786Z,')  
-t2bHhG  
template < typename Ret > ?]SSmZpk  
struct functor_trait < Ret ( * )() > &u0JzK  
  { wB~Ag$~  
typedef Ret result_type; Z}6   
} ; !=M[u+-  
对于单参数函数的版本: :4|ubu  
Lgl%fO/<t  
template < typename Ret, typename V1 > e>\[OwF-x  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > uuW._$.A>  
  { `+cc{k  
typedef Ret result_type; 0w}OE8uq  
} ; :G\f(2@  
对于双参数函数的版本: n!e4"|4~z  
hOjy$Z  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > yUcWX bT@  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > P 0v&*y3Y  
  { y6tzmyg  
typedef Ret result_type; _Vr>/f  
} ; &|'k)6Rx  
等等。。。 qg6283'?  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ousvsP%'  
n 5h4]u  
template < typename Func > Lq.aM.&;#  
struct func_return ibo{!>m  
  { U {Xg#UN  
template < typename T > jy#'oadS?  
  struct result_1 z)N8#Y~vn  
  { /f2HZfj  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; CU'$JF  
} ; [;yEG$)K  
p\T.l <p  
template < typename T1, typename T2 > ikd~k>F  
  struct result_2 Oo<L~7B  
  { 7kJ =C  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; luAmq+  
} ; V*HkF T  
} ; To v!X8p  
S{_i1'  
V4kt&61  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 R]hilb'a  
*m$P17/C  
template < typename Func, typename aPicker > * 0M[lR0t  
class binder_1 dNd(57  
  { ;s m )f  
Func fn; J eCKnt=  
aPicker pk; .=rS,Tpo  
public : YmXh_bk  
'o41)p  
template < typename T > `rEu8u  
  struct result_1 c!n\?lB  
  { T 2Uu/^  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 8bT]NvCA  
} ; Hxe!68{aR  
dJ~AMol  
template < typename T1, typename T2 > O~Eju  
  struct result_2 z2:^Qg  
  { +zM WIG  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 8XFs)1s[  
} ; q^5j&jx Vl  
Pyfj[m4+}  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Se*o{V3s$  
N,N9K  
template < typename T > 7mG/f  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f'501MJu  
  { T \d-r#{  
  return fn(pk(t)); a B(_ZX'L  
} 90ZMO7_  
template < typename T1, typename T2 > P_Rh& gkuK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <OF2\#Nh  
  { 1nHQ)od  
  return fn(pk(t1, t2)); BllS3I}V  
} =z_.RE  
} ; `r?xo7  
z  u53mZ  
jx*jYil  
一目了然不是么? -.XICKz  
最后实现bind "N'|N.,  
prJ]u H,  
BCy# Td  
template < typename Func, typename aPicker > 7Aj o9  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) >/W  
  { f,S,35`qa  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); <:(p nw*L  
} 0^?:Zds  
U7GgGMw  
2个以上参数的bind可以同理实现。 L-J 7z+{  
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。 aNd6# yU$  
%9 kOl  
十一. phoenix t}$WP&XRG<  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: oll J#i9  
O{YT6&.S0  
for_each(v.begin(), v.end(), -|Z[GN:  
( +hoZW R  
do_ =~qQ?;o n  
[ {w/{)B nPG  
  cout << _1 <<   " , " 8OV;&Z,x  
] j6Msbq[  
.while_( -- _1), ^r4@C2#vzJ  
cout << var( " \n " ) \PHbJN:BI  
) X*4iNyIs_  
); z`)i"O]-K_  
: T` Ni  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: +OEheG8  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 'MF|(`  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ;!RS q'L1  
那么我们就照着这个思路来实现吧: V]4g- CS[  
yiourR)H<  
uP;qs8  
template < typename Cond, typename Actor > R ;XG2  
class do_while by*?PhfF  
  { WDr C  
Cond cd; QkY]z~P4  
Actor act; :9nqQJ+~  
public : i -kj6N5  
template < typename T > q oA?  
  struct result_1 _f^JXd,7v  
  { }vx+/J  
  typedef int result_type; kfb*|  
} ; VR5CRNBJ  
B4uJT~,7>  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} NFYo@kX> G  
Ev%_8CO4e  
template < typename T > k4@$vxy0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const yaDK_fk  
  { [SJ-]P|^l  
  do S9cAw5E(yN  
    { )iKV"jsC  
  act(t); pv3SAO4  
  } *O5Ysk^|  
  while (cd(t)); |{STkV]  
  return   0 ; oSAO0h>0N  
} @ OSSqH  
} ; wWh)yfPh8H  
htgtgW9 ^P  
&>jSuvVT  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ON.1'Wk?  
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。 !L|}/u3v  
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。 lla?;^,  
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。 LtJl\m.th  
下面就是产生这个functor的类: bi01]  
#L3heb&9  
obRYU|T  
template < typename Actor > t@_MWF  
class do_while_actor W##~gqZ/  
  { U3oMY{{E J  
Actor act; ff{ L=uj  
public : T(@J]Y-  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} goJK~d8M*  
Xc>M_%+ R  
template < typename Cond > VuU{7:  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; %I`%N2ss  
} ; ?QbxC,& i  
0Z11V9Jk  
@N(*1,s2  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 NQ9/,M  
最后,是那个do_ cN?}s0  
T_=IH~"  
SJ ay  
class do_while_invoker <SPT2NyX  
  { G (Ky7S Z  
public : ! 0}SZ  
template < typename Actor > %U<1]  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const &/\Q6$a  
  { l- mt{2  
  return do_while_actor < Actor > (act); F{'lF^Dc  
} P{2ue`w[  
} do_; 1:.I0x!  
~uUN\qx52  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? QTC-W2t]  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 XCP/e p  
最后来说说怎么处理break和continue <3SO1@?  
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。 =sIkA)"!=  
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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