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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 0%`4px4J  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 D<$XyP  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, )?! [}t  
%kshQ%P)?  
Q>< 0[EPj3  
<.K4JlbT  
  class filler 9LJZ-/Wq  
  { YX*x&5]lq  
public : 8+Llx  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} {-/^QX]6  
} ;  AnBJ(h  
G\d$x4CVGc  
I0'WOV70  
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: ]b?9zeT*'l  
@C_KV0i  
)FN;+"IJ  
KJn!Ap  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 08bJCH  
&EGqgNl  
q'[}9e`Q  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 w*9br SK  
26?W nu60  
W#fZ1E6  
da!P0x9p  
二. 战前分析 ] y{WD=T  
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。 OPJ: XbG  
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 Y$K!7Kq  
CT a#Q,  
.wA+S8}S  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 5Z/7kU= I  
  /* --------------------------------------------- */ J5Z%ImiT^O  
vector < int *> vp( 10 ); T=f|,sK +7  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); CG\tQbum  
/* --------------------------------------------- */ CK+d!Eg  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); K kW;-{c  
/* --------------------------------------------- */ -7H^n#]  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 9# 4Y1LS)  
  /* --------------------------------------------- */ #FOqP!p.E  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Cs3^9m6;d  
/* --------------------------------------------- */ y;cUl, :v  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); zdl%iop3e  
= {'pUU  
3\O|ii  
h Ov={:  
看了之后,我们可以思考一些问题: PC$CYW5  
1._1, _2是什么? !`JHH&  
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。 -/C)l)V}  
2._1 = 1是在做什么? O4 3YY2  
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。 $q?$]k|M`  
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。 Wm~` ~P  
8F(h*e_?  
C;+(Zp  
三. 动工 @Hb'8F  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: fc=Patg  
:#E*Y8-  
@:0ddb71  
@!N-RQ&A  
template < typename T > _ZB\L^j)  
class assignment Gl %3XdU  
  { TcTM]ixr  
T value; q#A(gyy  
public : l ASL8O&\  
assignment( const T & v) : value(v) {} n]_[NR) i  
template < typename T2 > UV 4>N  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } RgdysyB  
} ;  YpAg  
|'ln?D:&  
n6d9 \  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 V"o7jsFH6n  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 7\z ZpPDV  
c\6+=\  
b i y4 d  
]?1Y e8>Y<  
  class holder Pz#7h*;cw.  
  { GPhl4#'  
public : X=JmF97  
template < typename T > sbkQ71T:  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ZoB*0H-  
  { LH 3}d<{  
  return assignment < T > (t); {CG_P,FO  
} 3nZ9m  
} ; jCAC `  
4(neKr5\#  
=p^He!  
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: jr7C}B-Fb^  
B_U{ s\VY  
  static holder _1; H7U li]e3  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 p^nL&yIW,%  
E9|eu\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); n,HE0Zn]Y_  
而不用手动写一个函数对象。 OH^N" L  
<e]Oa$  
q+ KzIde|%  
+MbIB&fRCB  
四. 问题分析 'bGX-C  
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。 > oA? 6x  
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。 &C im!I  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 "\Egs)\  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 )k&a}u5y  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 \~d";~Y`  
cfox7FmW  
五. 问题1:一致性 +uWDP .  
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?| =~Ynz7 /x  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 )#a[-.OI  
JXG"M#{  
struct holder &zQ2M#{82  
  { <Llp\XcZ  
  // n,eJ$2!J  
  template < typename T > YSJy`  
T &   operator ()( const T & r) const F/m^?{==~*  
  { -LDCBc"  
  return (T & )r; )15Z#`x  
} uPYmHA} _/  
} ; gj\)CBOv  
q#Zs\PD  
这样的话assignment也必须相应改动: ZvYLL{>}w  
4k/V BZB  
template < typename Left, typename Right > zWpqJK   
class assignment GU't%[  
  { jztq.2-c#  
Left l; 9jN)I(^D6  
Right r; R(P%Csbqh  
public :  $Y=T&O  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} :+{ ?  
template < typename T2 > -U<Upn)2  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } i |{Dd%4vK  
} ; `r5 $LaD  
87 }&`  
同时,holder的operator=也需要改动: fP3_d  
9_\'LJ  
template < typename T > 6.5T/D*TT  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const {X2`&<i6  
  { ml@2wGyf  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); tNsPB6 Z  
} ,D\GGRw  
nA|.t  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 S[tE&[$(p  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 nf 1#tlIJd  
IchCACK  
return l(rhs) = r; SVjl~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。 Xi?b]Z  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: pE{yv1Yg  
)$w*V9d  
template < typename Tp > LG~S8u  
class constant_t #`GY}-hL!  
  { S$f6a'  
  const Tp t; <<D$+@wxm  
public : =n^!VXaL]]  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} c4_`Ew^k  
template < typename T > TF2>4 p  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const st"{M\.p  
  { Oz|K8p  
  return t; kOvDl!^  
}  tvXW  
} ; #j@71]GI  
V{|}}b?w?  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 2tROT][J%  
下面就可以修改holder的operator=了 ZKg{0DY  
Ca%g_B0t  
template < typename T > }SIGPVM  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const =9kN_:-  
  { h._nK\  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); k{gLMl  
} C^ Q tSha  
9}B`uJ  
同时也要修改assignment的operator() /(O$(35  
 g PAX4'  
template < typename T2 > [2ax>Yk$  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } vP7K9K x  
现在代码看起来就很一致了。 [D5t{[i  
7_2kDDW0  
六. 问题2:链式操作 <foCb%$(?  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 %>gW9}kB  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 #W.vX?-'0  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 y=Mq(c:'UN  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ZVeaTK4_ t  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ZoKcJA  
~&\ f|%  
template < typename T > a[lY S{  
struct result_1 SI:U0gUc  
  { 9Pw0m=4  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 1 T130L  
} ; 0Z|FZGRP  
pZ#ap<|>I  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: X(jVRr_m9  
/ywD{*  
template < typename T > DmXcPJ[9  
struct   ref R),zl_d_  
  { .1 %T W)  
typedef T & reference; C"lJl k9g^  
} ; ! _2n  
template < typename T > `OymAyEYQ  
struct   ref < T &> ~}K5#<   
  { 8q`$y$06Dk  
typedef T & reference; h7s; m  
} ; [ofqGwpDG  
nW "q  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: y*{Zbz#{  
Rl|4S[  
template < typename T > [i0Hm)Bd3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const k%y9aO  
  { fQLt=Lrp  
  return l(t) = r(t); y2O4I'/5<  
} (Qgde6  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 kt4d; 4n  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 fF*`'i=!  
=h(W4scgqX  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 &[2U$`P`V  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: +.y .Mp  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 \D>$aLO*?  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 MxzLK%am  
最后的布局是: %p&k5:4<"#  
                Add  Av0y?oGH  
              /   \ ~j#~ \Ir  
            Divide   5 V|)>{Xdn  
            /   \ VL9-NfeqR  
          _1     3 $8l({:*q0  
似乎一切都解决了?不。 Wl h~)   
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。 B*htN  
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。 *&AfR8x_z  
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: {{C`mgC  
::n;VY2&  
template < typename Right > 0?WcoPU  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const +h2eqNr  
Right & rt) const -/ ]W+[  
  { t>B^q3\q?  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); rQTr8DYH  
} /yLZ/<WN  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 6 \B0^  
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。 @DW[Z`X  
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。 OL7_'2_z.  
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。 ~lEVXea!  
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。 RvJ['(-  
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? N8KQz_]9I  
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: @`FCiHM  
fAZiC+  
template < class Action > sBv>E}*R  
class picker : public Action Khh0*S8.K  
  { $4jell  
public : +7Kyyu)y@  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ( *G\g=D  
  // all the operator overloaded M.h`&8  
} ; 6)pH |d.FR  
w@2Vts  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 reo{*) %  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: C1T_9}L-A  
c62=*] ,  
template < typename Right > HaA1z}?n  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const )hwV`2>l  
  { "QoQ4r<|  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 3cj3u4y  
} !? ^h;)a  
P?BGBbC  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > K; FW  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 <lr*ZSNY  
H7i$xWs  
template < typename T >   struct picker_maker k {-  
  { u6:pV.p  
typedef picker < constant_t < T >   > result; =O|c-k,f@  
} ; j?b\+rr  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > `"vZ);i <  
  { pIW I  
typedef picker < T > result; Es5  
} ; i` A  
M(|   
下面总的结构就有了: S{',QO*D6  
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。 G0n'KB  
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。 >#+IaKL7  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 =Cqv=   
至此链式操作完美实现。 DN4#H`  
? _\$  
(3\Xy   
七. 问题3 r!}al5~&  
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。 Dc~,D1xWj  
66snC{g U  
template < typename T1, typename T2 > \EoX8b}$b0  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [fu!AIQs  
  { 3#wcKv%>&_  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); df+t:a  
} P`U<7xF~  
NV4g~+n  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: PIcrA2ll  
2EQ 6J  
template < typename T1, typename T2 > 0;sRJ  
struct result_2 3`9{T>  
  { wHz?#MW 3L  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; /EwGW  
} ; {>0V[c[~  
"Clz'J]{  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 8 l/[(] &  
这个差事就留给了holder自己。 1|,Pq9  
    [%HIbw J  
jc_\'Gr+[  
template < int Order > HOt>}x  
class holder; '#\D]5  
template <> <<MjC5  
class holder < 1 > I 5ag6l  
  { _i}wK?n  
public : L{ gE'jCC  
template < typename T > ,xJrXPW  
  struct result_1 n)8Yj/5  
  { D-9\~gvh  
  typedef T & result; [n,?WwC  
} ; EruP  
template < typename T1, typename T2 > ,KW;2t*IQ@  
  struct result_2 Hv#q:R8  
  { lQPqcZd  
  typedef T1 & result; 4C~UcGMv\  
} ; " oy\_1|  
template < typename T > %XhfXd'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const eR']#Q46{T  
  { B\j~)vg  
  return (T & )r; '(@YK4_M  
} 5/ecaAB2  
template < typename T1, typename T2 > ;mm!0]V  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const &!7+Yb(1  
  { <*'cf2Q$Av  
  return (T1 & )r1; #*q2d  
} s #:%x#  
} ; c yQ(fIYl  
k D~uGA  
template <> Y{Ap80'\6  
class holder < 2 > QHf$f@bjI  
  { ZIxRyo-i  
public : E|Bd>G  
template < typename T > $]d*0^J 6  
  struct result_1 Uv?'m&_  
  { {sN"( H4$  
  typedef T & result; lpQP"%q  
} ; ateUpGM QU  
template < typename T1, typename T2 > q/@dR{-  
  struct result_2 90 { tIX  
  { 7u11&(Lz  
  typedef T2 & result; vg%QXaM  
} ; -@%%*YI>  
template < typename T > @ "d2.h  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const kv|,b  
  { _ P ,@  
  return (T & )r; #*IVlchA"B  
} ;cP8?U  
template < typename T1, typename T2 > C;1PsSE+A  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const %j]ST D.E  
  { #JNy  
  return (T2 & )r2; ='Oj4T  
} ,j;PRJ  
} ; :Am-8  
P9#)~Zm}]  
&a~=b,  
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> >。 ?#[)C=p]z  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: &H;8QZ8uw  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: B#N7qoi  
k0K A~  
return l(i, j) = r(i, j); >Gd.&flSj  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Cyk s  
1 tfYsg=O  
  return ( int & )i; wz#[:2  
  return ( int & )j; n E :'Zxj  
最后执行i = j; = t+('  
可见,参数被正确的选择了。 a+(j ?_FyI  
xEoip?O?7F  
F?*k}]Gi  
2;(W-]V?  
P.4E{.)(  
八. 中期总结 qe?Ggz3p.  
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: 8=H\?4)()Y  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 O k(47nC  
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>MY$-PD  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor >q|Q-I~gs  
PZ]5Hf1"  
qzdaN5  
c cr" ep  
zGs|DB  
/Dd\PjIH{  
九. 简化 pcpxe&S  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 cIZc:   
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 FLbZ9pX}  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: Baq ~}B<  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ?[SVqj2-  
  +-*/&|^等 ./iXyta  
2. 返回引用。 ]Y5dl;xrM)  
  =,各种复合赋值等 ;/A}}B]y  
3. 返回固定类型。 u8uW9 <  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) O)<r>vqe}  
4. 原样返回。 9".Uc8^p/F  
  operator, 8&Wx@QI  
5. 返回解引用的类型。 nZW4}~0j  
  operator*(单目) >\\5"S f  
6. 返回地址。 Vu|dV\N0*  
  operator&(单目) 7+8bL{  
7. 下表访问返回类型。 sFx$>:$  
  operator[] %Rn:G K  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 !$E~\uT  
  operator<<和operator>> wO.B~`y  
7 6*hc   
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 `i4I!E  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: !u0U5>ccw  
.CmL7 5  
template < typename Left > sA2o2~AmM  
struct value_return jEE_D +K  
  { Q!) z)-hI  
template < typename T > fv|%Ocm  
  struct result_1 o[{&!t  
  { }~GV'7d1  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Q0SW;o7  
} ; e[p^p!a  
W9jNUZVXE#  
template < typename T1, typename T2 > :~r#LRgc  
  struct result_2 U,ELqi\  
  { %JaE4&  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 8>v7v&Bh|  
} ; |0DP} `~  
} ; pP oxVvG{  
e5qvyUJM  
{jUvKB_x  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait e@+v9Bs]q  
Ei~]iZ}  
下面我们来剥离functor中的operator() yUj;4vd  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Ctj8tK$D  
)+k[uokj  
return l(t) op r(t) jDp]R_i  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) a[JZ5D  
return op l(t) 5~-}}F  
return op l(t1, t2) YiBOi?h9  
return l(t) op 9<~,n1b>x  
return l(t1, t2) op CH#kvR2  
return l(t)[r(t)] ZK!4>OuH`  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] / (.'*biQ  
m^Rd Iy)  
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: ndB@J*Imu  
单目: return f(l(t), r(t)); S#hu2\9D,  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); |WUA1g  
双目: return f(l(t)); dc)wu]  
return f(l(t1, t2)); J;"nm3[.q  
下面就是f的实现,以operator/为例 Tu'E{Hw  
"1CGO@AXS  
struct meta_divide R>` ih&,)  
  { <EOg,"F  
template < typename T1, typename T2 > IwnYJp:9v  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Ta,u-!/ I  
  { w0\4Wa  
  return t1 / t2; L&rO  6  
} - Ra\^uz  
} ; 'bG1U`v=3  
Hc"N& %X[  
这个工作可以让宏来做: JH-nvv  
krwf8!bI  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ =^ gvZ| ]  
template < typename T1, typename T2 > \ @V7;TJk  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; "&| lO|  
以后可以直接用 !__D}k,  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) @gY'YA8m  
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 '|J)ds  
(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。。。) ,%.:g65%  
d7\k  gh  
\(wn@/yP'  
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 1.uUMW  
=CGD ~p`  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > +0SW ?#%  
class unary_op : public Rettype HI7]%<L  
  { TR+Q4Y:  
    Left l; yr (g~MQ  
public : rn[$x(G  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ,WzG.3^m  
`s#sE.=o  
template < typename T > Ae3,W  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Am]2@ESUP  
      { VoWA tNU  
      return FuncType::execute(l(t)); .59KE]u  
    } K%kXS  
aViJ   
    template < typename T1, typename T2 > J,.j_ii`!  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const WFQ*s4 R(  
      { !XkymIX~O.  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); k{zs578h2  
    } 7=; D0SS  
} ; t@l(xnsV  
.Gjr`6R  
t00\yb^vJ8  
同样还可以申明一个binary_op |C&%S"*+D  
U#OWUZ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > rDK;6H:u{  
class binary_op : public Rettype $:T<IU[E  
  { *vRNG 3D/  
    Left l; M9g~lKs'  
Right r; cH+h=E=  
public : .G7]&5s  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} &?}kL= h  
\Ac}R'  
template < typename T > &Bj,.dD/a  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const TXZ(mj?  
      { 'Wo?%n  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ocb%&m ;i  
    } !hwzKm=%N  
cfrvy^>,  
    template < typename T1, typename T2 > ~| 4U@  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const p} t{8j >  
      { d08`42Z69  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); T b5$  
    } x&Q+|b%  
} ; |iLx $P6  
 muK'h`  
Ec7{BhH)  
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 !V$6+?2   
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ~.\73_M=A  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) <XkkYI(  
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。 ,6S_&<{  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 6\NX 5Gh  
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。。。 9~LpO>-  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 g&oc=f`  
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) lGD%R'}  
下面是修改过的unary_op 1(#*'xR  
^&f{beU9  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > *qeic e%E  
class unary_op Zj%B7s1A  
  { uzzWZ9Tv  
Left l; yv6Zo0s<J  
  mq|A8>g  
public : }1X11+/W  
Wto@u4  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} `'A(`. CL  
CF4Oh-f  
template < typename T > i?1js! 8  
  struct result_1 JLFFh!J  
  { J};u25:}  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; A{DIp+  
} ; 7 K;'7  
P3,Z5|)  
template < typename T1, typename T2 > X~IRpzC  
  struct result_2 [[/ }1%  
  { e]dPF[?7  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; twYB=68  
} ; m11"i=S"  
k"3Z@Px:  
template < typename T1, typename T2 > "/ a*[_sV  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const L V[66<T  
  { Z>>gXh<e[  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 8|S1|t,  
} FOlA* U4U  
yi AG'[  
template < typename T > Zh@4_Z9n!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]noP  
  { 6ywnyh  
  return OpClass::execute(lt(t)); onWYT}c{  
} pAUfG^v  
2m)kyQ  
} ; 6\)8mK  
o1p$9PL\:  
TNX%_Q<  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug u@:=qd=\  
好啦,现在才真正完美了。 {LMS~nx  
现在在picker里面就可以这么添加了: OTNZ!U/)j  
Hz!U_?  
template < typename Right > ]|((b/L3  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const hX'z]Am<  
  { _4XoUE\\  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Sug~FV?k$e  
} 8zWBXV  
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。 ?C#F?N0  
;S{Ld1;  
O>b&-U"R  
i SAidK,  
/`j  K  
十. bind  OGE#wG"S  
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。 :Z*02JwK  
先来分析一下一段例子 "S{6LWkD  
NejsI un%  
n8;G,[GM80  
int foo( int x, int y) { return x - y;} oC@"^>4  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 yv8dfl  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 D@lAT#vA  
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。 y ? {PoNI  
我们来写个简单的。 c^dl+-{Mc  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ZhJ|ZvJ  
对于函数对象类的版本: a?U%l9F  
_I -0,  
template < typename Func > 0%&fUz36E6  
struct functor_trait L[QI 5N  
  { "PDSqYA  
typedef typename Func::result_type result_type; +n8I(l=  
} ; 9rf|r 3  
对于无参数函数的版本: Vbqm]2o&  
1=o(sIeA  
template < typename Ret > 3' :[i2[  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Bgo"JNM  
  { nkCRe  
typedef Ret result_type; ./BP+\)l O  
} ; *~t$k56  
对于单参数函数的版本: u {E^<fW]  
*"wD& E?  
template < typename Ret, typename V1 > f-f\}G&G  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > EDa08+Y  
  { U7f&N  
typedef Ret result_type;  \3y=0  
} ; #`6OC)1J  
对于双参数函数的版本: HS5Ug'\446  
Lct+cKKU  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 6_`eTL=G  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > qS/71Kv'  
  { h.s<0.  
typedef Ret result_type; 9B6_eFb  
} ; ^v'g~+@o  
等等。。。 $Zu4tuXA  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 7PQj7&m  
g)r ,q&*  
template < typename Func > )/N Xh'  
struct func_return [(e`b  
  { Jk6/i;4|  
template < typename T > dn.c#,Y  
  struct result_1 dPdHY&#`  
  { I!0$% ]F  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; yQA"T?  
} ; Q&U= jX  
n.H`1@  
template < typename T1, typename T2 > I` n1M+=%  
  struct result_2 +IOKE\,Y  
  { ]zM90$6  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 4S{l>/I  
} ; ['N#aDh.?  
} ; UXdC<(vK  
*!7SM 7  
{*=5qV}  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 "d^lS@~  
Z5^,!6  
template < typename Func, typename aPicker > lj}1'K@M  
class binder_1 PRf\6   
  { $gD(MKR)~  
Func fn; ;Wrd=)Ka  
aPicker pk; s)&R W#:X  
public : {*]= qSz  
'?!<I  
template < typename T > &MGgO\|6  
  struct result_1 "F.J>QBd  
  { DkMC!Q\  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; @SVEhk#  
} ; GPhwq n{  
9787uj]Y}H  
template < typename T1, typename T2 > %!hA\S  
  struct result_2 7QL) }b.H  
  { #( Yb lY  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; qP.VK?jF|  
} ; r@V(w`  
1p5q}">z  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} v_ F?x!  
!\|@{UJk/  
template < typename T > P9HPr2  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const '~6CGqU*  
  { >a] s  
  return fn(pk(t)); H-y-7PW*~  
} !Q/O[6  
template < typename T1, typename T2 > ~s ja^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @m d^mss  
  { w\Eve:  
  return fn(pk(t1, t2)); JC?V].) y5  
} W;x LuKIG  
} ; kd2'-9  
!m.')\4<  
2!& ;ZcT,  
一目了然不是么? K0!#l Br  
最后实现bind NZ? =pfK\s  
RoXOGVo  
r3lr`s`  
template < typename Func, typename aPicker > #S74C*'8  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) hdDI%3vk3  
  { a +Qj[pS  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); pDS4_u  
} Qz90 mb  
!{=%l+^.  
2个以上参数的bind可以同理实现。 rlh6\Fa  
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。 @[ N~;>  
si4=C  
十一. phoenix w0>)y -  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: = |zyi|  
us *l+Jw,m  
for_each(v.begin(), v.end(), K?<Odw'k  
( 8{^GC(W{]  
do_ Yy;1N{dbT  
[ Z`h_oK#y15  
  cout << _1 <<   " , " 20xGj?M  
] wx7>0[zE  
.while_( -- _1), KD<`-b)7<  
cout << var( " \n " ) JZ0+VB-3U  
) !LSWg:Ev+  
); #z5?Y2t7~^  
$f-pLF+x  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: N9hWx()v  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor pNme jz:  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 E$fy*enON  
那么我们就照着这个思路来实现吧: {.'g!{SHp  
lk'jBl%  
Zl/+HU~  
template < typename Cond, typename Actor > z>#$#:Z4  
class do_while ,(b~L<zN&  
  { E)SOcM)  
Cond cd; d`*vJ#$> 2  
Actor act; ApB'O;5  
public : m`6`a|Twp$  
template < typename T > J\},o|WI  
  struct result_1 ( {62GWnn_  
  { 4p g(QeR  
  typedef int result_type; _E-GHj>k z  
} ; SQCuY<mD  
E0'6!9y  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} N^j''siB  
rMx_ <tXX  
template < typename T > 1KEPD@0oxx  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const O$ oN1  
  { ;L{y3CWT  
  do gU$3Y#R  
    { Z.19v>-c  
  act(t); SaScP  
  } m=y)i]=1  
  while (cd(t)); ?|F;x"  
  return   0 ; 3Q6#m3AWY  
} 6!V* :.(  
} ; "A$Y)j<#G  
X*;p;N  
1%{(?uz9  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). F.w#AV  
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。 ,*#M%Pv1t  
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。 ZuON@(  
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。 QpZhxp  
下面就是产生这个functor的类: TMs\#  
[r~l O@  
4iPg_+  
template < typename Actor > UY^f|f&  
class do_while_actor <i?-x&Q?=  
  { Sa(r l^qZ2  
Actor act; 7tnzgtal  
public : (6aZQ`H  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} uSbg*OA  
}gt~{9?c  
template < typename Cond > 2^+"GCo  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; >l[N]CQ  
} ; rGO 3  
d":{a6D*d  
ot6 P q}  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 J)+eEmrU  
最后,是那个do_ a&PZ7!PZv  
:H 7 "W<  
"d\8OOU  
class do_while_invoker qdZYaS ~  
  { my0->W%L  
public : Tj#XsD?J  
template < typename Actor > <;K/Yv'{r  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const EORAx  
  { 8t"DQ Y-R  
  return do_while_actor < Actor > (act); /otgFQ_  
} [J#(k`@  
} do_; p*,mwKN:  
z AIC5fvu  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? [Hf FC3U  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 G)`MoVH1  
最后来说说怎么处理break和continue 1gr jK.x  
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。 gr7_oJ:R  
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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