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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ',v -&1R  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Jr|"`f%V  
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, )lE]DG!  
`#E1FB2M  
AKejWh  
*q\Ve)E}  
  class filler FlttqQQdf  
  { /V^Gn;  
public : KYZ/b8C  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} NN>,dd3T  
} ; ULNU'6  
h:}oUr8   
$b QD{ {  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: mY+J ju1  
?Bno?\  
D<$, v(-  
W c{<DE?J  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); )k&<D*5s  
\GO^2&g(  
S=*rWh8)%<  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 7LbBS:@3z_  
hQv~C4Wfrf  
79^Y^.D  
_8v8qT}O~4  
二. 战前分析 >,yE;zuw  
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。 tt $DWmm  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 9@9(zUS|  
!?,7Cu.5#6  
|@`F !bnLr  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); d,tGW  
  /* --------------------------------------------- */ %wzDBsX  
vector < int *> vp( 10 ); _ fJ 5z  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 8M <q-sn4B  
/* --------------------------------------------- */ d="Oge8  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); `q@5d&d`j  
/* --------------------------------------------- */ 0z1m!tr  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ~oWCTj-  
  /* --------------------------------------------- */ }6*+>?  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); o$)pJ#";F  
/* --------------------------------------------- */ ]%>7OH'  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); |qnAqzK|  
aAhXHsZ|26  
;x^WPY Ej  
.jA'BF.  
看了之后,我们可以思考一些问题: WhQK3hnm  
1._1, _2是什么? ^cs:S-s  
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。 bFD vCF  
2._1 = 1是在做什么? @ qy n[C  
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。 SaceIV%(  
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。 V3r1|{Z(  
lI~T>Lel2  
ZfsM($|a  
三. 动工 7}>Zq`]~  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: j} t"M|`  
33IJbg  
-}#=L@  
Jh`Pq,B:  
template < typename T > dCc"Qr[k  
class assignment T5H[~b|9-  
  { T;!: A  
T value; }-4@EC>  
public : zW.I7Z0^  
assignment( const T & v) : value(v) {} N1/)F k-z  
template < typename T2 > Gmi ^2?Z(  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } R!{^qHb  
} ; je LRS8];  
E}6q;"[  
v8 rK\  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 14>WpNN  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment tQ~vLPi$  
goBl~fqy0  
w{TZN{Y  
{x_SnZz&  
  class holder #@%DY*w]v  
  { iXLODuI  
public : kd55y  
template < typename T > 9BR/zQ2  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const R. :~e  
  { $.HZz  
  return assignment < T > (t); ,'!x 9 `  
} Rn?Yz^ 1q  
} ; 3lr9nBR  
u*}[fQ`aF  
]6s7?07m4  
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: 8.JFQ/) i  
$[(amj-;l  
  static holder _1; 76 nrDE  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写  \EI<1B  
[u*-~(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 0n dk=V  
而不用手动写一个函数对象。 .h c-uaL  
3T1t !q4/5  
m{#?fR=9  
;|yd}q=p  
四. 问题分析 @}K|/  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 n0)0"S|y1  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 C?dQ QB$  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Odn`q=  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 )T0%<(J  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 \iL{q^Im  
py|ORVN(Z  
五. 问题1:一致性 z3Id8G&>  
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?| =#=<%HPT  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 pzr\<U`  
'0b!lVe  
struct holder n<,:;0{  
  { <DeC^[-P  
  // 3bK.8  
  template < typename T > |NMf'$  
T &   operator ()( const T & r) const 3g79pw2w=  
  { )\aCeY8o  
  return (T & )r; ce56$L8[  
} 7l%]O}!d)  
} ; 9N[(f-`  
"%zb>`1s  
这样的话assignment也必须相应改动: , B90r7K:  
LI~ofCp  
template < typename Left, typename Right > ^+ J3E4  
class assignment =`st1K  
  { X mb001  
Left l; s2f6;Yc  
Right r; <Pn]{N  
public : LC>bZ!(i#  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} e};\"^H H  
template < typename T2 > 'v^Zterr  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } dgEH]9j&  
} ; iVaCXXf'  
{u}d`%_.M  
同时,holder的operator=也需要改动: =# /BCL7  
u=QG%O#B  
template < typename T > tRtoA5  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const C}'Tmi  
  { {D{' \]+  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 18eB\4NlD  
} 9B)<7JJX!J  
0 k (su  
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。 8el\M/u{  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 uD=FTx  
*`]#ntz9  
return l(rhs) = r; x*#9\*@EI  
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。 N\{{:<Cp\  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: <sncW>?!~  
?y/LMja  
template < typename Tp > L#|6L np^  
class constant_t ^{}$o#iof  
  { XM#xxf* Y  
  const Tp t; fW3 awR{  
public : ~bD'QMk  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ?mi1PNps#  
template < typename T > t,]E5,1  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const xg.o7-^M  
  { eAl;:0=%L  
  return t; rYI7V?  
} K@<%Vc>L(  
} ; 3;%dn \ D  
360b`zS  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ."u DM<  
下面就可以修改holder的operator=了 9ao GptgN  
h_y;NB(w  
template < typename T > $ S'~UbmYU  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ~PZIYG"D  
  { AZH= r S`  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ]EWEW*'j  
} w D}g\{P  
/idrb c  
同时也要修改assignment的operator() PZ.q  
WKvG|YRDq  
template < typename T2 > zL@FN sYVM  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } M5Q7izM  
现在代码看起来就很一致了。 zgn~UC6&  
oMeIXb)z  
六. 问题2:链式操作 wa%;'M&  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 AuIg=-xR  
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。 )`,Y ^`F2  
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。 =\FV_4)  
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。 D.ERt)l>  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct +:ih`q][b  
G ~X93J  
template < typename T > _I/uW|>  
struct result_1 0`Hr(J`F  
  { T$IwrTF@?  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; lF#p1H>\  
} ; W[SZZV_(tu  
#V-0-n,`  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: B,(zp#&yB  
S{ fFpe-  
template < typename T > c( 8>|^M  
struct   ref ?}ly`Js  
  { 61pJVOe  
typedef T & reference; _Squ%z:D  
} ; ZW@%>_JR]  
template < typename T > sNHxUI  
struct   ref < T &> (N^tg8Z<  
  { :cA%lKg  
typedef T & reference; AD>X'J u8  
} ;   !XQq*  
)WH;G:$&"  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Ql]+,^kA@  
Hw 1:zro  
template < typename T > y*<x@i+h  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const vAcxca">S  
  { |w+N(wcJ  
  return l(t) = r(t); Q4h6K 7  
} @<ILF69b  
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。 ?F" mZu  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 yOswqhz  
Yaix\*II  
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 LK:Jkjp^  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: C )J@`E  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 %DhM}f  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 srQ]TYH ,  
最后的布局是: M37GQvo   
                Add Nv5)A=6#AA  
              /   \ +rFAo00E|  
            Divide   5 g>pvcf(  
            /   \ %CIRN}  
          _1     3 3%L@=q  
似乎一切都解决了?不。 ><wYk)0E  
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。 W,f XHYst  
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。 ?aWMU?S  
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: TGH"OXV*@  
)%wNVW 0C  
template < typename Right > 2+=:pc^  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const %EE Q ^lm  
Right & rt) const ZG$PW< 73~  
  { u:w   
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Ohn?>qQ  
} d;hv_h  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 s2`Qh9R  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 H&So Vi_V  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 o2rL&  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 ]x5+v0   
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 Xkp?)x3~X  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? Sp/<%+2(  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: h>"j!|#!s  
2Y~nU(  
template < class Action > EE5mVC&  
class picker : public Action vHXCT?FuG  
  { 8/s?Gz  
public : 3eERY[  
picker( const Action & act) : Action(act) {}  `6xr:s  
  // all the operator overloaded 6wq>&P5  
} ; .R]DT5  
gP.PyYUV  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 Yfr4<;%  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: ''Hx&  
/Ref54  
template < typename Right > N|e#&  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ?/q\S  
  { 4o|<zn  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); UvF5u(o  
} xG WA5[YV  
YY4q99^K  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > -dS@ l'$  
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。 }D[j6+E  
p(!d,YSE  
template < typename T >   struct picker_maker *f o>  
  {  7 T  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 722:2 {  
} ; (vFO'jtcB-  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Y/ I32@  
  { k}0b7er=R  
typedef picker < T > result; "1Y'VpKm(~  
} ; yT-qT_.  
a4&Aw7"X  
下面总的结构就有了: s63!]LDr  
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。 [H@71+_Q  
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。 ~L4L|q 7  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 TPVB{ 107  
至此链式操作完美实现。 g.pR4Mf=Z  
] @:x<>  
=2@ V}  
七. 问题3 tU0jFBB  
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。 C}qHvwFm  
mXs.@u/  
template < typename T1, typename T2 > IU;a$  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \V#fl  
  { oA?EJ~%  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); #z+?t  
} {zalfw{+  
' eh }t  
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"&cm'\lL  
+c$:#9$ |  
template < typename T1, typename T2 > _FxeZ4\  
struct result_2 e2yCWolmTS  
  { :gn&wi  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;  {H*  
} ; :$*@S=8O  
NfWL3"&X  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? bTt1yO  
这个差事就留给了holder自己。 F*T$n"^  
    ]\y]8v5(  
(H8JV1J  
template < int Order > i1S cXKO  
class holder; [1nUq!uTm  
template <> Mc&Fj1h5  
class holder < 1 > H?rCIS0  
  { ;!A=YXB  
public : Y5c[9\'\  
template < typename T > wjfq"7Q  
  struct result_1 6qSsr]  
  { {1gT{2/~@  
  typedef T & result; ^J;rW3#N8  
} ;  C TKeY  
template < typename T1, typename T2 > ^YJ%^P  
  struct result_2 U;j\FE^+>  
  { ~+C)0Yn  
  typedef T1 & result; XZ@ |(_Z  
} ; GT<!e ]=6  
template < typename T > &?$mS'P  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const aS``fE ;O  
  { |`xM45  
  return (T & )r; RO@=&3s  
} hd]ts.  
template < typename T1, typename T2 > R?IRE91 :  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Y?3f Fg  
  { [+_>g4M~%  
  return (T1 & )r1; 4fL`.n1^  
} .TCDv4?  
} ; pD('6C;  
!hFhw1  
template <> 4xH/a1&p=  
class holder < 2 > FA+"t^q  
  { 7]9,J(:Ed  
public : _N=f&~T  
template < typename T > Nv^b yWqu  
  struct result_1 R a"hdxH  
  { {A'*3(8  
  typedef T & result; "8"aYD_  
} ; f> bL }L  
template < typename T1, typename T2 > A'.=SA2.Y  
  struct result_2 H~^)^6)^T  
  { '4SDAa2f  
  typedef T2 & result; MT7B'hd  
} ; ~oJ"si  
template < typename T > =^SxZ Bn  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const \2]_NU5.  
  { \Hdsy="Dnh  
  return (T & )r; Q'qX`K+@`  
} AVm+ 1  
template < typename T1, typename T2 > R1*4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const wSw> UU  
  { p!5'#\^f  
  return (T2 & )r2; [(gXjt-  
} BNj_f  
} ; YRo,wsj  
<# RVA{  
Vn_~ |-Wt  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 Kk*8  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: l*6Zh "o:  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: tJ 2GSZ`  
.`Q^8|$-K  
return l(i, j) = r(i, j); tbWf m5$  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) `<7!Rh,tS^  
Ij$C@hH  
  return ( int & )i; T@Y, 7ccpd  
  return ( int & )j; yYaoA/0  
最后执行i = j; !sSq4K  
可见,参数被正确的选择了。 IrMB=pWo  
{}$Zff   
L7d1)mV  
0{g*\W*+~  
X6",Xr! {  
八. 中期总结 1`YU9?  
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: Z %Ozzp/  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Xjkg7p,HD@  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 DY9]$h*y  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor IvT><8<G  
+[<YE  
AYgXqmH~+  
fCwE1r*^  
B\v+C!/f |  
Xl$, f`f~  
九. 简化 wapSpSt  
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。 }f]Y^>-Ux  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 _'LZf=V0  
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: -(t7>s  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 pF4Z4?W  
  +-*/&|^等 =E5bM_P<K  
2. 返回引用。 h693TS_N  
  =,各种复合赋值等 <^'{=A>  
3. 返回固定类型。 o6d x\  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) t* =[RS*  
4. 原样返回。 ATl?./Tu  
  operator, _$ivN!k  
5. 返回解引用的类型。 >WIc"y.  
  operator*(单目) Dlq !:dF{&  
6. 返回地址。 l6y}>]  
  operator&(单目) % /"n(?$ W  
7. 下表访问返回类型。 Aeb(b+=  
  operator[] XzHR^^;u"*  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 b:D92pH  
  operator<<和operator>> IQRuqp KL  
v6s,lC5qR  
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。 B*,)@h  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 0Gc@AG{  
d<6F'F^w.7  
template < typename Left > 1^4:l!0D  
struct value_return ,VHqZ'6  
  { I5_HaC>  
template < typename T > /\c'kMAW!  
  struct result_1 O=A2QykV(  
  { <;6{R#Tuh  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; {]< G=]'  
} ; 8o$rF7.-  
eHuJFM  
template < typename T1, typename T2 > Bchv1KF  
  struct result_2 I I+y  
  { WJ25fTsG  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ?: yz/9(  
} ; {aUnOyX_  
} ; [mA-sl]  
A^>@6d $2  
3R3H+W0{  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ~w+I2oS$  
G aV&y  
下面我们来剥离functor中的operator() IWQ0I&tzdx  
首先operator里面的代码全是下面的形式: k*\Bl4g  
(4T0U5jgT  
return l(t) op r(t) 5e /YEDP  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) x,!Dd  
return op l(t) (?fU l$q\  
return op l(t1, t2) <X:JMj+  
return l(t) op }l|S]m!  
return l(t1, t2) op 6O As%QZ  
return l(t)[r(t)] #$I@V4O;#  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] WVdV:vJ-  
"XR=P> xk  
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: +?$J8Paf  
单目: return f(l(t), r(t)); *Jd"3Si/  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); V4n~Z+k  
双目: return f(l(t)); GtVT^u_   
return f(l(t1, t2)); H#~gx_^U  
下面就是f的实现,以operator/为例 P>V oA  
)*~A|[  
struct meta_divide 1f`De`zXzr  
  { :A8}x=K  
template < typename T1, typename T2 > H~a ~ 'tm  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) fQJ`&9m*BF  
  { H648[H[k  
  return t1 / t2; s-$ Wc) l  
} dFm_"135  
} ; % i4 5  
j uA@"SG  
这个工作可以让宏来做: 2 DQVl  
c ZYy+  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\  zm"  
template < typename T1, typename T2 > \ RbAl_xKI  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; eV[{c %wN:  
以后可以直接用 ;6W]f([  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) &h-_|N  
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 MJ|tfQwhx  
(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。。。) 2:*15RH3  
m,k 0 h%  
x]{P.7IO'  
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 Mg;pNK\n  
~_\Ra%  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > S6<o?X9,I  
class unary_op : public Rettype ]pn U"  
  { u>*a@3$f  
    Left l; %Mda<3P  
public : 9>)b6)J D  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ^kKLi  
A2|Bbqd  
template < typename T > KD kGQh#9  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const V<QpC5  
      { ~}.C*;J  
      return FuncType::execute(l(t)); x?Abk  
    } AYAU  
_:r8UVAT.  
    template < typename T1, typename T2 > UP-eKK'z  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @t%da^-HS"  
      { .U!EA0B  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); p<mL%3s0  
    } :Y99L)+=/  
} ; cNWmaCLN$  
$*C }iJsF  
w2s`9  
同样还可以申明一个binary_op WLUgiW(0$  
U% h.l  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > C'JI%HnQ  
class binary_op : public Rettype TO6F  
  { U,W OP7z  
    Left l; N[_T3(  
Right r; 7{#p'.nc5  
public : $--8%gh dG  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ynsYU(  
TGJz[Ny  
template < typename T > Wg|6{'a  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const REh"/d  
      { 8W&1"h`  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); K *@?BE  
    } k79OMf<v  
-wn-PB@r  
    template < typename T1, typename T2 > +~5Lo'^  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const o?a2wY^_  
      { L4po1  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 6tH}&#K  
    } ~VsN\!G  
} ; w7 MRuAJ4  
x1@,k=qrd  
>WZ.Dj0n  
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 F'uqL+jVO  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 :` SIuu~@  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) $<-a>~^Tp  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 OLG)D#m(4/  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! rmjuNy=(  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 =oSD)z1c?x  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 C6e5*S  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) hC$e8t60  
下面是修改过的unary_op Es[3Ppz  
lMgguu~qg  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > %DttkrhL  
class unary_op !zK"y[V  
  { ui?@:=  
Left l; ]-wyZ +a  
  {MtJP:8Jp  
public : RPX.?;":  
\#[DZOI~  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} [vr"FLM|9  
8(? &=>@  
template < typename T > Jq^[^  
  struct result_1 M(> 74(}]  
  { zw3I(_d[  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; )a^&7  
} ; 6PsT])*>DE  
xhALJfv  
template < typename T1, typename T2 > 5YrzOqg=  
  struct result_2 \(??Ytc<B  
  { *L<EGFP  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; f#c}}>V8  
} ; 6GuTd  
MgiW9@_(  
template < typename T1, typename T2 > CV[9i  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @kSfF[4H  
  { .nY}_&  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); K-'uE)  
} 4l0>['K&{  
3uw3 [ SR1  
template < typename T > N!7?D'y   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const l(1.Ll  
  { ` 0 @m,  
  return OpClass::execute(lt(t)); 3XY"s"  
} UK6x]tE  
D{t_65c-  
} ; 13@e mb  
:"y2u   
h7eb/xEto  
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 RSAGSGp  
好啦,现在才真正完美了。 Wt%Wpb8  
现在在picker里面就可以这么添加了: /\,3AInLb  
7jw+o*;  
template < typename Right > uBG!R#T  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const mBL?2~M  
  { g8/ ,E-u  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); PC5$TJnj3  
}  qbc=kP  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 /{j._4c  
yFm88  
)W_akUL  
;QVTb3Th  
|QZ E  
十. bind *QN,w BQ  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 XnYX@p  
先来分析一下一段例子 ;~1xhpTk  
w.rcYywI  
B|o@ |zF  
int foo( int x, int y) { return x - y;} J<0sT=/2$  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 QUkP&sz  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 P*[wB_^&UP  
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。 E;H9]*x/  
我们来写个简单的。 pa^_D~  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: H{*rV>%  
对于函数对象类的版本: |J@ &lBlq  
P\@kqf~pC  
template < typename Func > SP<(24zdd  
struct functor_trait IPTFx )]G  
  { `#ff`j|a  
typedef typename Func::result_type result_type; jBEW("4R  
} ; o]I8Ghk>/z  
对于无参数函数的版本: vMY!Z1.*  
CY=lN5!J  
template < typename Ret > ;[4=?GL*  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Fsl="RB7f  
  { O=LW[h!  
typedef Ret result_type;  Mp js  
} ; 'JgCl'k,  
对于单参数函数的版本: 4YY!oDN:  
CY':'aWfa<  
template < typename Ret, typename V1 > ;wJe%Nw?  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > -~RGjx  
  { e2fv%  
typedef Ret result_type; X!{K`~DRX  
} ; |7KWa(V5I  
对于双参数函数的版本: e1b?TF@lz  
Q e/XEW  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > +P 9eE,WR  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > r(>812^\  
  { xxg/vaQt=s  
typedef Ret result_type; o/&K>]8M  
} ; gKQs:25  
等等。。。 P B-x_D  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy b{&'r~  
n5oX51J  
template < typename Func > -cJ,rrN_9  
struct func_return iD cYyNE  
  { "J*>g(H53  
template < typename T > Af@\g-<W_  
  struct result_1 @+nCNXK  
  { FbMtor  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ;,uATd|  
} ; V^!^wLLi  
I5QtPqB>  
template < typename T1, typename T2 > = [: E  
  struct result_2 g[O  
  { 7K&Uu3m  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; @@-TW`G7  
} ; /oJ &\pI  
} ; 86cnEj=   
L%3Bp/`S  
$e4N4e2x/  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ,cS_687o  
Y~!A"$   
template < typename Func, typename aPicker > ? [5>!  
class binder_1 $!$If( 7  
  { o7Z 8O,;  
Func fn; 2yFT` 5+H4  
aPicker pk; AEx VKy  
public : 0Ntvd7"`}  
l1`r%9gr  
template < typename T > @(*A<2;N  
  struct result_1 Zl'/Mx g  
  { h-O;5.m-P  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; _ iDVd2X"H  
} ; R i,_x  
(GGosXU-v  
template < typename T1, typename T2 > hbr3.<o1lY  
  struct result_2  y<m[9FC}  
  { ]t&^o**  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; \Wg_ gA  
} ; NX8hFwR  
WI*CuJU<zJ  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 8lDb<i  
k' Fu&r  
template < typename T > g]N'6La  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const IsJx5GO  
  { PJ?C[+&  
  return fn(pk(t)); (C uM*-  
} 79}jK"Gc  
template < typename T1, typename T2 > MwQ4&z#wh  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const O^6anUV0  
  { D@.qdRc3  
  return fn(pk(t1, t2)); @^ti*`  
} f52P1V]  
} ; Og@{6>  
$`%Om WW{  
NOkgG0Z  
一目了然不是么? XjP;O,x  
最后实现bind imzPVGCD{  
."O%pL]!/b  
h 6?Z  
template < typename Func, typename aPicker > XR[=W(m}  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) E^ c *x^  
  { f)a0!U 44  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); @x743}Y\  
} nN-S5?X#  
xsPt  
2个以上参数的bind可以同理实现。 )[M:#;,L  
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。 ":s_ O.  
+?Cy8Ev?  
十一. phoenix YAeF*vP  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: _/%,cYVc8!  
}a9G,@:k  
for_each(v.begin(), v.end(), "lt5gu!`u  
( :/Es%z D  
do_ >mR8@kob<  
[ v2:i'j6  
  cout << _1 <<   " , " $?k]KD  
] ZMiOKVl  
.while_( -- _1), D `V.gV]  
cout << var( " \n " ) u,d5/`E  
) `]@=Hx(  
); 6@8z3JW.A  
U~"Y8g#qgy  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ,=[% #gS  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor FY^Nn  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 gGMQRRq  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ;y1/b(t  
]{\M,txo8  
1(:!6PY  
template < typename Cond, typename Actor > <;~u@^>  
class do_while :Y1;= W  
  { '6>*J  
Cond cd; <LXx_{=:  
Actor act; xh9$ZavB*  
public : >zL5*:G  
template < typename T > XG C\6?L~  
  struct result_1 vDi Opd  
  { <Up ?w/9  
  typedef int result_type; kmt1vV.9  
} ; bJD$!*r\%!  
6'@{ * u  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} x{<l8vL=-c  
E!mv}  
template < typename T > 'x"(OdM:[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2=0HQXXrq  
  { >{:hadUH  
  do dY~z6bT  
    { p)?6#~9$  
  act(t); EEL3~H{(  
  } S7PWP< 9  
  while (cd(t)); hKWWN`;b !  
  return   0 ; =EA:fq  
} oo7}Hg>  
} ; xY!ud)  
Nf3UVK8LtS  
4sn\UuKyL  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 6(4d3}F  
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。 6X m'^T  
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。 T :m" eD;  
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。 #eJ<fU6Da  
下面就是产生这个functor的类: V(DY!f_%  
j4!O,.!T  
{)!>e  
template < typename Actor > +FqE fY4j  
class do_while_actor #+ AQ:+  
  { Q1?*+]  
Actor act; aVc{ aP  
public : 3+h3?  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 'EXx'z;/#  
|b.xG_-s1  
template < typename Cond > ]SRpMZ  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; A0k?$ko  
} ; <EN9s  
urjf3h[%  
8j3Y&m4^  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 !%('8-x%  
最后,是那个do_ 5ct&fjmR_  
)rG4Nga5}  
PzNPwd  
class do_while_invoker G--X)h-  
  { 15<? [`:6  
public : xHJkzI  
template < typename Actor > zp1ym}9M  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const \P?X`]NwnO  
  { VK1B}5/  
  return do_while_actor < Actor > (act); z^Ikb(KC  
} ozRTY9S _;  
} do_; R( FQ+h  
@y`xFPB  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? {o)pwM"@(  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ^9q#,6  
最后来说说怎么处理break和continue g;8 wP5i  
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。 8SKrpwy  
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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