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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ;'Hu75ymo  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 E q4tcZ  
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, or#] ![7N  
Zb_A(mnzh  
4Q#{,y944  
yR~$i3Z*  
  class filler ~0+<-T  
  { zf8SpQ2~  
public : CA|l| t^  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} u3 Z]!l  
} ; [f:&aS+  
~rb]u Ny-  
Qq6'[Od  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: dG+$!*6Z  
E!ZLVR.K  
X> 98`  
oAifM1*0  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); onmpMU7w  
=?W7OV^BE  
xyo~p,(~t  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 +@uA  
j|8!gW  
$S' TW3  
[^GBg>k  
二. 战前分析 &3IkC(yD  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 8VG}-   
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 8D>5(Dg-  
iz^a Qx/  
-J=6)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); r]-n,  
  /* --------------------------------------------- */ Ae=JG8Ht~  
vector < int *> vp( 10 ); hlre eXv  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); )n"0:"Ou  
/* --------------------------------------------- */ 2u-J+  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); .h4NG4FIF  
/* --------------------------------------------- */ ,){#J"W  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); X*MK(aV3  
  /* --------------------------------------------- */ Z^Um\f   
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Z796;qk  
/* --------------------------------------------- */ u[KxI9Q  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); >VZxDJ$R  
v .*fJ   
$@kOMT  
Vo^J2[U  
看了之后,我们可以思考一些问题: #|8%h  
1._1, _2是什么? vCej( ))  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 59$PWfi-\  
2._1 = 1是在做什么? ?7pn%_S  
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。 > dVhIbG  
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。 a~@f,bw  
w:nH_x#C4  
U]+IP;YS  
三. 动工 L8n?F#q  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: @r[SqGa:  
mW{uChHP  
$,O8SW.O$  
&\ca ? #  
template < typename T > Z,AY<[/C  
class assignment u(yN81  
  { Ohj^Z&j  
T value; Q }^Ip7T  
public : 1p5'.~J+Q  
assignment( const T & v) : value(v) {} \: F$7 *Ne  
template < typename T2 > fe<7D\Sp@  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Y=|20Y\K  
} ; 2%fzRXhu%  
~tTn7[!  
s>G]U)d<'  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 W;T0_=  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment D^h! ].3 T  
F0&ubspt\  
WJ-.?   
AvZ5?rN$  
  class holder Zgp9Uu}"  
  { a_/4^+  
public : doTbol?+  
template < typename T > &c "!Y)%G  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const !4#qaH-Q  
  { &/Gn!J;1  
  return assignment < T > (t); F (kq  
} DazoY&AWE  
} ; X0+E!~X$zM  
XPf{R619  
[?:MIl#!  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: !_3b#Caf  
Z'9|  
  static holder _1; u4T$  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 q9_AL8_  
y5=,q]Qjk[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 6/3E!8  
而不用手动写一个函数对象。 &+(D< U  
%{IgY{X  
# "c'eG0  
ChUE,)  
四. 问题分析 #>KiX84  
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。 LHx ")H?,  
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。 6q'Q ?Uw^  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ,6MJW#~]  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Hmm0H6&u  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 'MX|=K!C  
0+qC_ISns  
五. 问题1:一致性 o:cTc:l)  
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?| @,= pG  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ,J+L_S+B~  
9XQE5^  
struct holder bJ 6ivz  
  { 6&'kN 2  
  // P-[})Z=  
  template < typename T > !pRu?5  
T &   operator ()( const T & r) const ?[bE/Ya+S  
  { NTX0vQG  
  return (T & )r; kl~/tbf  
} iex%$> "  
} ; h*y+qk-!\g  
ct|0zl~  
这样的话assignment也必须相应改动: {*n<A{$[ m  
[G|(E  
template < typename Left, typename Right > X%<qHbKB,  
class assignment ed5oN^V.<  
  { _3%:m||,XP  
Left l; JAjiG^]  
Right r; ?kZ-,@h:  
public : 3mYW]  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} k ?6d\Q  
template < typename T2 > ~vpF|4Zn5  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } *2~WP'~PQd  
} ; *XWu)>*o  
<X{w^ cT_Q  
同时,holder的operator=也需要改动: KI#v<4C$P  
>Q(\vl@N=  
template < typename T > ) YwEl72c  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const @$5~`?  
  { W{q P/R  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); C[%&;\3S@  
} Sn'!Nq>  
P}a$#a'!  
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。 am3JzH  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 #E=8kbD7  
E<! L^A M`  
return l(rhs) = r; j>\rs|^O  
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。 Z@x&  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 'xai5X  
6J JA"] `  
template < typename Tp > S}h d,"I  
class constant_t Z R=[@Oi  
  { 4<}@hk Y  
  const Tp t; ]smu~t0\  
public : :, v(l q  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} v,Z]Vqk  
template < typename T > 19(x$=:  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const >*O5Ry:4  
  { r|ZB3L|7  
  return t; <4;, y*"n  
} b p?TO]LH  
} ; RJ0,7 E<B  
Yz[Rl ^  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 _8K8Ai-~.>  
下面就可以修改holder的operator=了 i83Jy w,f  
N lm}'Xt  
template < typename T > H'k~;  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Jpp-3i.F#  
  { '>1M~B  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); D2D+S  
} MD1X1,fk  
K\B!tk  
同时也要修改assignment的operator() &@|? %  
paN=I=:*M  
template < typename T2 > &-^*D%9  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } euT=]j  
现在代码看起来就很一致了。 ?(B}w*G~  
"38<14V  
六. 问题2:链式操作 OA9 P"*  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 91&=UUkK?  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 MTl @#M  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ^)Y3V-@t  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 &Q"vXs6Gt  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct N GnE  
bvZD@F`2  
template < typename T > Zp_j\B  
struct result_1 "#0P*3-c  
  { p}!)4EI=  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; `g(#~0R  
} ; ./7-[d  
x~Z7p)D_<  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: HES$. a  
U)-aecB!  
template < typename T > avG#0AY  
struct   ref \,p?pL<'  
  { )q4nyT>M  
typedef T & reference; >a2[P"   
} ; .^F&6'h1H  
template < typename T > U{l f$  
struct   ref < T &> `aX+Gz?  
  { N`N=}&v ]  
typedef T & reference; T$r/XAs  
} ; BDPE.8s  
pcscNUp  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: hF^JSCDz l  
>zJkG9a  
template < typename T > yCkWuU9  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const O(0a l#Fvj  
  { BOvJEs!UX  
  return l(t) = r(t); f`>\bdz  
} tQ'R(H`  
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。 ]!P6Z?  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 tZ@&di:-F  
J'=s25OWU  
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 suhnA(T{  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: .':17 $c`H  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 c"`HKfL  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 RmKbnS $*q  
最后的布局是: ~PF,[$?4n  
                Add dE[X6$H[  
              /   \ &l{ctP%q  
            Divide   5 leizjL\P  
            /   \ y<`:I|y  
          _1     3 $ <[r3  
似乎一切都解决了?不。 ;*Y+.?>a  
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。 *)\y52z  
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。 5$Kv%U  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: .|L9}<  
60>g{1]  
template < typename Right > loq2+(  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ^5 "yY2}-  
Right & rt) const ;Cx`RF w  
  { &];W#9"Z  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); n.5M6i/~a  
} HH(2  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ],R\oMYy|P  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 -2U|G  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 )Rk(gd  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 ~k 6V?z}  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 Ug gg!zA  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? id`9,IJx  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: V~o'L#a  
#gf0*:p  
template < class Action > :N<o<qn  
class picker : public Action =-P<v2|e  
  { ~$ ?85   
public : <Z~Nz>'r  
picker( const Action & act) : Action(act) {} #>5T,[{?j  
  // all the operator overloaded 4_CXs.v1  
} ; UY.o,I> s  
|P9)*~\5  
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。 ?5pZp~  
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: I7f :TN  
)&)tX.  
template < typename Right > 0!:%Ge_  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 9dp4&&Z+F  
  { 2ss*&BR.  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);  mSFA i  
} vf?m6CMU !  
Jl6biJx  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 11fV|b%  
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。 h;cw=G  
Ve"M8-{oKk  
template < typename T >   struct picker_maker =7~;*Ts  
  { #.}&6ZP  
typedef picker < constant_t < T >   > result; *a(GG  
} ; [Q8vS;.  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > <1~_nt~(*  
  { YB{'L +Wbw  
typedef picker < T > result; \Q?#^<O  
} ; gIGi7x  
ldaT: er9  
下面总的结构就有了: cSTL.QF  
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。 e]:(.Wb- 9  
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。 A4L.bBl  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 =G 'c%  
至此链式操作完美实现。 ;Q5o38(  
6k|f]BCL  
01%0u8U  
七. 问题3 U:aaa  
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。 ronZa0  
H,!yG5yF  
template < typename T1, typename T2 > PP6gU=9[)  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const '?mky,:HT  
  { @_#]7  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); qs (L2'7/  
} Nfl5tI$U:  
Ivq|-LDNc  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: =AuxME g  
u$"Ew^C  
template < typename T1, typename T2 > @[ '?AsO  
struct result_2 .z,`{-7U  
  { G$lE0_j2{  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; d8^S~7  
} ; fhki!# E8M  
91FVe  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? QA~Lm  
这个差事就留给了holder自己。 wI[J>9Qn  
    z Hl+P*)  
#\LYo{op/.  
template < int Order > KM oDcAjH  
class holder; # *7ImEN  
template <>  zK:2.4  
class holder < 1 > 6ZC~q=my  
  { \%#luk@:  
public : Gkdxw uRw  
template < typename T > :-+j,G9 t  
  struct result_1 .7Itbp6=R  
  { qi1#s,  
  typedef T & result; 6s:  
} ; q:,ck@-4  
template < typename T1, typename T2 > |@MGGAk  
  struct result_2 Y^5)u/Y=U  
  { TI^X gl~  
  typedef T1 & result; 3pkx3tp{  
} ; C^ ~[b o  
template < typename T > `6*1mE1K&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const wqt/0,\  
  { 1(a+|  
  return (T & )r; O]9PYv=^  
}  pm*i!3g'  
template < typename T1, typename T2 > H<3a yp$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const TzV~I\a|  
  { iB{l:  
  return (T1 & )r1; Vf$q3X  
} "Qe2U(Un  
} ; #\O?|bN'q  
JZ"XrS0?  
template <> 4m_CPe  
class holder < 2 > DV~g  
  { idZ]d6  
public : %wmbFj}  
template < typename T > o5w =  
  struct result_1 \'P79=AU  
  { u< 5{H='6  
  typedef T & result; ?Aky!43  
} ; ue!wo-|#G  
template < typename T1, typename T2 > Q~)A fa{  
  struct result_2 'u%SI]*;>  
  { '&iAPc4=  
  typedef T2 & result; ']>/$[!  
} ; xbze{9n"  
template < typename T > R lmeZy4.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const U{0! <*W>  
  { (0 S;eM&  
  return (T & )r; pRh)DM#9  
} e:iqv?2t  
template < typename T1, typename T2 > J<ZG&m362p  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const /h K/t;  
  { iaQ3mk#  
  return (T2 & )r2; 2NWQiSz  
} ,mD{4 >7  
} ; (fC U+  
h_xzqElZu  
FmtV[C #  
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> >。 5[rA>g~  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: qa/VSk!{  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: S>EO6z#   
0d #jiG  
return l(i, j) = r(i, j); #j6qq3OG  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Q+^"v]V`d  
h8?E+0  
  return ( int & )i; NGuRyZp69&  
  return ( int & )j; jH]?vpP  
最后执行i = j; `&o>7a;  
可见,参数被正确的选择了。 d2<+Pp  
h[j(@P  
Xwk_QFv3  
M[5fNK&nD  
E>x,$w<?  
八. 中期总结 &v&e- |r8;  
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: "5$2b>_UE  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 sKGR28e  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 @" BkLF  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor OC_i,  
r>7Dg~)V  
"P8cgj C  
]dQ  
bxF'`^En  
[X'u={  
九. 简化 {{e+t8J??  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 \PgMMc4'  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 eih~ SBSH  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: d<afO?"  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ynG@/S6)K  
  +-*/&|^等 Mp`i@pm+  
2. 返回引用。 [[vbw)u  
  =,各种复合赋值等 '645Fr[lg  
3. 返回固定类型。 LP5@ID2G  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Xe:e./@  
4. 原样返回。 hG lRf_{  
  operator, ~mu)Cw  
5. 返回解引用的类型。 7& G#&d  
  operator*(单目) v L!?4k  
6. 返回地址。 f!+G1z}iA  
  operator&(单目) ]sV) '-  
7. 下表访问返回类型。 M07==R7  
  operator[] ev%}\^Vl[  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 8/+x1,S%  
  operator<<和operator>> aj@<4A=;  
K6@9=_A  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 P)&qy .+E0  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 9|1J pb  
}|(v0]  
template < typename Left > X,i^OM_  
struct value_return 2sNV09id  
  { ($*R>*6<x  
template < typename T > ZH8Oidj`  
  struct result_1 x"n)y1y  
  { &{H LYxh   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; <& p0:S7  
} ; _q1E4z  
"o>gX'm*  
template < typename T1, typename T2 > 56^#x  
  struct result_2 !Di*y$`}b  
  { s!F` 0=J^  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 2]f?c%)I  
} ; EiWsVic[  
} ; ; `-@L  
k<!xOg  
-@yu 9=DT  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait n>:|K0u"  
29AWg(9?aS  
下面我们来剥离functor中的operator() LKe ~  
首先operator里面的代码全是下面的形式: t {RdqAF  
=6LF_=}  
return l(t) op r(t) $g!~T!p=  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) !w=6>B^  
return op l(t) y9)Rl)7-:  
return op l(t1, t2) ':LV"c4 t  
return l(t) op oV Hh  
return l(t1, t2) op ;ZowC#j  
return l(t)[r(t)] f<v:Tg.[  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] KJ;NcUq  
!Au9C   
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: \rY<DxtOq  
单目: return f(l(t), r(t)); K"U[OZC`  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); @Zov&01  
双目: return f(l(t)); /5 6sPl 7}  
return f(l(t1, t2)); >pq= .)X}  
下面就是f的实现,以operator/为例 $@ Fvl-lK  
}E]&,[4&M  
struct meta_divide j9]H~:g$d  
  { x;p7n 2_  
template < typename T1, typename T2 > > lIQM3  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) y( uE  
  { ej&ZE n  
  return t1 / t2; La#otuw+?  
} STY\c5  
} ; -P'KpX:]hd  
i#W0  
这个工作可以让宏来做: 'k(aZ"  
XDcA&cM}p  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ EAi!"NJ  
template < typename T1, typename T2 > \ nFY6K%[  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; VQ((c:+!  
以后可以直接用 oD>j2 6Q  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) VL O !hA#  
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 +9d]([Lx  
(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。。。) |'" 17c&  
@ATJ|5.gr  
)`B n"=  
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 [>N`)]fP  
"o.g}Pv  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > p{BBqKv  
class unary_op : public Rettype FqT2+VO~  
  { 2 N$yn  
    Left l; Zn]njf1x  
public : fF*{\  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 6I`Lszs  
leSR2os  
template < typename T > {D9m>B3"{  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~KF>Jow?Y  
      { BQTibd  
      return FuncType::execute(l(t)); ;Q&|-`NK  
    } Y4.t:Uzr  
zPKx: I3  
    template < typename T1, typename T2 > }g\1JSJ%H  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const drc]"6 k  
      { 7-u['nFJ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); q!+&|F  
    } L 2k?Pl  
} ; C_~hX G  
X|iWnz+^  
V<%eWT)x7C  
同样还可以申明一个binary_op 9;*-y$@  
 edv&!  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > V`/D!8>  
class binary_op : public Rettype FhkS"y  
  { 2y0J~P!I  
    Left l; ,m)k;co^  
Right r; !QTfQ69Y0  
public : ;@R=CQ6  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 2GRdfX  
qB0F9[U  
template < typename T > l,n V*Z  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const bXw!fYm&  
      { [~[)C]-=  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); RZg8y+jM  
    } 5!pof\/a  
NEb M>1>^  
    template < typename T1, typename T2 > [G/ti&Od^  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const XzBnj7E  
      { ,4&?`Q  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); `f~\d.*U  
    } QxaW x  
} ; {hmC=j  
[_pw|BGp  
MY]<^/Q  
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 6 ?C|pO  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ?mCino  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) X?8EPCk  
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。 qij<XNZU"&  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! I \DH  
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。。。 XFiP8aX<  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 &=-ZNWNo  
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) qlJzXq{|`  
下面是修改过的unary_op (WISf}[l;  
z9B" "ws  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > bkvm-$/  
class unary_op ^-&BGQM  
  { PS=N]e7k'  
Left l; 4|#@41\ B  
  WX9ABh&5  
public : -xXz}2S4  
:47bf<w|Y  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} &# ?2zbZ  
v, VCbmc  
template < typename T > $xK2M  
  struct result_1 2`?58&  
  { ip`oL_c  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; EL?6x  
} ; z{N~AaY  
&P@dx=6d  
template < typename T1, typename T2 > Q,f~7IVX  
  struct result_2 >$RQ  
  { Pd"=&Az|  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; z3bRV{{YqN  
} ; nN]GO}  
1j!LK-  
template < typename T1, typename T2 > w I7iE4\vz  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1_of;=9V  
  { ;tZ;C(;<  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); k"z ~>  
} s)L\D$;+O  
t{ R\\j  
template < typename T > <U]!1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const qq,#bRe  
  { 5!b+^UR;z  
  return OpClass::execute(lt(t)); $Sx(vq6(  
} /~O>He  
j^V r!y  
} ; @X?7a]+;8  
OABMIgX  
:"~SKJm  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug S /kM#  
好啦,现在才真正完美了。 4*D'zJsJ  
现在在picker里面就可以这么添加了: Hrk]6*  
\|gE=5!Am=  
template < typename Right > z[0+9=<Y  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const b5@sG^  
  { sYG:\>}ie  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); )9]DJ!]&Q"  
} .S{FEV  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 QCD MRh n  
J_|LG rt})  
F+m%PVW:  
O?=YY@j  
2I@d=T{K  
十. bind O)jpnNz  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 2I|`j^  
先来分析一下一段例子 c;13V(Djy  
]VkM)< +  
dKk#j@[n"  
int foo( int x, int y) { return x - y;} N*w6D:  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 yZ:AJNb  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ms]r1x"  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 6/5Xy69:h  
我们来写个简单的。 =<;C5kSD  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: .DX-biX,  
对于函数对象类的版本: x@)G@'vV|  
JH|]B|3  
template < typename Func > @7? O#WmL  
struct functor_trait _ g8CvH)?!  
  { E-`3}"{  
typedef typename Func::result_type result_type; p=jpk@RX  
} ; vmj'X>Q  
对于无参数函数的版本: li37*  
[pRRBMho  
template < typename Ret > 1`Ig A0V`"  
struct functor_trait < Ret ( * )() > iCtDV5  
  { KL<,avC/  
typedef Ret result_type; Ym8 V)  
} ; D^Gs_z$['  
对于单参数函数的版本: F%tV^$%  
)yt_i'D}  
template < typename Ret, typename V1 > (Qcd !!   
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > # E{2 !Z  
  { yp!7^  
typedef Ret result_type; A/c#2  
} ; k6$Ft.0d1Z  
对于双参数函数的版本: RD|DHio%  
{44#<A<  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > `9* |Y8:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > B{lj.S` mB  
  {  Iysp)  
typedef Ret result_type; c<a)Yqf"]  
} ; *yZ `aKfH  
等等。。。 {zTnE?(o`  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy z}a9%Fb  
XkhGU?={  
template < typename Func > =G9I7Y@  
struct func_return rk-GQ#SKU  
  { fpa ~~E-  
template < typename T > :OFs" bC  
  struct result_1 PWBcK_4i%  
  { KDS} "/  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; N`HiNb [  
} ; .nzN5FB U  
q"e]\Tb=we  
template < typename T1, typename T2 > % aqP{mOO  
  struct result_2 `*ALb|4ilG  
  { bgYUsc*uR  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; N XCvS0/h  
} ; ='t}d>l  
} ; {[)n<.n[g  
vB%os Qm  
+,1 Ea )  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 n'@*RvI:  
>/4N:=.h  
template < typename Func, typename aPicker > =z!^O T6eb  
class binder_1 .>a [  
  { 4D}hYk$eP0  
Func fn; = inp>L  
aPicker pk; o/6VOX  
public : ri%j*Kn  
Am!OLGG4  
template < typename T > U38~m}c  
  struct result_1  :Y Ki  
  { +# 3e<+!F  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; '.wb= C  
} ; q-s(2C  
`=$p!H8  
template < typename T1, typename T2 > i IM\_<?  
  struct result_2 I.[Lv7U-  
  { fKW)h?.Kd  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; =NmW}x|n  
} ; .b? Aq^i8  
5P{[8PZxbV  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} cLf<YF  
`W:z#uNG]  
template < typename T > v5\5:b {/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const V}Ee1C  
  { :,ucJ|  
  return fn(pk(t)); #g/m^8n?s  
} \10KIAQ  
template < typename T1, typename T2 > Z(XohWe2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3 "iBcsLn  
  { "AP$)xM-:  
  return fn(pk(t1, t2)); )Dp0swJ  
} CTS1."kx1  
} ; q B IekQT  
\n`/?\r.z  
PthgxB^  
一目了然不是么? B!  P/?  
最后实现bind +e, c'.  
l,*5*1lM  
Wu"1M^a  
template < typename Func, typename aPicker > g4u 6#.m(  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) >=4('  
  { J5(^VKj  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); {- &`@V  
} S=gb y  
O0FUJGuTS  
2个以上参数的bind可以同理实现。 wB bCGU  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 %!r.) Wx|2  
pC]XbokES  
十一. phoenix Re2&qxE  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Qvty;2$o@  
 T  5F)  
for_each(v.begin(), v.end(), %fnG v\uI  
( Y1ks'=c>  
do_ SpImd IpD  
[ jfiUf1Mj  
  cout << _1 <<   " , " B 6z 'Q  
] /Kh,  
.while_( -- _1), {-lpYD^k3  
cout << var( " \n " ) kno[!A7_6  
) }i{qRx"4  
); $ x:N/mMu`  
`8S3Y  
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: YS#*#!ZMn?  
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 )Gm9x]SVl  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 BA2J dU  
那么我们就照着这个思路来实现吧: +4  h!;i  
 \_  
3vKTCHbk9  
template < typename Cond, typename Actor > v2I? 5?j  
class do_while v<t?t<|J  
  { e_|Z&  
Cond cd; )o<^6Ic%7  
Actor act; KIcIYCBz  
public : Z+u.LXc|c  
template < typename T > 51`&%V{daL  
  struct result_1 }h=PW'M{  
  { T9I$6HAi  
  typedef int result_type; ]BUirJ,2  
} ; eXMIRus(  
m^0vux  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} x9AFN  
#%2d;V  
template < typename T > KzP{bK5/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -|Zzs4bx  
  { ALy7D*Z]w  
  do /`l;u 7RD  
    { }W'4(V;:  
  act(t); ,<* I5:  
  } 641P)  
  while (cd(t)); x\U[5d   
  return   0 ; "V(P)_  
} K"x_=^,Yu*  
} ; [@ev%x,  
8>t,n,k  
,0a_ou"P=_  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). swxX3GR  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 2QRO$NieV  
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。 8}m J )9<7  
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。 &92/qRh7  
下面就是产生这个functor的类: +]nIr'V  
oX8EY l  
mEbI\!}H0  
template < typename Actor > e b} P/  
class do_while_actor *!ng)3#  
  { Ps>:|j+  
Actor act; 9OV@z6  
public : $L 8>Ha}  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} rD~/]y)t  
.wD $Bsm`t  
template < typename Cond > `!/[9Y#Hp  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; L/[VpD  
} ; $3 P De  
pa1<=w  
$TmEVC^ 0  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 g{Al:}u>  
最后,是那个do_ (^35cj{s  
AU3Rz&~  
[B# XA}w  
class do_while_invoker 9zb1t1[ W  
  { mmbe.$73  
public : @t~y9UfF  
template < typename Actor > 7;o:r$08&}  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const S )rr  
  { @b,H'WvhfS  
  return do_while_actor < Actor > (act); E<Zf!!3  
} jkx>o?s)z  
} do_; jel:oy|_  
Ig t*8px  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ?a3 wBy  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。  ce9P-}d  
最后来说说怎么处理break和continue xy7A^7Li  
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。 Tj#S')s8  
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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