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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ;lb@o,R :  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 W[W}:@KZ  
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, 4[]4KKO3Q2  
FZtIC77X5  
<N;HB&mr  
g*#.yC1/  
  class filler &mvC<_1n  
  { uod&'g{N  
public : U,u\o@3A  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;}  bR5+({yH  
} ; wg,w;Gle  
*9Nq^+  
]^^mJt.Iv  
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: VSt)~  
*] cm{N  
jkIgEF2d*  
JuT~~Z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); :>g*!hpb  
dAcy;-[[P  
) >SU J^u  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 oos7x6  
ZjXpMx,  
'e>0*hF[  
<Cw)S8t  
二. 战前分析 LY^pmak  
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。 g k[8'  
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 anTS8b   
v9OK <  
%A dE5HI-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); J_A5,K*r|  
  /* --------------------------------------------- */ _0<EbJ8Z  
vector < int *> vp( 10 ); V1j5jjck  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Q_F8u!qrZ  
/* --------------------------------------------- */ /-l7GswF  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); {\L /?#  
/* --------------------------------------------- */ K Zw"?%H[  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Ln})\ UDK)  
  /* --------------------------------------------- */ =:zmF]j9  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); O&?i8XsB  
/* --------------------------------------------- */ x\Bl^1&  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); : YU_ \EV  
n%]1p36  
{`vF4@  
mRw &^7r  
看了之后,我们可以思考一些问题: z17x%jXy  
1._1, _2是什么? %klC& _g~_  
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。 k!K}<sX2  
2._1 = 1是在做什么? @""aNKA^r>  
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。 S3u>a\  
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。 D0D0=s  
8-c1q*q)  
0S0 ?\r  
三. 动工 r(IQ)\GR  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: `)FSJV1  
G_{x)@  
c@%:aiEl  
_ a|zvH  
template < typename T > LoQm&3/  
class assignment y1!c:&  
  { +^ n\?!  
T value; ON|Bpt2Qp  
public : ^9 gFW $]  
assignment( const T & v) : value(v) {} q/[)Z @&(  
template < typename T2 > 0 V:z(r  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } mYf7?I~  
} ; ]?p&sI4  
j_VTa/  
"If]qX(w  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 -ckk2D?  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ,c#=qb8""  
p=vu<xXtD  
/pZ]:.A  
u;m[,  
  class holder K'EGm #I  
  { FOxMt;|M  
public : L$^ya%2  
template < typename T > 7KOM,FWKe  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const y| *X  
  { Mj2o>N2,  
  return assignment < T > (t); sBGYgBu!a  
} &R:$h*Wt|  
} ; M}E0Msq_o  
Q%6 1_l  
n$n)!XL/  
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: y -j3d)T  
c=iv\hn  
  static holder _1; 7yGc@kJ?  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 qi7(RL_N  
#'N"<o[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); s*<\ mwB  
而不用手动写一个函数对象。 O`_!G`E  
=c 3;@CO  
v|:2U8YREf  
zi7,?bD  
四. 问题分析 ##~";j  
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。 EY=`/~|c  
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。 f$vWi&(  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Ff xf!zS  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 f$Fa*O-  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 eYd6~T[9  
R0dIxG%  
五. 问题1:一致性 `NqX{26GV+  
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?| VPG+]> *  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 0Q^ -d+!  
(\^| @  
struct holder nA:\G":\y  
  { 5g9lO]WDI  
  // = WFn+#&^  
  template < typename T > d1YE$   
T &   operator ()( const T & r) const 4 [2^#t[  
  { <i9pJGW  
  return (T & )r; 5ve4u  
} DA'A-C2  
} ; v0EF?$Wo  
,MkldCV  
这样的话assignment也必须相应改动: u2=gG.  
 wfr+-  
template < typename Left, typename Right > WVaIC$Y  
class assignment Q2[@yRY/z  
  { W\xM$#)m  
Left l; HZ$q`e  
Right r; FwU*]wx|{  
public : 'Oyx X  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} e_3KNQ`kA  
template < typename T2 > c5~d^  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } (x7AV$N  
} ; TUeW-'/1  
56!>}!8!  
同时,holder的operator=也需要改动: joaf0  
0fc]RkHs"  
template < typename T > v/%q*6@  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Qg]8~^ Q<  
  { x!rHkuH~  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 2?; =TJo$  
} Zkn$D:  
T*"15ppfk  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 " bHeNWZ  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 d~[^D<5,D  
pPztUz/.  
return l(rhs) = r; IT \Pj_  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 !6:q#B*  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ;9cBlthh  
9T*%CI  
template < typename Tp > A=X2zm>9  
class constant_t ag6hhkj A  
  {  *,9.Bx*  
  const Tp t; D7Y5q*F  
public : f3h&K}x  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ,WF)GS|7V  
template < typename T > a$p2I+lX  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const  YM9oVF-  
  { %9|=\# G  
  return t; c`UJI$Q/  
} Zp|LCE"  
} ; [0GM!3YJ7  
02]9 OnWw  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 S fE^'G\  
下面就可以修改holder的operator=了 &k3'UN!&Ix  
5G8`zy  
template < typename T > v |/IN  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ZIAiVq2)  
  { HF-Msu6  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); NEQcEUd?  
} OwGl&  
w $7J)ngA9  
同时也要修改assignment的operator() :)nn/[>fC  
6Rn_@_Nn)f  
template < typename T2 > &/ lJ7=Nq  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } n<:/ X tE  
现在代码看起来就很一致了。 qQR> z  
N}\Da: _  
六. 问题2:链式操作 JbYv <  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 iL1.R+  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 [~)i<V|qJ  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 8eP2B281  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 0_bt*.w I+  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct @18@[ :d"  
z]>aWH}$  
template < typename T > yy?|q0  
struct result_1 3m4?l ~  
  { ( DwIAO/S  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; uAyj##H  
} ; CGg:e:4  
w_^&X;0^  
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: < W,k$|w  
8aGZ% UI  
template < typename T > 0c1}?$f[?%  
struct   ref lg;Y}?P  
  { <Q=ES,M  
typedef T & reference; 8{Y ?;~G  
} ; ORa!84L  
template < typename T > tH:ea$A  
struct   ref < T &> 5S7`gN.  
  { U6X~]|o  
typedef T & reference; lGPC)Hu{`  
} ; cFUYT$8>  
LF%1)x  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: <Xy8}Z`s  
zx(j6  
template < typename T > W _b $E =  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const o;Zoj}  
  { vyV n5s  
  return l(t) = r(t); t@.gmUUA  
} K@n.$g  
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。 QY+#Vp<`  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 f'FY<ed<w  
T<54qe4`p  
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 w^|,[G ^}H  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 'n:Ft  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ZX-9BJ`Q  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Q77qrx3  
最后的布局是: ![Ip)X OG  
                Add S$+ v?Y`)  
              /   \ #j-,#P@  
            Divide   5 !+ uMH!  
            /   \ A</[Q>8  
          _1     3 A ws#>l<  
似乎一切都解决了?不。 1AE/ILGo  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 18[f_0@ #  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 .yTk/x ?  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: `zzX2R Je  
MCh8Q|Yx4  
template < typename Right > 6S6nE%.3  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const jLQjv  
Right & rt) const %4 SREq  
  { G)# ,39P  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); "[[fQpe4@  
} W$'pUhq\H  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ]`. d%Vx  
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。 ik$wS#1+L  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 ZC2C`S\xr  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 |Y'$+[TE  
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。 r`;C9#jZ  
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? ,x Tbt4J  
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: +W;B8^imG  
Ep?a>\  
template < class Action > *<Ddn&_  
class picker : public Action HO@T2t[  
  { Y43#];  
public : JG( <  
picker( const Action & act) : Action(act) {} mr('zpkRq  
  // all the operator overloaded `|/|ej]$P  
} ; Q ,;x;QR4  
b8]oI"&G  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 Q?"[zX1  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: '^/E2+  
cEqh|Q  
template < typename Right > <rC#1wR4  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ! 4oIx`  
  { KPR{5  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); |wLQ)y*  
} f%|S>(   
xc/|#TC8?  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > I2W2B3D` c  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 0l:5hD,)F  
J<BdIKCma  
template < typename T >   struct picker_maker <>e<Xd:77{  
  { /y!Vs`PZ!  
typedef picker < constant_t < T >   > result; i&HV8&KygN  
} ; Tb)x8-0  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > e{} o:r  
  { c|.:J]  
typedef picker < T > result; }2 r08,m  
} ; FRg6-G/S  
&*y ve}su  
下面总的结构就有了: .lFSFJ??  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 b>7ts_b  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 V8sY7QK=  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 qnS7z%H8  
至此链式操作完美实现。 62 _$O"  
v8@dvT<  
K$]QzPXS  
七. 问题3 YHA[PF   
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 P X0#X=$  
~ZNhU;%YW  
template < typename T1, typename T2 > 4bBxZY  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y{yr-E #~M  
  { m2! 7M%]GC  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 64vSJx>u  
} kb:C>Y8!sC  
C IDL{i8  
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: bT8UmR98  
vj b?N  
template < typename T1, typename T2 > D1n2Z :9  
struct result_2 OKqpc;y:D  
  { kW~F*  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; )QE_+H}p  
} ; VM,ZEt3Vy  
9y4rw]4zI  
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? 8bGq"!w-  
这个差事就留给了holder自己。 :=Q|gRTL*  
    _tk5?9Ykn  
XZInu5(  
template < int Order > f UIs(}US  
class holder; 9C$!tz>>+i  
template <> BQU5[8l  
class holder < 1 > zvf]}mNx  
  { vO_quQ[.  
public : [86'/:L\2  
template < typename T > zK 2wLX  
  struct result_1 fh_ .J[Y.k  
  { c-.>C)  
  typedef T & result; lnDDFsA  
} ; kpH;D=;  
template < typename T1, typename T2 > hwzUCh 5!  
  struct result_2 qX(%Wn;n  
  { E(tBN]W.  
  typedef T1 & result; 7fay:_  
} ; v-3zav  
template < typename T > `I8^QcP  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 6p " c ^  
  { Jg:-TK/  
  return (T & )r; SR& mHI-f0  
} H g`{9v  
template < typename T1, typename T2 > 9i}D6te  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const &HK s >  
  { #mhD; .Wg  
  return (T1 & )r1; M0SH-0T;Z  
} XKX,7  
} ; pq3  A%|  
^\&g^T%  
template <> 5|CiwQg|,p  
class holder < 2 > EQ7n'Wqq  
  { 1N!g`=}  
public : yCIgxPv|7  
template < typename T > uX +<`3O  
  struct result_1 5%+}rSn7  
  { 8 tygs  
  typedef T & result; ox_h9=$-  
} ; :bRR(sP  
template < typename T1, typename T2 > ^<\} Y  
  struct result_2 J md ?  
  { G}#/`]o!K  
  typedef T2 & result; 2A}uqaF  
} ; $p3Wjf:bH  
template < typename T > `4.sy +2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const A dEbyL  
  { .'b3iG&  
  return (T & )r; PdH`_/6  
} G>,nZ/,A{  
template < typename T1, typename T2 > '[ g)v  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const $xtE+EV.p  
  { Ws*PMK.0  
  return (T2 & )r2; [A9 ,!YY  
} 46Q; F  
} ;  g1wI/  
Z4AAg  
4A/,X>W61  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 < mK  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ?4>y2!OC9  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: QHzX 5$IM  
I0HY#z%  
return l(i, j) = r(i, j); id tQXwa  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) BgWz<k}5M  
FPMSaN P  
  return ( int & )i; 6eUiI@J  
  return ( int & )j; !^l4EL5#  
最后执行i = j; l?JO8^Nn  
可见,参数被正确的选择了。 /GuS IZg"_  
j t`p<gI  
Hx2j=Q_dw  
2b4pOM7W  
BY4  R@)  
八. 中期总结 +:"6`um|  
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: IN|i)?r h  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 I4<{R  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ~6:LUM  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor < k+fKl  
T]nR=uK6LL  
E7yf[/it  
*)NR$9lGv  
1>@]@ST[:  
YZBzv2'\x  
九. 简化 V^ fGRA  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 [)H,zpl  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 :nKsZ1bX  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ?b@q5Y  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 /+4^.Q*  
  +-*/&|^等 D0#T-B\#  
2. 返回引用。 V|3yZ8lE  
  =,各种复合赋值等 z[5Y Z~}*  
3. 返回固定类型。 AU\xNF3  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 0r0\b*r  
4. 原样返回。 Zr.\`mG4f  
  operator, Pe$^Mo.q  
5. 返回解引用的类型。 aT?p>  
  operator*(单目) bIb6yVnHi  
6. 返回地址。 QDjW!BsX3  
  operator&(单目) +Mk*{ A t  
7. 下表访问返回类型。 V4`:Vci Aw  
  operator[] FI?gT  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 #JL&]Z+X6  
  operator<<和operator>> :$M9XZ~\  
 ko=aa5c  
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。 hF{x')(#l  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: a%Z4_ToLZ  
<}28=d  
template < typename Left > ~j/bCMEf!  
struct value_return ldAov\X  
  { @4 /~~  
template < typename T > xta}4:d-Y  
  struct result_1 2 ?Pt Z  
  { +,&m7L  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; P9 {}&z%:  
} ; KjFZ  
f$1Gu  
template < typename T1, typename T2 > WZ^{zFoZ  
  struct result_2 MB ]#%g&  
  { jzl?e[qPA  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; J6)efX)j-p  
} ; ]> nPqL  
} ; Ci]'G>F@"  
ki;!WhF~  
V*6l6-y~Ih  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait x r-;,W  
c=b+g+*xd  
下面我们来剥离functor中的operator() 0M$#95n  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Tg"' pO  
p+orBw3  
return l(t) op r(t) \ V[;t-  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) \p5|}<Sr)  
return op l(t) lo cW_/  
return op l(t1, t2) N7e`6d!  
return l(t) op F;IP3tD  
return l(t1, t2) op >%9^%p^  
return l(t)[r(t)] 7V~ "x&Eu  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ooTc/QEYi  
Qo'yS"g<9)  
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: yOX&cZ[  
单目: return f(l(t), r(t)); O4m(Er@a  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); v2Dt3$@H6  
双目: return f(l(t)); nYOY"'z  
return f(l(t1, t2)); q}#iV$dAj  
下面就是f的实现,以operator/为例 Ee{`Y0  
(V$Zc0  
struct meta_divide d2RnQA  
  { t:\l&R&  
template < typename T1, typename T2 > &svx@wW  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ^:m^E0(H  
  { t2"@Ps&1|  
  return t1 / t2; (jMtN?&0H-  
} `q%U{IR  
} ; Iha[G u  
A'Gl Cp  
这个工作可以让宏来做: \,2gTi,=  
Y!Drb-U?;  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ IrJ+Jov  
template < typename T1, typename T2 > \ N*Yy&[  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 4avc=Y5  
以后可以直接用 E(_ KN[}S  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) b 8>q;  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 4AQ[igTDP  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) u+m4!`  
.hKhrcQp  
0mTEim  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ?KCivf  
R<|ejw  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > "# 2pT H~  
class unary_op : public Rettype <|a=hHPi:  
  { !x7o|l|cP  
    Left l; |k6Ox*  
public : A#(`9  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 3E,DipHg  
GzdRG^vN  
template < typename T > UgC)7 K1  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1SUzzlRx  
      { )B;M  
      return FuncType::execute(l(t)); fz3lR2~G  
    } qz`rL#W]  
=p q:m  
    template < typename T1, typename T2 > eRs&iK2y  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^LVk5l)\>g  
      { F}'wH-qp  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); n3$gx,KL  
    } paWxanSt  
} ; 1[SA15h  
L+.H z&*@  
H@D;e  
同样还可以申明一个binary_op eLV.qLBUs  
Q_]~0PoH  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > hbI;Hd  
class binary_op : public Rettype DtI$9`~  
  { \0?$wIH?  
    Left l; =u=Kw R  
Right r; z]=8eV\  
public : b9uBdo@o  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ^I`a;  
]g,lRG  
template < typename T > Z5B/|{  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const c<4F4k7  
      { !n<o)DsZR  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); YJ,*(A18  
    } jj,r <T  
OCNPi4  
    template < typename T1, typename T2 > TQc@lR!  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /e1(? 20  
      { AnMV <  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); T SjI z5  
    } !9]d |8!  
} ; TH4\HY9qa?  
>zngJ$  
h5GU9M  
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 OlY$ v@|  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 SK R1E];4  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ^DB{qU  
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。 xu\eXx6H  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! .Djta|puu  
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。。。 cWa)#:JOV  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 +Gh7^v|"  
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) K_ke2{4Jm  
下面是修改过的unary_op }x:f%Z5h  
a#[-*ou`  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Ck'aHe22'  
class unary_op ,_ .v_  
  { fS=hpL6]@  
Left l; |"]PCb)!  
  57Z-  
public : )D/ 6%]O  
38IMxd9v  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} sKL:p3r  
|+}G|hx@9  
template < typename T > Kq)MTlP0g  
  struct result_1 Y)|N"f;  
  { uQ/h'v  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Q5a)}6-5  
} ; )uheV,ZnY  
x#H 3=YD*  
template < typename T1, typename T2 > ynwG\V  
  struct result_2 $`J_:H%  
  { 6.c^u5;  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 0 n vSvk  
} ; UE"GJt`I  
I#rubAl  
template < typename T1, typename T2 > w_wslN,)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !L24+$  
  { \6!W05[ Q  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); hdma=KqZ(  
} 'T8W!&$  
K8I$]M   
template < typename T > l.+yn91%>  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vbG]mMJ  
  { u bW]-U=T  
  return OpClass::execute(lt(t)); |> enp>  
} H17-/|-;0!  
mY7>(M{  
} ; WyhhCR=;  
8|^CK|m6*  
R[B?C;+(O  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug z@ 35NZn  
好啦,现在才真正完美了。 ,  X{>  
现在在picker里面就可以这么添加了: ]d}0l6  
/~p+j{0L3W  
template < typename Right > mN_Z7n;^eh  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const E%N2k|%8d_  
  { pv)`%<  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 4=8QZf0\  
} 4,p;Km&  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 rf &M!d}!  
eOT+'[3"  
XzIx:J6  
)?! [}t  
Ah69 _>N`S  
十. bind , E )|y4  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ?#A]{l  
先来分析一下一段例子 ne}+E  
`{v?6:G:Q  
 XRN+`J  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ~wm;;#_O  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 @C_KV0i  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 tz NlJ~E  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 >o,^b\  
我们来写个简单的。 &DG->$&|  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: (.Y/  
对于函数对象类的版本: 1 T<+d5[C  
$g9**b@  
template < typename Func > 0pb '\lA  
struct functor_trait ZD/jX_!t  
  { |KI UgI  
typedef typename Func::result_type result_type; E>LkJSy=  
} ; /UcV  
对于无参数函数的版本: T=f|,sK +7  
Z4K+ /<I  
template < typename Ret > y m,H@~  
struct functor_trait < Ret ( * )() > G.Vu KsP]  
  { <yA}i"-1W  
typedef Ret result_type; y;cUl, :v  
} ; e>rRTN  
对于单参数函数的版本: W<ZK,kv  
{]*x*aa\  
template < typename Ret, typename V1 > xiF7}]d+  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > RprKm'b8x`  
  { _Q%vK*n  
typedef Ret result_type; RrZM&lXY  
} ; uP3_FX: e  
对于双参数函数的版本: O=cxNy-I  
-Y#sI3o*R8  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Qp,DL@mp>8  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > %=we `&  
  { q#A(gyy  
typedef Ret result_type; !rDdd%Z  
} ; 1LJuCI=~  
等等。。。 BcjP+$k4_  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy qLL,F  
 MTER(L  
template < typename Func >  kqYa*| l  
struct func_return X[s8X!#  
  { >Iewx Gb>  
template < typename T > qSqI7ptA\  
  struct result_1 eivtH P  
  { `i) 2nNJ"  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; #PDf,^  
} ; r=/;iH?UH  
5AS[\CB4  
template < typename T1, typename T2 > -4w=s|#.\  
  struct result_2 Sd/?&  
  { G&xo1K]  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; E9|eu\  
} ; m=AqV:%|  
} ; jN-vY<?h]  
1aVa0q<  
o*x*jn:hm  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 [3l*F  
E5el?=,i  
template < typename Func, typename aPicker > I$NhXZ)KT  
class binder_1 ]eQV ,Vt  
  { )#a[-.OI  
Func fn; |4mpohX  
aPicker pk; ""Zp:8o  
public : '\~$dtI$  
9YsR~SM  
template < typename T > *#%9Rp2|  
  struct result_1 o-xDh7v  
  { 9Suu-A  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; W"{v2xi  
} ; <2!v(EkI  
zWpqJK   
template < typename T1, typename T2 > n9pN6,o+  
  struct result_2 9jN)I(^D6  
  { I/VxZ8T  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; :+{ ?  
} ; ;U1UFqZ`  
)eUW5 tS  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} a9n^WOJ6  
+jg9$e"  
template < typename T > G*S|KH  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const IchCACK  
  { f:g,_|JD$  
  return fn(pk(t)); *Nyev]8  
} 2([2Pb3<"  
template < typename T1, typename T2 > \BWyk A>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const J--m[X  
  { $^&ig  
  return fn(pk(t1, t2)); QDpEb=|S  
} 7nbB^2  
} ; 0Io'bF  
Lokl2o `  
pLMRwgzr  
一目了然不是么? K"<PGOF  
最后实现bind )}TLC 2%  
fzjU<?}  
{]z4k[;.h  
template < typename Func, typename aPicker > Z~A@o ""F  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) |uW:r17  
  { ]"c+sMW  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); MNH1D! }  
} <foCb%$(?  
fN"( mW>!  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Qb8KPpd  
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。 DzQ1%!  
xEuN   
十一. phoenix x8;`i$  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: m/NdJMoN=  
T[= S$n -'  
for_each(v.begin(), v.end(), G/%iu;7ZCb  
( Hi_ G  
do_ R),zl_d_  
[ IrMl:+t\  
  cout << _1 <<   " , " ! _2n  
] X0 -IRJ[  
.while_( -- _1), \7"@RHcihB  
cout << var( " \n " )  FgL,k  
) < j$#9QQ1  
); 6<0n *&  
OT^%3:zg  
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: TpA\9N#$  
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 9 2MTX Osp  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 vIvVq:6_3  
那么我们就照着这个思路来实现吧: @\&m+;6  
iCP/P%  
1b8p~-LsU  
template < typename Cond, typename Actor > qo)?8kx>l  
class do_while a?yMHb{F  
  { %p&k5:4<"#  
Cond cd; b| SE<\  
Actor act; KYJjwXT28W  
public :  -C#PQV  
template < typename T > `>DP,D)w(  
  struct result_1 eT'nl,e|  
  { ::n;VY2&  
  typedef int result_type; qH"Gm  
} ; 1_$xSrwcF  
"uLjIIl  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} }FF W|f  
@DW[Z`X  
template < typename T > "o& E2#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S' dV>m`  
  { ] 4+s$rG  
  do _md=Q$9!m  
    { Khh0*S8.K  
  act(t); /S:F)MO9  
  } zF4[}*  
  while (cd(t)); I *c;H I  
  return   0 ; 4[ryKPa,  
} (I@bkMp  
} ; a:~@CUD >I  
uH3D{4   
UEak^Mm;=2  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). P?BGBbC  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 4YZS"K'E  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 *9ywXm&?  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 [6jbgW~E  
下面就是产生这个functor的类: 79zJ\B_  
2?@j~I=s2h  
,? E&V_5  
template < typename Actor > `SO|zz|'  
class do_while_actor n(~\l#o@  
  { -{h   
Actor act; =Cqv=   
public : N__H*yP  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} J H.K.C(  
4 !`bZ`_Bw  
template < typename Cond > IB.yU,v  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; \EoX8b}$b0  
} ; GC8}X;((Y  
A5#y?Aq  
_eLWQ|6Fx  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 }4c o)B"  
最后,是那个do_ iq?#rb P#I  
Z?i /r5F  
Kex[ >L10G  
class do_while_invoker ^GN8V-X4y  
  { PXP`ZLF  
public : e2CV6F@a  
template < typename Actor > m9M FwfZ  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const fYebB7Pv  
  { E jEFg#q  
  return do_while_actor < Actor > (act); SM[{BH<  
} kfC0zd+  
} do_; ,xJrXPW  
^[TV;9I*  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ?_6YtR,{  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 1;u4X`8  
最后来说说怎么处理break和continue t$^l<ppQ  
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。 /I&wj^   
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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