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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda |# 0'_  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 N^ +q^iW  
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, 082}=Tsx   
Xj, %t}  
We6eAP/Z  
ED0cnr\yG  
  class filler S5>s&  
  { ]*dYX=6  
public : (bm^R-SbB  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} MqJTRBs%  
} ; Zo UeLU  
B*/!s7c.  
wv~:^v'  
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: @Y0ZW't  
xMbgBx4+  
. !1[I{KU  
X5owAc6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); w4fKh  
j"Jf|Hq $  
!7t&d  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 bQD8#Ml1  
[ G 9Pb)  
=r]l"T  
Xg~9<BGsi  
二. 战前分析 n bxY'`8F  
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。 81nD:]7  
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 )\])?q61  
>H+t ZV  
(wj:Gc  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); j$ T12  
  /* --------------------------------------------- */ AojL4H|  
vector < int *> vp( 10 ); $9%F1:u  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Y:CX RU6eD  
/* --------------------------------------------- */ QC'Ru'8S  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); i]n2\v AG  
/* --------------------------------------------- */ /? %V% n  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); I`{3I-E  
  /* --------------------------------------------- */ xLed];2G  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); GR|\OJ<2  
/* --------------------------------------------- */ P!-RZEt$  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 2l?^\9&  
iM!Ya!  
R;HE{q[ f  
v4e4,Nt  
看了之后,我们可以思考一些问题: 3$hIc)  
1._1, _2是什么? s.4+5rE  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 5mam WPw  
2._1 = 1是在做什么? L#S W!  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 #ss/mvc3  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 )4rt-_t<  
GZO:lDdA  
:E}y Pcw  
三. 动工 4dixHpq'  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: :]:)c8!6  
;_\y g)X,  
Hn >VPz+I  
=%8 yEb*5#  
template < typename T > qu^g~"s  
class assignment #^$_/Q#C  
  { Oj-\  
T value; ?Uq"zq  
public : ;6@sC[  
assignment( const T & v) : value(v) {} HGAi2+&  
template < typename T2 > LqYyIbsvf  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Tdh(J",d  
} ; S ,F[74K  
fTXip)n!r  
P;"moluE;  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 \me5"ZU  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment -] wEk%j  
)l9KDObis  
U4 *u|A  
YE@yts  
  class holder ^EiU>   
  { =F|9 ac9X  
public : j-d&4,a:c  
template < typename T > \^6[^\@[  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 7;+G)44  
  { Hc\C0V<  
  return assignment < T > (t); .Wt3|?\=nd  
} U 2-{p  
} ; (Yz[SK=U}  
a0hBF4+6  
='jT 5Mg  
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: j^=Eu r/  
MWme3u)D  
  static holder _1; dnomnY(*<  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 *%/O (ohs@  
zG$5g^J  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); t Cb34Wpf  
而不用手动写一个函数对象。 n UmyPQ~  
 <O7!(  
c2 NB@T9'v  
/e"iY F  
四. 问题分析 WzstO}?P(  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 inh:b .,B  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ^mn!;nu  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 EMP|I^  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 3!8(A/YP;  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ^R:&c;&,  
^'[QCwY~  
五. 问题1:一致性 {@CQ (  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| {U2AAQSa  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 +YZo-tE  
dV[G-p  
struct holder _{c_z*rM8  
  { ?fH1?Z\'K  
  // cO7ii~&%!  
  template < typename T > @\nQ{\^;  
T &   operator ()( const T & r) const 7SS#V  
  {  FkrXM!mJ  
  return (T & )r; h,FU5iK|  
} +rU{-`dy9'  
} ; oc)`hg2=  
1N(#4mE=  
这样的话assignment也必须相应改动: 0 aH&M4  
.^*;hZ~4%  
template < typename Left, typename Right > B!pz0K*uG  
class assignment k Nc- @B  
  { p/ xlR[  
Left l; v4hrS\M  
Right r; 3N$@K"qM#  
public : "LlQl3"=  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} C*ep8{B  
template < typename T2 > ewd eC  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } i=\)[;U  
} ; QTBc_Z  
VOD-< "|  
同时,holder的operator=也需要改动: Awa| (]  
[ne51F5_  
template < typename T > }0pp"[JU  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const /%g9g_rt#  
  { _|US`,kfc  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 5H.~pc2y  
} hy~[7:/<I&  
xh:I]('R  
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。 R/x3+_.f  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 h#Z[ "BG  
{Vj&i.2,  
return l(rhs) = r; OGg\VV'  
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。 F/ZFO5C%  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: |P]W#~Y-  
V K6D  
template < typename Tp > we[+6Z6J  
class constant_t D(ItNMc Ku  
  { =s":Mx,o  
  const Tp t; rlR!Tc>  
public : Fc@R,9  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} "'bl)^+?,  
template < typename T > YA,~qT|  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const MrB#=3pT  
  {  "x9yb0  
  return t; .F8[;+  
} O Ol:  
} ; Lo'pNJH;$  
pk9Ics;y  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 KGM__ZO.  
下面就可以修改holder的operator=了 VA[EY`8  
)KE  
template < typename T > &*>.u8:r  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const :.ZWYze  
  { tnobqL'  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); iGSJ\  
} V5(_7b#z``  
FA*$ dwp  
同时也要修改assignment的operator() rs?Dn6:;B  
=gI41Y]  
template < typename T2 > j yD3Sa3  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } R`@T<ob)  
现在代码看起来就很一致了。 WGn=3(4  
$,@}%NlHc  
六. 问题2:链式操作 g_cED15  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Qpv#&nfUi6  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 BzS4:e<  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 E;CM"Y*  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 qZ^ PC-  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 'wEQvCS  
<z\SKR[  
template < typename T > |Jn|GnM  
struct result_1 fYjmG[4  
  { Q// @5m_  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; *"WP*A\1  
} ; q  
'(@q"`n  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ZwBz\jmbP  
nQmHYOF%  
template < typename T > Xd%qebK  
struct   ref boEQI=!j\+  
  { I :<,9.   
typedef T & reference; xg/(  
} ; 7*uN[g#p  
template < typename T > %urvX$r4K  
struct   ref < T &> \85%d0@3  
  { }y6@YfV${  
typedef T & reference; nDdY~f.B  
} ; ~'%d]s+q  
G/p\MzDko  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: )iw-l~y;  
FDD=I\Ic  
template < typename T > ~\JB)ca.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Zb=NcEPGy  
  { L" ejA  
  return l(t) = r(t); -c&=3O!  
} 9Of;8R  
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。 d[9{&YnH !  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Hi={(Z5tC4  
]]:K l  
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 `.J)Z=o  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: cEu_p2(7!B  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 B1_9l3RM  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 sPi  
最后的布局是: IrL7%?  
                Add 'Hx#DhiFz  
              /   \ #ae?#?/"  
            Divide   5 *fc8M(]&d  
            /   \ yZ6WbI8n  
          _1     3 AVQcD`V3B  
似乎一切都解决了?不。 UCcr>  
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。 @>O7/d?O  
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。 [T r7SU#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: Dst;sLr[,  
^WB[uFt-  
template < typename Right > ,nYa+e  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ?I^$35  
Right & rt) const h@R n)D  
  { HjA~3l7  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); E~}H,*)  
} M,JwoKyg  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 }PK4 KRn  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 P1[.[q/-e  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 DGGySO6=$e  
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。 5go)D+6s  
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。 I[&x-}w  
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? 8(4!x$,Z5  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: |iUF3s|?  
Pr} l y  
template < class Action > [8za=B/  
class picker : public Action kEq~M10  
  { 2?%*UxcO  
public : .\oW@2,RA9  
picker( const Action & act) : Action(act) {} V]--d33/a  
  // all the operator overloaded U>*@VOgB  
} ; I*TTD]e'X  
\m|5Aqs  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 vxPE=!|  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: ?VotIruR  
/E<Q_/'Z  
template < typename Right > F'[Y.tA ,#  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ,]0BmlD  
  { <fHHrmZ#/.  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); aU;X&g+_)  
} _UTN4z2aTG  
 dHx4yFS  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > [xM&Jdf8  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ,M`1 k  
#9(+)~irz`  
template < typename T >   struct picker_maker {D8opepO)  
  { |Jx:#OM  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ltNI+G  
} ; v+x<X5u  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > z{3`nd,  
  { h$`m0-'  
typedef picker < T > result; I@m(}  
} ; G_=i#Tu[  
c=tbl|Cq  
下面总的结构就有了: ,K}"o~z  
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。 f B<Qs.T  
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。 &V+_b$  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 vX>{1`e{S  
至此链式操作完美实现。 ,$t1LV;o=  
g0B-<>E  
tb?TPd-OY  
七. 问题3 @:w^j0+h  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 -`5]%.E&8  
D6lzc f  
template < typename T1, typename T2 > !)oQ9,N  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^"<Bk<b(  
  { U0 -RG  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 2<UC^vZ  
} mQVlE__ub  
,1 H|{<  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 1ik.|T<f0  
&I ~'2mpk  
template < typename T1, typename T2 > {=?[:5  
struct result_2 38&K"  
  { #7H0I8  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; }0<2n~3P  
} ; =C$"e4%Be  
pvsY 0a@4  
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? L %acsb}  
这个差事就留给了holder自己。 XPrnQJ  
    nnhI]#,a{  
Y*9vR~#H  
template < int Order > S@pdCH, n  
class holder; c[,Rh f  
template <> ~ 1TT?H  
class holder < 1 > V(K;Gc  
  { umuj>  
public : j8Q_s/n  
template < typename T > ^vh!1"T  
  struct result_1 gcwJ{&  
  { Y/UvNb<lK  
  typedef T & result; vO?sHh  
} ; Zt41fPQ  
template < typename T1, typename T2 > /kr|}`# Z  
  struct result_2 Z/ml ,4e  
  { u)EtEl7Wq  
  typedef T1 & result; jHT^I as  
} ; _t]Q*i0p  
template < typename T > jXmY8||w  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const r-S%gG}~E  
  { v" #8^q  
  return (T & )r; Edc3YSg%;  
} 7?g({]  
template < typename T1, typename T2 >  IN6L2/Q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const eI`%J3BxR  
  { (5`(H.(  
  return (T1 & )r1;  ,e 7 ~G  
} }t(5n$go6  
} ; ;K l'[~z  
bRFZ:hu l  
template <> .(p_YjIA  
class holder < 2 > P;XA|`&  
  { kn$SG  
public : Ot=nKdP}D  
template < typename T > 9:%')M&Q  
  struct result_1 i\ 7JQZ  
  { cfBl HeYE  
  typedef T & result; "<egm^Yq  
} ; RI'}C`%v  
template < typename T1, typename T2 > Z8h;3Ek  
  struct result_2 MsIaMW_  
  { bly `m p8#  
  typedef T2 & result; 3LQ u+EsS  
} ; ?^:5`  
template < typename T > }|/<!l+;$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const zGd[sjL  
  { !RLXB$@`  
  return (T & )r; |jH Yf42Q  
} F{ 4k2Izr  
template < typename T1, typename T2 > `\z )EoI  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ~|~2B$JeV  
  { lGT[6S\as  
  return (T2 & )r2; Zl# ';~9W  
} (O:&RAkk7  
} ; :`BG/  
7/]Ra  
}`0=\cKqn  
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> >。 6L~5qbQ  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:  S{XO3  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Rbgy?8#9  
ooa"Th<  
return l(i, j) = r(i, j); Ug#B( }/  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 6R3/"&P(/#  
Y*jkUQ  
  return ( int & )i; C@XnV=J  
  return ( int & )j; F6DVq8f9  
最后执行i = j; IWddJb~hu  
可见,参数被正确的选择了。 %Y.@AiViz  
{6)H.vpP  
6ypHH 2X  
tG"EbWi  
Y2uy@j*N  
八. 中期总结 /viBJ`-O  
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: k^q~ 2  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ^=-W8aVi>  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 #="Lr4T  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor >Wd=+$!I  
*g'%5i1ed  
oO &%&;[/A  
%t.\J:WN;  
e9k$5ps  
S}/ZHo  
九. 简化 Y)S f;  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ~2Mcw`<  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 XGnC8Be{4  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: M@. 2b.  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 hR[_1vuIu  
  +-*/&|^等 ey>tUmt6?  
2. 返回引用。 L?(1 [jB4G  
  =,各种复合赋值等 T-oUcuQB  
3. 返回固定类型。 ]xV2= !J  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) apxq] ! `  
4. 原样返回。 Rh@UxNy\,  
  operator, 8"wavh|g4  
5. 返回解引用的类型。 ll"6K I'X  
  operator*(单目) KAy uv  
6. 返回地址。 /T&+vzCF  
  operator&(单目) XS0NjZW  
7. 下表访问返回类型。 M}" KAa  
  operator[] '<C#"2  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 WH+S d  
  operator<<和operator>> (H|^Ow5  
eg"!.ol  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 Co<F<eXe  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: B]#iZ,Tp  
#@M'*X_%}K  
template < typename Left > V8%( h[  
struct value_return Zqg AgN@  
  { TPKm>5g  
template < typename T > _(@ezX.p  
  struct result_1 b]Lp_t  
  { :7qJ[k{g  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; >6zWOYd  
} ; ,f~8:LHq  
~X) 1!Sr  
template < typename T1, typename T2 > K;g6V!U  
  struct result_2 b:*( f#"q  
  { "? 5@j/ e`  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; gEq";B%?  
} ; l2 #^}-  
} ; > lK:~~1  
GtqA@&5&  
c#[d7t8ONe  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait g.Kyfs4`  
!xC IvKW  
下面我们来剥离functor中的operator() c=:A/z{  
首先operator里面的代码全是下面的形式: PtKrks|y  
4':U rJ+  
return l(t) op r(t) EhIa31>X  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) WWIQ6EJO  
return op l(t) .Dyxul  
return op l(t1, t2) *ur[u*g  
return l(t) op Zdu8axK:  
return l(t1, t2) op Bn d Y\  
return l(t)[r(t)] Wl>$<D4mO[  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 9>L{K   
KSl@V>!_  
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: yuB\Z/  
单目: return f(l(t), r(t)); 8&y3oxA,  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); p@=B\A]  
双目: return f(l(t)); 3)~z~p7  
return f(l(t1, t2)); FPuF1@K  
下面就是f的实现,以operator/为例 j2!^iGS}  
z]Mu8  
struct meta_divide 6Y= MW{=F  
  { `SESj)W(y  
template < typename T1, typename T2 > sC RmLUD  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) cD4H@!=a  
  { McQWZ<  
  return t1 / t2; ulY<4MN  
} JsQmn<Yt  
} ; v0~*?m4  
JI~@H /j  
这个工作可以让宏来做: E1rxuV|9  
.l]w4Hf  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ G2_l}q~  
template < typename T1, typename T2 > \ (L8z<id<z  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; k/#321Z  
以后可以直接用 JclG*/Wjg4  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ~]lVixr9  
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 'uV;)~  
(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。。。) h*zHmkFR  
f5|Ew&1EP  
1ml{oqNj  
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 bp(X\:zAy  
"+ 8Y{T  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ?Kf?Z`9 *Y  
class unary_op : public Rettype "0A !fRI~  
  { L+$9 ,<'[  
    Left l; wfF0+T+IA  
public : !T8h+3 I  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 9^1.nE(R&  
j.y8H  
template < typename T > E6y ?DXW H  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }Dc?Emb  
      { ;AK@Kb  
      return FuncType::execute(l(t)); }c0EGoU}?  
    } zJa,kN|m  
dWAKIBe  
    template < typename T1, typename T2 > "G @(AE(  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x3?:"D2  
      { d<^o@  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); qx3`5)ef  
    } OBmmOswg~  
} ; i\u m;\  
cv  /  
k'$UA$2d  
同样还可以申明一个binary_op `}9jvR5  
(GJW3  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > T*sB Wn'am  
class binary_op : public Rettype )\r;|DN  
  { d|(@#*{T]  
    Left l; ")ZsY9-P  
Right r; F~_)auH  
public : vT>ki0P_;  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 7IH^5r  
Yy:Q/zw o  
template < typename T > %o9;jX  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /SDDCZ`;|c  
      { XT 'v7  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); w st)O{4  
    } ir*T ,O 2J  
H+ Y+8   
    template < typename T1, typename T2 > VY=c_Gl  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const g<r'f"^  
      { F( Iq8DV  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); @`6db  
    } a\m@I_r.N  
} ; JQ.w6aE  
QX j4cg  
<n:j@a\up0  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 zf>r@>S!L  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 }TS4D={1  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) <MH| <hP  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ?YO$NYwE  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! zg=F;^oZ<  
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。。。 4uG:*0{Yx  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Nn;p1n dN  
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) ' cx&:s  
下面是修改过的unary_op z rV  
zT5@wm  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > iB,Nqs3 i*  
class unary_op u.s-/ g  
  { $zvqjT:>  
Left l; ^"!j m  
  ]M;aVw<!  
public : tzeS D C  
6mi: %)"  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} [j :]YR  
?u9JRXj%  
template < typename T > >=_Z\ wA  
  struct result_1 Iq-+X3i  
  { `/mcjKQ&9y  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; i YJzSVO  
} ; do:3aP'S,  
!?7c2QRN  
template < typename T1, typename T2 > _bO4s#yI  
  struct result_2 IW.~I,!x  
  { =A,6KY=E  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; }I\hO L  
} ; \*V`w@  
Z+< zKn}  
template < typename T1, typename T2 > n^Qt !~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const T*%Q s&x ;  
  { A:3:Cr  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 9aE!! (E  
} -nQ:RHnd  
d|9B3I*I  
template < typename T > >e7w!v]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const iJza zQ  
  { P%6-W5<  
  return OpClass::execute(lt(t)); + W ? / A]  
} fr1/9E;  
OI9V'W$  
} ; dX0"h5v1  
X=<-rFW  
:-=,([TJ  
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 I3A@0'Vm;L  
好啦,现在才真正完美了。 Rmrv@.dr!  
现在在picker里面就可以这么添加了: >!vb;a!  
B!=JRf T  
template < typename Right > u*ZRU 4 U  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const fBptjt_  
  { TqM(I[J7\  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); etEm#3  
} =?} t7}#  
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。 :n:Gr?  
<MlRy%3Z  
|d* K'+  
'L w4jq  
z@nJ-*'U8  
十. bind pm-SDp>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。 tkFGGc}w\  
先来分析一下一段例子 wsyG~^>  
N|v3a>;*l  
n_Ht{2I  
int foo( int x, int y) { return x - y;} /N`l z>^~  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 TS9=A1J#  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 i9.~cnk  
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。 h]rF2 B  
我们来写个简单的。 6]%79?'A  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: &J)q_Z8  
对于函数对象类的版本: &VIX?UngE  
vpy_piG|  
template < typename Func > ydCVG,"  
struct functor_trait R0R Xw  
  { w !N; Y0  
typedef typename Func::result_type result_type; Xj/U~  
} ; u; xl}  
对于无参数函数的版本: f&w8o5=|I  
w7H.&7rF  
template < typename Ret > ZI  q!ee  
struct functor_trait < Ret ( * )() > kMGK 8y  
  { g.v)qB  
typedef Ret result_type; nwk66o:|  
} ; >9o(84AxIH  
对于单参数函数的版本: :wJ=t/ho  
$td=h)S^`  
template < typename Ret, typename V1 > 18|i{fE;  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ;* vVucx  
  { %rpJZ t  
typedef Ret result_type; F)we^'X  
} ; 6t0!a@t  
对于双参数函数的版本: %-y%Q.;k ?  
Yq;|Me{h  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > E\V-< ]o  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > gWo`i  
  { x~Eg ax  
typedef Ret result_type; m@hmu}qz-  
} ; Th&* d;  
等等。。。 '/^bO#G:  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 4~Ptn/ g  
=)Cqjp  
template < typename Func > P=:mn>  
struct func_return ?=:wIMV  
  {  =#N;ZG  
template < typename T > gO*:< B g  
  struct result_1 v$R+5_@[l  
  { FhZ^/= As  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; yub|   
} ; D|W^PR:@h  
oT7=  
template < typename T1, typename T2 > SbNs#  
  struct result_2 6&o9mc\I  
  { "HRoS#|\  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; uqy b  
} ; M{U{iS  
} ; J`U\3:b`SP  
;$|[z<1RdW  
3PB#m.N<  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 P@ewr}  
@add'>)  
template < typename Func, typename aPicker > C WJGr:}&  
class binder_1 {Mc^[}9  
  { :` >|N|i  
Func fn; [|ghq  
aPicker pk; mE3^5}[>  
public : {EKzPr/  
cd36f26`"w  
template < typename T > MTZbRi6z  
  struct result_1 $sDvE~f0n  
  { N;cEf7+f  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; I g/SaEF  
} ; p`// *gl  
Byf5~OC  
template < typename T1, typename T2 > ;[*jLi,uc  
  struct result_2 T:ye2yg  
  { /"A)}>a  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; S/}6AX#F4  
} ; :DP%>H|  
B3V:?#  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} o8+ZgXct  
t?NB#/#%x  
template < typename T > a+$WlG/x  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const yvxdl=s  
  { x0^O?UR  
  return fn(pk(t)); x!klnpGp  
} ZCJOh8  
template < typename T1, typename T2 > 3.q%?S}*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1eC1Cyw  
  { uJz<:/rwZ-  
  return fn(pk(t1, t2)); O) ks  
} 6"^Yn.  
} ; wB6 ILTu1  
2Yd0:$a  
t+'|&b][Qi  
一目了然不是么? c@RMy$RTF  
最后实现bind $x,?+N  
i>!7/o  
acuch  
template < typename Func, typename aPicker > (pBOv:6  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) i"=6n>\  
  { 1O bxQ_x  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Sa!r ,l  
} ]3@6o*R;  
pkjf5DWp  
2个以上参数的bind可以同理实现。 bWzv7#dd=  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 z=TaB^-)  
}m Rus<Ax  
十一. phoenix > Y <in/  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: `ReTfz;o  
xaO9?{O  
for_each(v.begin(), v.end(), TJ@@k SSbl  
( 3F'{JP  
do_ H`/Q hE  
[ W=T3sp V  
  cout << _1 <<   " , " KlMrM% ;y  
] Z$R6'EUb1  
.while_( -- _1), /\L|F?+@  
cout << var( " \n " ) H=E`4E#k  
) [%(}e1T(  
); P(I`^x  
'P{0K?{H-4  
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: {9sA'5  
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 \|20E51B[  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Dm=t`_DL8  
那么我们就照着这个思路来实现吧: n}9vAvC  
6AeX$>k+  
-lHSojq~H  
template < typename Cond, typename Actor > fj X~"U  
class do_while ZD{%0 uh  
  { +]|aACt]  
Cond cd; hzIP ?0^E  
Actor act; {@Y|"qIN  
public : h8;B+#f`  
template < typename T > &jCT-dj  
  struct result_1 * z|i{=W F  
  { Wx#((T  
  typedef int result_type; < aeBhg%  
} ; g z!q  
y+f@8]  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} )(~s-x^\z@  
o JC-?  
template < typename T > OgJd^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const su]CaHU  
  { lqFDX d  
  do ;cQhs7m(9  
    { cU8Rm\?  
  act(t); }X{#=*$GQ  
  } HRkO.230  
  while (cd(t)); ^)ouL25Z*2  
  return   0 ; 7Q,9j.  
} :.kc1_veYS  
} ; ;AV[bjRE\  
%bo0-lnp  
3`PPTG  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). $ o rN>M42  
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。 *yJCnoF  
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。 oTOr,Mn0\6  
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。 Ed[ tmaEuV  
下面就是产生这个functor的类: Q!DH8'|4?L  
rU?sUm,ch  
/ fBi9=}+  
template < typename Actor > q{v:T}Q|A  
class do_while_actor D=}UKd  
  { %H=d_Nm{  
Actor act; YXE?b@W"  
public : X`km\\*  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} lz>YjK:  
)cA#2mlS'1  
template < typename Cond > Jy&O4g/'5  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; [{.e1s<EK  
} ; Q 6djfEN>  
OiI[w8  
#<ppiu$  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 r|$@Wsb?#  
最后,是那个do_ noY~fq/U  
m~;fklX S  
tL0<xGI5^  
class do_while_invoker qfp,5@p  
  { e~tgd8a2a  
public : %lVc7L2]  
template < typename Actor > lej-,HX  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ~`'!nzP5H  
  { `.3!  
  return do_while_actor < Actor > (act); kO:|?}Koc  
} aRSGI ja<L  
} do_; Yud]s~N  
, 'WhF-  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? R=uzm=&nR  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 $4K( AEt[  
最后来说说怎么处理break和continue ~WH4D+  
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。 8:9m< ^4S(  
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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