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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda #el i_Cxe  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 qL03iV#h*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, oq>8  
X~Yj#@  
'Wn2+pd  
> ,v,4,c  
  class filler -X6[qLq  
  { dt efDsK  
public : > $#v\8  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} @%5$x]^  
} ; NzP5s&,C69  
t*&O*T+fgy  
>**7ck  
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: h xCt[G@  
H#LlxD)q  
\2K_"5  
lR9~LNK?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); abVz/R/o  
gUcG#  
i8tH0w/(M  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 $g?`yE(K  
Xyrf$R'  
^,$>z*WQ.  
7|"gMw/  
二. 战前分析 'WA]DlO  
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。 *c[X{  
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 A;4O,p@   
~?m vV`30&  
2[Ja|W\If  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); km]RrjRp  
  /* --------------------------------------------- */ \*C}[D  
vector < int *> vp( 10 ); $ +`   
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); sKkk+-J4  
/* --------------------------------------------- */ &4%j   
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); W+'|zhn  
/* --------------------------------------------- */ #Zm%U_$<  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); \*5_gPj!d  
  /* --------------------------------------------- */ 22|a~"Z  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); .!\NM&E  
/* --------------------------------------------- */ (oYM}#Q  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); V=@M!;'<  
:d7tzYT ^  
]Y%?kQ^  
6n 2LG  
看了之后,我们可以思考一些问题: ~ [por  
1._1, _2是什么? er0hf2N]  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 >|Hd*pg))  
2._1 = 1是在做什么? Gj.u /l  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 M=57 d7  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ZkyH<Aa  
}538vFNi  
4mG?$kCN  
三. 动工 gZFtV  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: H^N@fG<*dh  
Z.Sq5\d  
IXmtjRv5  
H'L ~8>  
template < typename T > %D(% lh2  
class assignment LV:`si K  
  { xJvM l`2;  
T value; QT5,_+ho  
public : v$O%U[e<  
assignment( const T & v) : value(v) {} \` |*i$  
template < typename T2 > ]yxRaW9f  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } a-t}L{~  
} ; fR=B/`  
mgB7l0)b  
TZT1nj"n  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 @bN`+DC!<  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment H$ !78/f  
fNVNx~E  
O6LuFT .  
D3^Yc:[_@  
  class holder f?iQ0wv)  
  { X0=#e54  
public : fE\;Cbi  
template < typename T > 2Mc}>UI?eO  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ::\7s  
  { m17H#!`  
  return assignment < T > (t); {%S>!RA  
} piRP2Lbm*  
} ; #1:&uC1vj  
CvwC| AW  
d$uh .?F5  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: dv+)U9at  
n$*'J9W~  
  static holder _1; >f [Lb|t  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 1!@KRV  
Zd/ACZ[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); cG|ihG5)  
而不用手动写一个函数对象。 8+Y+\XZG  
.[v4'ww^  
`7|\Gqy  
'V reO52  
四. 问题分析 \BT8-}  
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。 ZiBTe,;  
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。 K<HF!YU#I2  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 \X5>HPB  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 7b,5*]oZ  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 NR8YVO)5$  
v2>.+Eh#  
五. 问题1:一致性 pPUv8, %  
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?| SBBDlr^P  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 87P.K Yy  
e}u# :ysj  
struct holder OPp>z0p%6X  
  { zV(F9}^  
  // :%M[|Fj  
  template < typename T > O.n pi: a  
T &   operator ()( const T & r) const F2 /-Wk@  
  { QGtKu:c.81  
  return (T & )r; 'CqWF"  
} \vBpH'hR,'  
} ; #tyHjk  
#x"dWi (  
这样的话assignment也必须相应改动: #]ZOi`;  
=='~g~  
template < typename Left, typename Right > VU1 ;ZJ E  
class assignment 6vVx>hFJ47  
  { wl1JKiodg  
Left l; bgW=.s  
Right r; K)|#FRPM u  
public : 6{rH|Z  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} fqaysy  
template < typename T2 > 5>J{JW|  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } A^PCI*SN[  
} ; 6~Y-bn"%D5  
sK~d{)+T  
同时,holder的operator=也需要改动: hjB G`S#  
4}:a"1P"  
template < typename T > o#X|4bES  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const >gAq/'.Q  
  { KmoPFlw  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); @\,WJmW  
} V j\1 HQ  
.6Swc?  
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。 >b>3M'  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ='1J&w~7  
|];s[^$#  
return l(rhs) = r; -1ke3  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 y6|&bJ @  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: T<*i($ [  
 =(kwMJ  
template < typename Tp > (>*<<a22  
class constant_t JO:40V?op  
  { zmf`}j[  
  const Tp t; 5}3Q}o#  
public : uJ<sa;  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ;H5H7ezV  
template < typename T > 3%Jg' Tr+  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const J]8nbl  
  { sy+o{] N  
  return t; r40#-A$  
} jHPJk8@y  
} ; #/'5N|?  
sidSY8j  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ar.w'z  
下面就可以修改holder的operator=了 K'[H`x^  
Fx']kn9  
template < typename T > ^E&':6(  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const &(h~{  
  { "R-1 G/  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); PJu)%al  
} yZ t}Jnv  
"|{O%X  
同时也要修改assignment的operator() K8y/U(@|D  
t.m65  
template < typename T2 > hETTD%  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } * iW>i^  
现在代码看起来就很一致了。 zR2'xE*  
AY['!&T  
六. 问题2:链式操作 "(/ 1]EH`  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 noiUi>G;:  
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。 6 flc  
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。 \HFeEEKH  
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。 g+gHIb7{  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Uv,_VS(  
D'e'xU  
template < typename T > CLI!(8ZW  
struct result_1 vS %r_gf(  
  { :_YpS w<Q  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; *h Ph01  
} ; &) 7umdSgi  
mc_`:I=  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: wXf_2qB9  
:(EU\yCzK  
template < typename T > x0wy3+GZc  
struct   ref |V{'W-` |[  
  { p{7"a  
typedef T & reference; \;x+KD  
} ; t E/s|v#O  
template < typename T > TCJH^gDt  
struct   ref < T &> ckRWVw   
  {  gc@,lNmi  
typedef T & reference; jj8AV lN  
} ; c#+JG  
=BpX;n <  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: HaI  
/C29^P  
template < typename T > IbAGnl{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const [i24$UT  
  { 5DKR1z:  
  return l(t) = r(t); 'M2Jw8i  
} g9OO#C>  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 \3w=')({  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 dE2(PQb*P  
X"<t3l(+  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 d V#h~  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 0%.l|~CE&  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ZK4/o  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 jvn:W{'Q  
最后的布局是: . Rxz;-VA  
                Add FCU~*c8Cs  
              /   \ D^P_3 B+  
            Divide   5 w~sr2;rp<  
            /   \ <\@JbL*  
          _1     3 Kxb_9y0`r  
似乎一切都解决了?不。 DPI iGRw  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 niY9`8  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 ='<0z?Af  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: rWI6L3,i+  
L}CjC>R!  
template < typename Right > bWAhK@epI  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const knZee!FA7  
Right & rt) const g&;:[&% T]  
  { s)W^P4<  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 8E1swH5 z  
} w$UWfL(  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ,dK<2XP  
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。 RajzH2j+>  
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。 1Iu^+  
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。 F n4i[|W42  
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。 G^J|_!.a  
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? \"i2E!  
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: RVtb0FL  
O7bTu<h=  
template < class Action > u$d T^c  
class picker : public Action "1_eZ`  
  { * 3mF.^  
public : ) 2C`;\/:  
picker( const Action & act) : Action(act) {} /,A:HM>B  
  // all the operator overloaded QcG4~DEX4  
} ; ^.y}2  
<m"Zk k  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 mu0ER 3o  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: "<x%kD  
/qA\|'~  
template < typename Right > <)+9PV<w  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const D_@WB.e L  
  { AjB-&Z  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); d4F3!*@(  
} +s.r!?49+  
b_@MoL@A!  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > dM8`!~#&PI  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 0t ?:  
lpLjfHr  
template < typename T >   struct picker_maker Mp9wYM*  
  { _!kL7qJ"  
typedef picker < constant_t < T >   > result; %{g<{\@4(;  
} ; n#,|C`2r  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 1foy.3g-  
  { U7(84k\j  
typedef picker < T > result; C]K|;VQ  
} ;  Hrm^@3  
z/(^E8F  
下面总的结构就有了: BXy g ?  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 Fu:VRul=5$  
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。 >p Y0f }  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 9 m MPkgc  
至此链式操作完美实现。 \&|)?'8rS  
PJLSDIeN  
&wr0HrE\  
七. 问题3 ^@e4m O  
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。 Vr0-evwfo  
pTPWToKh  
template < typename T1, typename T2 > 21x?TZa  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -Zd0[& ']  
  { E'zLgU)r`  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); {(#Dou  
} z6#~B&  
>QV=q`I  
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: gnF]m0LR  
^c" wgRHc<  
template < typename T1, typename T2 >  Ew1> m'  
struct result_2 <m:8%]%M6  
  { ?bu-6pkx]  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; |GJSAs"L@  
} ; VJ;4~WgBz  
@w|'ip5@  
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? dBkw.VO W  
这个差事就留给了holder自己。 Xc -'&"  
    FB3C'!'<)  
E!w%oTx{OR  
template < int Order > [=imF^=3Vb  
class holder; hs< )<  
template <> ;LM`B^Q]s  
class holder < 1 > :G\f(2@  
  { %_N-~zZ1E  
public : ;@ xSJqT  
template < typename T > /iFtW#K+  
  struct result_1 uc4#giCD  
  { V uZd  
  typedef T & result; (;-< @~2  
} ; 'N#,,d/G  
template < typename T1, typename T2 > H$Om{r1j  
  struct result_2 R@Ch3l@  
  { X}C }  
  typedef T1 & result; ^Rriu $\  
} ; H7!j5^  
template < typename T > A7,TM&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const R,?7|x  
  { qELy'\  
  return (T & )r; k_$:?$  
} }cuU5WQ?%  
template < typename T1, typename T2 > `) s]T.-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const bC{1LY0  
  { r kOLTi[$  
  return (T1 & )r1; 1,q&A RTS  
} k!-(Qfz  
} ; uBp"YX9rx  
j}~3m$  
template <> Ao>] ~r0  
class holder < 2 > z 4 4(  
  { f&x7g.I  
public : \UZlFE  
template < typename T > <RQ\nU  
  struct result_1 `{BY {  
  { j t9fcw  
  typedef T & result; *m$P17/C  
} ; SJ4[n.tPI  
template < typename T1, typename T2 > Q@zD'G >  
  struct result_2 uM|*y-4  
  { C{7 j<O  
  typedef T2 & result; _qwKFC  
} ; eP6`"<UM  
template < typename T > /, T@/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 3gN#[P  
  { P:,@2el  
  return (T & )r; >;I$&  
} \!D<u'n  
template < typename T1, typename T2 > GSck^o2{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ^i>Tm9vM  
  { Bg.~#H  
  return (T2 & )r2; &|cg`m  
} Hg<d%7.  
} ; VnqgN  
k$j4~C'$  
Kxs_R#k  
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> >。 tB-0wD=PR  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: JRfG]u6GU  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: N,N9K  
BWRM gN'.  
return l(i, j) = r(i, j); vhe[:`=a  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) R0|dKKzS  
i}d^a28  
  return ( int & )i; a'3|EWS ?  
  return ( int & )j; <7-Qn(m,  
最后执行i = j; t.0F  
可见,参数被正确的选择了。 ^lADq']  
[Aqy%mbG  
:Y/>] tS4  
6@ B_3y  
7{0;<@  
八. 中期总结 UqJ}5{rt  
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: wB%:RI,  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 `r?xo7  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 z  u53mZ  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor AP1Eiv<Hub  
"'Bx<FA  
(t$jb |Oa  
3-^z<*  
!$}:4}56F  
<UI^~Azc#  
九. 简化 glk-: #  
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。 ]Dj,8tf`H  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 :zN{>,sC  
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: XEK%\o}  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 T["(wPrt  
  +-*/&|^等 8n_!WDD  
2. 返回引用。 ep|>z#1  
  =,各种复合赋值等 v[-.]b*5A$  
3. 返回固定类型。 v D"4aw  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 9 GEMmo3  
4. 原样返回。 Q)`3&b  
  operator, D}.Pk>5  
5. 返回解引用的类型。 |a||oyrN  
  operator*(单目) 6} b1*xQ  
6. 返回地址。 .x6c.Y.S  
  operator&(单目) #J4{W84B  
7. 下表访问返回类型。 W|C>X=zTi  
  operator[] ^r4@C2#vzJ  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 l~_] k  
  operator<<和operator>> SQ$|s%)oB  
c*fMWtPp  
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。 d2cslD d  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Kyn[4Bu!?  
F@4TD]E0^  
template < typename Left > 5~BM+ja  
struct value_return $@WqM$  
  { .X2fu/}  
template < typename T > H rMH  
  struct result_1 Gcu[G]D  
  { p]z< 43O$  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; HhZlHL  
} ; ~f:y^`+Q[  
"e)C.#3  
template < typename T1, typename T2 > b-'T>1V  
  struct result_2 k&oq6!ix  
  { o p{DPUO0  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; NoSq:e  
} ; yf 7Sz$Eq  
} ; ">-J+ST%  
*/8b)I}yY  
YB;q5[  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ?o0ro?9j  
$_ &Lp\  
下面我们来剥离functor中的operator() H YA<  
首先operator里面的代码全是下面的形式: kK62yz,  
Ln&'5D#  
return l(t) op r(t) G0e]PMeFl  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 06)B<  
return op l(t) q4Rvr[  
return op l(t1, t2) 1$+-?:i C  
return l(t) op CP5vo-/)-  
return l(t1, t2) op x-hr64WFK  
return l(t)[r(t)] QYS 1.k  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] *#{V ^}  
\Uz7ar#,  
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: d3,%Z &  
单目: return f(l(t), r(t)); s2IjZF{  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); dq6|m }g{  
双目: return f(l(t)); -a^%9 U  
return f(l(t1, t2)); pUp&eH  
下面就是f的实现,以operator/为例 LtJl\m.th  
bi01]  
struct meta_divide \ytF@"7  
  { F\K&$5J{p  
template < typename T1, typename T2 > !@.9>"FU  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 5*~]=(BE  
  { PN(P$6  
  return t1 / t2; 7{"urs7 T  
} VLL CdZ%  
} ; pbXh}YJ&  
)qbjX{GZ7  
这个工作可以让宏来做: -gq,^j5,  
L lNd97Z  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ [5"F=tT7WP  
template < typename T1, typename T2 > \ sYMgi D  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; F"G]afI9+  
以后可以直接用 L\GjG&Y5  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) R&v V! d  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 YA?46[:  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ?FV>[&-h#I  
Oh&k{DWE$  
)qq5WShMJ  
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 !e<D2><^  
DI>SW%)>  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > d?9b6k?  
class unary_op : public Rettype n7>L&?N#y#  
  { "t ^yM`$5[  
    Left l; VGe OoS  
public : $\9M6k'  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} [yyL2=7  
~uUN\qx52  
template < typename T > QTC-W2t]  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ra!Br6  
      { D_)i%k\  
      return FuncType::execute(l(t)); g)L?C'BG  
    } ZcQ@%XY3~  
bJWPr  
    template < typename T1, typename T2 > L-,C5^  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 'zUWO_(  
      { fzk^QrB  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ab@1JAgs  
    } 9f|+LN##  
} ; F<YXkG4 pO  
Y3n6y+Uzk  
}w|a^=HAp  
同样还可以申明一个binary_op G+S MH`h  
lL$no7HBy  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > } G3:QD  
class binary_op : public Rettype dEvjB"x  
  { p7Xe[94d^  
    Left l; ==ZL0 ][  
Right r; ^+MG"|)u~  
public : q+J;^u"E  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} zm{U.Q  
<rbzsn"a  
template < typename T > \'>ZU-V  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @5,Xr`]  
      { YqEB%Y~N+  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); R2Y.s^  
    } -~rZ| W~v  
vMHJgpd&j  
    template < typename T1, typename T2 > sI OT6L^7  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {;2Gl$\r  
      { D=^|6}  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); i^Ip+J+[  
    } P2t9RCH  
} ; Ia%S=xU{=  
"BvAiT{u  
3[UB3F 4K  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 i2y E-sgF  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 7lH.>n  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ` JZ`j7f  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ZR*Dl.GWY  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! g~v>{F+u  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ,?KN;~t#vz  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 +>BD^[^^  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 6qF9+r&e ?  
下面是修改过的unary_op '<!T'l:R:/  
<?E~Qc t  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Oe_*(q&  
class unary_op `%<^$Ng;  
  { ~6!TMVr  
Left l; _Z0O]>KH  
  #[ TOe  
public : )r`F}_CEL  
8w\ZY>d   
unary_op( const Left & l) : l(l) {} {+N7o7  
z:JQ3D7/we  
template < typename T > i9=*ls^Cx  
  struct result_1 n%&+yg   
  { )Zbrg~-@  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 6xT" j)h  
} ; 3qVDHDQ?ZV  
wyC1M  
template < typename T1, typename T2 > _!:*&{  
  struct result_2 4.&hV?Kxz  
  { )ePQN~#K}  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; YacLYo#  
} ; 1b LY1  
U:+wt}-T"  
template < typename T1, typename T2 > Y$K[@_dv=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~^ ^|]s3  
  { Pu`;B  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ^,sKj-  
} '(-SuaH49  
g7g^iLU  
template < typename T > -8%[ 7Z]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S @tpd'  
  { =&-+{txs  
  return OpClass::execute(lt(t)); --BS/L-  
} C/{%f,rU  
oRZ--1oR_  
} ; IM8lA  
fKkH [  
h$U(1B  
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 ;%V)lP"o  
好啦,现在才真正完美了。 .{ -C*  
现在在picker里面就可以这么添加了: K)_DaTmi)  
j3_vh<U\  
template < typename Right > cwC-)#R']  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const WcZck{ehd  
  { o>?#$~XNv  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); #Ks2a):8  
} N799@:.  
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。 $^Z ugD  
oJln"-M1nx  
dHJ#xmE!pP  
*)0-N!N#)  
d7i 0'R  
十. bind W,-fnJk  
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。 rhQv,F9  
先来分析一下一段例子 tZ*z.3\<  
aPH6R<G  
o3kVcX^  
int foo( int x, int y) { return x - y;} e>~7RN  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Puodsd  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 xp;CYr"1}  
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。 uYy&<_r  
我们来写个简单的。 nAY'1!Oi  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: l 4e`-7  
对于函数对象类的版本: M~"93Q`f^  
z]33_[G1U  
template < typename Func > 1_V',0|`>  
struct functor_trait :I/i"g7<  
  { U%T{~f  
typedef typename Func::result_type result_type; Jo Ih2PD  
} ; ~Jlo>  
对于无参数函数的版本: kHx6]<  
S{7 R6,B5  
template < typename Ret > 5FQtlB9F  
struct functor_trait < Ret ( * )() > DB>.Uf"  
  { S*9qpes-m|  
typedef Ret result_type; qdY*y&}"J  
} ; Udl8?EVSz  
对于单参数函数的版本: >xK!J?!K  
V0)F/qY  
template < typename Ret, typename V1 > Hy| X>Z  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > V^/]h u  
  { p*OpO&oodu  
typedef Ret result_type; <o:|0=Sw b  
} ; n7*.zI]%&  
对于双参数函数的版本: `;BpdG(m  
MQ7Hn;`B  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 >  OK\F  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > MB:*WA&  
  { b@?pofZ`k  
typedef Ret result_type; vzPuk|q3  
} ; z(JDLd  
等等。。。 p0Ra`*f  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 86HK4sES  
`S+B-I0  
template < typename Func > @teNT"  
struct func_return G.y~*5?#  
  { .!Qo+(  
template < typename T > +#=l{_Z,ZJ  
  struct result_1 w</qUOx  
  { ,p7W4;?4  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 4y|%Oj  
} ; hQPNxpe  
<WCTJ!Z  
template < typename T1, typename T2 > 7'1 +i  
  struct result_2 jt,dr3|/n  
  { X\ bXat+  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Uk@'[_1z  
} ; }<KQ +  
} ; F* h\#?  
9?L,DThQ  
9Atnnx]n  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 NR|t~C+  
O=2SDuBZ  
template < typename Func, typename aPicker > l %M0^d6M  
class binder_1 h.WvPZ2U  
  { Ka|, qkb  
Func fn; C<u<:4^H  
aPicker pk; ObIL  w  
public : w/UZ6fu  
J_ y+.p- 5  
template < typename T > fOtzb YVC  
  struct result_1 JK_(!  
  { qr|v|Ejd~  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; t~(|2nTO5  
} ; D/x!`&.sN  
O\&[|sGY{  
template < typename T1, typename T2 > _oBJ'8R\  
  struct result_2 \Uh$%#}.  
  { GO<,zOqvU  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ~]LkQQ'  
} ; 8\])p sb9  
&8R !`uh1  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} :,[=g$CT:  
d]!`II  
template < typename T > ~&\}qz3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =/zb$d cz  
  { `+?g96   
  return fn(pk(t)); G}8Zkz@+  
} ~P;KO40K  
template < typename T1, typename T2 > P<s 0f:".  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zvAUF8'_  
  { SG@-b(  
  return fn(pk(t1, t2)); |jT^[q(z  
} 9f U,_`r  
} ; h =E)5&Z  
B;=-h(E}vJ  
zC<k4[.  
一目了然不是么? Lw_s'QNWR  
最后实现bind !gbPxfH:6  
YOE!+MiO  
GX-V|hLaGX  
template < typename Func, typename aPicker > oTLA&dy@  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) o{r<=X ysM  
  { RW I7eC  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); #ssSs]zl  
} jS<(O o  
SNl% ?j| f  
2个以上参数的bind可以同理实现。 E=eK(t(8  
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。 noL&>G  
pN?geF~t|  
十一. phoenix y Nc"E  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 14Y<-OO: k  
@B#\3WNt  
for_each(v.begin(), v.end(), OJ!=xTU%h  
( sfKu7puc  
do_ +$y%H  
[ RF$2p4=[  
  cout << _1 <<   " , " |X6/Y@N  
] .,+TpP kc  
.while_( -- _1), r=74 'g  
cout << var( " \n " ) (u:^4,Z  
) g*]/HS>e<G  
); 6)j4-  
{@YY8SKb9  
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: |fIIfYE  
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 m(DJ6CSa  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 B3C%**~:e  
那么我们就照着这个思路来实现吧: /; {E}`  
7G]v(ay  
vnr{Ekg  
template < typename Cond, typename Actor > 9Q /t+  
class do_while x,81#=m^h  
  { ::`#qa4!  
Cond cd; $LkTu  
Actor act; K*id 1YY  
public : |^k&6QO5  
template < typename T > 4-voR5Fd  
  struct result_1 }"x#uG  
  { ]:_s7v  
  typedef int result_type; %<]4]h  
} ; ~H4wsa39  
o!@}&DE|*L  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} /9@[gv A  
{i#z <ttu  
template < typename T > Wb{0UkApJ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )Bw}T  
  { rZ#ZY  
  do HzQ Y\Y6  
    { 50jZu'z:  
  act(t); )Gm,%[?2C  
  } $~c wB  
  while (cd(t)); eEl71  
  return   0 ; BL[N  
} '^!#*O  
} ; 9,c_(%C  
+{h.nqdAE  
SPN5H;{[]K  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Uu_Es{@  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 @ Cd#\D|  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 }5]2tH${  
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。 A~)#  
下面就是产生这个functor的类: ;1AX u/  
m- u0U  
QCAoL.v  
template < typename Actor > Mj<T+Ohz  
class do_while_actor 67b w[#v  
  { Q5xQ5Le  
Actor act; Ek6z[G` O  
public : z;Jz^m-  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} mJNw<T4!/  
9_-6Lwj6t  
template < typename Cond > 8yDe{  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Rl{e<>O\^  
} ; nghpWODq  
xQ,My  
5RsO^2V:  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 N@#,YnPI  
最后,是那个do_ Lm3~< vP1e  
4&kC8 [r  
Bw/8-:eb  
class do_while_invoker 38#Zlc f  
  { |R&cQKaQ`  
public : pv]2"|]V)  
template < typename Actor > m gE r+  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ).3riR  
  { J!\oH%FJp  
  return do_while_actor < Actor > (act); pf$gvL  
} B",;z)(%  
} do_; z_8lf_N  
.+(R,SvN%<  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ["^? vhv  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 $uUR@l  
最后来说说怎么处理break和continue %jJ|4\  
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。  alH6~  
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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