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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 8 x|NR?  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 wvx N6  
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, F3,hx  
Ndx.SOj  
M\e%GJ0  
]*sXISg1  
  class filler sJt&`kZ  
  { N%_-5Q)so  
public : VP0wa>50!  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} JAmv7GL'6  
} ; 76zi)f1f  
&q``CCOF&  
.IYOtS  
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: Z&JW}''n|F  
SZ1+h TY7d  
:g+R}TR[i  
p,]Hs{R  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); /_ o1b_1 U  
z=n"cE[KtB  
\8{C$"F  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 <`H:Am`  
S"5</*  
!<((@*zU  
mBQ6qmK   
二. 战前分析 3AX/A+2  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 )q&uvfQ1(  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 4q~+K' Z  
Ct$e`H!;  
QOy+T6en  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); DH)@8)C  
  /* --------------------------------------------- */ l'B`f)  
vector < int *> vp( 10 ); QmT]~4PqS  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 5<,}^4wWZ  
/* --------------------------------------------- */ :E@"4O?<Y)  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 19 bP0y  
/* --------------------------------------------- */ /G G QO$'  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); oxHS7b  
  /* --------------------------------------------- */ > 9i@W@M  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); w<-CKM3qe  
/* --------------------------------------------- */ BU<A+Pe>  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); i^Ep[3  
KosAc'/ M  
vT\`0di~  
-'5:Cq   
看了之后,我们可以思考一些问题: f{^C+t{r  
1._1, _2是什么? | 1T2<ZT  
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。 #^yw!~:{  
2._1 = 1是在做什么? BT`D|<  
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。 i7mT<w>?  
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。 `<b 3e(A  
q`"gT;3S  
Ol{)U;, `  
三. 动工 F2!_Z=  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: yZUB8erb.  
) i.p[  
r,L#JR w#-  
`:-{8Vo7  
template < typename T > L*D-RYW  
class assignment wrac\.  
  { UT==x<  
T value; 6@ ToPbj4  
public : 1i$9x$4~E  
assignment( const T & v) : value(v) {} qZ6P(5X  
template < typename T2 > w[~$.FM/  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } v&xk?F?WU,  
} ; v?-pAA)ht  
m~(]\  
K$R1x1lc2  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 #wk'&XsC#z  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Z +(V'e;  
zw7=:<z=  
J0C,K U(  
8`U5/!6fu  
  class holder `GqS.O}C  
  { UfOF's_'<  
public : B9>3xxp(by  
template < typename T > z )a8 ^]`  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ]y2(ZTNTs  
  { R1 hb-  
  return assignment < T > (t); 7t0\}e  
} VbKky1a@  
} ; mxGa\{D# y  
vd9l1"S  
`~(KbH=]  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: x\*`i)su  
Hh$x8ADf  
  static holder _1; g$EjIHb  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 5ok3q@1_]{  
CsQ}eW8uEf  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); n;xtUw6 \  
而不用手动写一个函数对象。 s'tmak-}|  
<,`=m|z9k  
R1&(VK{  
iNT1lk  
四. 问题分析 IT'~.!o7/  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 bJx{mq  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 Nye Ga  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 %h4pIA  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 k$i76r  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 |9?67-  
#T99p+O  
五. 问题1:一致性 I}kx;!*b  
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?| NMJ230?  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 j_o6+R k  
0^? 3hK  
struct holder '<^%> R2  
  { \T/~" w  
  // Q*^zphT  
  template < typename T > A@?2qX^4  
T &   operator ()( const T & r) const 0>)('Kv  
  { ;B:'8$j$  
  return (T & )r; kC!7<%(  
} B+`m  
} ; KNic$:i  
A%"mySW  
这样的话assignment也必须相应改动: 38>8{Ma  
f]h99T  
template < typename Left, typename Right > \XCs(lNh  
class assignment - 9UQs.Nv  
  { .o]vjNrd/  
Left l; *QG>U[  
Right r; cW/RH.N  
public : 71z$a  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} zEl@jK,{$  
template < typename T2 > "c\ZUx_i6  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } !BIq>pO%Ui  
} ; F7E #x  
 =SRp  
同时,holder的operator=也需要改动: Vv B%,_\  
fM]zD/ g  
template < typename T > >dUnk)7  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const |z<E%`u%  
  { _W@q%L>  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Gm}ecW  
} LrX7WI  
%i]q} M  
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。 JcvWE $  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 %t([  
0vqXLFf   
return l(rhs) = r; pfe9 n[  
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。 C o4QWyt:  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: _ncqd,&z  
'&I.w p`^  
template < typename Tp > t9Ht 5 4  
class constant_t Sl/[9- a)  
  { d(jd{L4d  
  const Tp t; [;7&E{,C  
public : $A`D p{e"  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Xjt/ G):L  
template < typename T > O'Lgb9  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Q0Y0Zt,h  
  { V)mRG`L  
  return t; (%rO'X  
} ;$ D*,W *  
} ; ]S[M]-I  
6#MIt:#  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 6 wYd)MDLL  
下面就可以修改holder的operator=了 lM3UjR|@  
q~^Jd=cB\  
template < typename T > bJ*jJl x  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const L%# #U'e3  
  { 2ro4{^(_  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 1mz;4xb  
} JQP7>W  
+H,/W_/g  
同时也要修改assignment的operator() fil'._  
:EJ+#  
template < typename T2 > P sij*%I4  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } *)gbKXb  
现在代码看起来就很一致了。 p~Fc *g[!  
xL3-(K6e  
六. 问题2:链式操作 [8EzyB>fH  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 P3jDx{F  
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。 <Td4 o&JR  
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。 R3`!Xj#&M  
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。 h|$.`$  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Kr3L~4>  
YDE;mIW  
template < typename T > M. O3QKU4  
struct result_1 IGeXj%e  
  { NRe{0U}nO  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; )mT{w9u  
} ; UIc )]k%  
.>%(bH8S  
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: S c_#BD.  
L=nyloz,0  
template < typename T > Nih8(pbe  
struct   ref 6}ct{Q  
  { QCIH1\`jW  
typedef T & reference; %e.tAl"!$  
} ; -.~Dhk  
template < typename T > ?B3   
struct   ref < T &> `?+lM  
  { Nb~.6bsL  
typedef T & reference; oswS<t{Z  
} ; I?}YS-2  
V`sINX  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: uO8z.  
DUUQz:?{J  
template < typename T > _]E H~;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const M@ILB-H  
  { H3"90^|,@  
  return l(t) = r(t);  pbM~T(Y8  
} 1|_jV7`Mz  
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。 jHBzZ!<  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 r8x<- u4  
$Zf hQ5bat  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 :_E=&4&g  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Bj5_=oo+d  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 x8 YuX*/I  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 {XAm3's  
最后的布局是: `./$hh  
                Add XC"]/ y  
              /   \ 2x%Xx3!  
            Divide   5 b2]1Dfw  
            /   \ g/e\ EkT  
          _1     3 #\U;,r  
似乎一切都解决了?不。 wN'Q\l+  
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。 <2@V$$Qg.~  
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。 < 3i2(k  
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: ;/T=ctIs  
k`ulDQu  
template < typename Right > n\Y{ ?x  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const r!A1Sfo4P  
Right & rt) const ^GMM%   
  { `IL''eJug_  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); \@8j&],dl  
} Rg@W0Bc)  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 C{AVV<  
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。 WfYu-TK *  
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。 *F7ksLH|q  
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。 7~(|q2ib  
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。 l>p S23  
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?  n aE;f)  
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: sTeW4Hnp  
#;,dk(URo  
template < class Action > :=9?XzCC  
class picker : public Action ^UTQcm  
  { 7`AQn],  
public : gbF^m`A>%+  
picker( const Action & act) : Action(act) {} $KDH"J  
  // all the operator overloaded y!JZWq%=  
} ; ^PHWUb+``  
>~C*m `#  
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。 )r X["=  
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: $]O;D~  
}&|S8:   
template < typename Right > *Xm$w  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const  {oQ.y  
  { -:Up$6PR  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); "\0&1C(G  
} h:%L% Y9z  
Y)="of  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > U 8Rko)  
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。 rq=D[vX\N(  
&,~0*&r0  
template < typename T >   struct picker_maker <*I%U]  
  { ?}<4LK]  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ipy1tXc  
} ; Qry?h*p+`  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > yKSvg5lLy  
  { ,|RS]I>X  
typedef picker < T > result; )y8 u+5^  
} ; ?8 dd^iX/  
;.Dm?J0  
下面总的结构就有了: o \ss  
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。 s'/b&Idf8  
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。 |j3fS[.$  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 k4WUfL d  
至此链式操作完美实现。 L{XNOf3  
a W1y0  
L#)F00/`  
七. 问题3 u!wR  
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。 9a4Xf%!F>z  
doeYc  
template < typename T1, typename T2 > E=PmOw7b  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -1^dOG6*  
  { !=sM `(=~  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); YXe L7W  
} }@VdtH  
ue?e}hF  
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: LRe2wT>I  
cPQUR^!5  
template < typename T1, typename T2 > 0A$x'pU)  
struct result_2 _G9 vsi  
  { oUXi 4lsSc  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ++b1VBP  
} ; +-8S,Rg@   
b=Rw=K.  
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? !{hC99q6  
这个差事就留给了holder自己。 |/Q7 o1i  
    ~CTe5PX c  
zB,Vi-)vH  
template < int Order > V)HX+D>  
class holder; P[E:=p  
template <> fcDiYJC*  
class holder < 1 > j A/xe  
  { (A@~]N ,U/  
public : Z+# =]Kw)  
template < typename T > Na6z1&wS  
  struct result_1 <K6:"  
  { Q[5j5vry  
  typedef T & result; TV^m1uC  
} ; R 1CoS6  
template < typename T1, typename T2 > L?[NXLn+  
  struct result_2 #ZFedK0vv  
  { 55aJ =T  
  typedef T1 & result; ZjCT * qx  
} ; 4.>rd6BAN-  
template < typename T > I.V?O}   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 7bC1!x*qw  
  { ?<_yW#x6  
  return (T & )r; 0Fd<@w Q0  
} *RPdU.  
template < typename T1, typename T2 > 5X8GR5P  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Io8h 8N-  
  { d#Hl3]wT  
  return (T1 & )r1; dS+/G9X^  
} =1/d>kke  
} ; 6.uyY@Yx  
? zFeP6C  
template <> "t[9EbFL  
class holder < 2 > @jXdQY%{  
  { jY: )W*TXt  
public : uL.)+E  
template < typename T > ]Tv0+ Ao  
  struct result_1 |Z ), OW  
  { $ NNd4d*  
  typedef T & result; -> $]`h"  
} ; }(*eRF'  
template < typename T1, typename T2 > gd#j{yI/Xf  
  struct result_2 0Yh Mwg?  
  { 0[\^Y<ec  
  typedef T2 & result; H]^hEQ3DT  
} ; k/U1 :9  
template < typename T > WAd5,RZ?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Ib8*rL0p<L  
  { {=Z xF  
  return (T & )r; gL)l)}#  
} MM+x}g.?  
template < typename T1, typename T2 > 2N)siH  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Rw j4  
  { tWT ,U[  
  return (T2 & )r2; mgO D J  
} SVJL|S 3k  
} ; O %x<  
[:vH_(|  
^( w%m#  
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> >。 5uo?KSX%  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: V*}xlxSL  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: !]^,!7x,8j  
F!N D  
return l(i, j) = r(i, j); !+<OED=qe  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) E:_m6 m  
D'F j"&LK  
  return ( int & )i; 1KHFzx,  
  return ( int & )j; \3WF-!xe  
最后执行i = j; .el&\Jt  
可见,参数被正确的选择了。 ()Tl\  
pm)kocG  
Wqy\yS [  
=sp5.-r  
C i?BJ,  
八. 中期总结 _m?TEq B  
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: `f|Gw5R  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 j=q*b Qr  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 t\GoUeH]  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Fj_6jsDb  
)U2cS\k'7n  
H}ie D"T_  
x/<eY<Vgm?  
-2D/RE7|  
GBh$nVn$  
九. 简化 Lm!/ iseGv  
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。 -za+Wa`vH  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 <~d3L4h*<  
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 IW?/^  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 y TbOBl  
  +-*/&|^等 KxA ^?,t[  
2. 返回引用。 [|5gw3 y  
  =,各种复合赋值等 >'/KOK"  
3. 返回固定类型。 o(gEyK  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) \ #yKCA';  
4. 原样返回。 s%6{X48vY^  
  operator, L  `\>_  
5. 返回解引用的类型。 (=jztIZ C  
  operator*(单目) \me'B {aa  
6. 返回地址。 (yr<B_Y'MY  
  operator&(单目) O ,9,= 2j  
7. 下表访问返回类型。 )R+26wZ|n*  
  operator[] tCF,KP?  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 aSGZF w  
  operator<<和operator>> N I*x):bx  
],W/IDv  
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。 6T`F'Fk[  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 6r]l8*3 4;  
o/J2BZ<_<  
template < typename Left > K6z)&<  
struct value_return h1_9Xp~N  
  { D#.N)@\  
template < typename T > |/YwMBi  
  struct result_1 "p"M9P'  
  { e`7dRnx&0  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; *WQl#JAr  
} ; ~MpcVI_K  
?=FRn pU?  
template < typename T1, typename T2 > ,UveH` n-  
  struct result_2 aAi "  
  { U+4W9zhwo  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; M^6!{c=MIi  
} ; ,B'n0AO/'  
} ; pm4'2B|)g  
F7"v}K]X  
; *ZiH%q,  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait n N_Ylw  
-50 Nd=1  
下面我们来剥离functor中的operator() fZ6-ap,u  
首先operator里面的代码全是下面的形式: QnZ7e#@UP  
l&2pUv=  
return l(t) op r(t) yGs:3KI  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) |<aF)S4  
return op l(t) g'pB<?'E'  
return op l(t1, t2) GV"X) tGo  
return l(t) op V,?BVt  
return l(t1, t2) op aCZ7G % Y  
return l(t)[r(t)] (+x!wX( x  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] (p1}i::Y8  
ExW3LM9(  
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: Vz\?a8qQ<  
单目: return f(l(t), r(t)); +\ZaVi  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); P.t0o~hoK;  
双目: return f(l(t)); o-ee3j.  
return f(l(t1, t2)); hgU#2`fS  
下面就是f的实现,以operator/为例 !xRboPg  
U#mrbW  
struct meta_divide &2Q0ii#Aa  
  { Y@#rGV>  
template < typename T1, typename T2 > >39\u &)  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) JA]qAr  
  { wRCv?D`vV  
  return t1 / t2; M~O$ ,dof  
} +8zC ol?j  
} ; < cUaIb;(4  
qJZ:\u8oO  
这个工作可以让宏来做: bkSI1m3  
W*!u_]K>  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ `9vCl@"IV  
template < typename T1, typename T2 > \ }|-Yd"$  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; (RM;T@`  
以后可以直接用 CY?19Ak-xd  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) :&-j{8p-  
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 p(6!7t:  
(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。。。) k0>]7t$L  
Z&M fE0F/B  
<], ~V\m  
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 bmd3fJb`r  
;p] f5R^  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > :L&d>Ii|'  
class unary_op : public Rettype rE5q BEh  
  { 6d#:v"^,  
    Left l; [ }1+=Ub  
public : ,enU`}9V*  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} =AVr<kP  
XT<{J8 0z  
template < typename T > 7eP3pg#  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  #-^y9B  
      { l6y*SW5+  
      return FuncType::execute(l(t)); Uoqt  
    } wx*)7Y*  
d~za%2{  
    template < typename T1, typename T2 > /q\{OsrX  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a]%>7yr4  
      { e nw7?|(  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 3w!,@=.q  
    } >ZjGs8&  
} ; 8^U+P%  
YgCSzW&(  
cd-; ?/  
同样还可以申明一个binary_op 9?i~4&EY  
"i1r9TLc  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > NkYU3[m$v  
class binary_op : public Rettype >}|Vmy[/  
  { ,K 1X/),  
    Left l; |.;LI= CT  
Right r; IHaNg K2  
public : S1Ql%Yk-(  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Wti?J.Csc  
Au[H!J  
template < typename T > ^Ss4<  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ry[NR$L/m  
      { P+s-{vv{0  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); r_?il]l  
    } f83Tl~  
0X: :<N@  
    template < typename T1, typename T2 > Vt;!FZ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D@ R>gqb  
      { HLp9_Y{X.  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); /4_^'RB  
    } +:D90p$e  
} ; q7-.-k<dQ  
D$$,T.'u  
lWe1Q#  
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 .C7;T'>!  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 25-5X3(>j=  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) |v?*}6:a  
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。 pQ/ bIuq  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! #nS[]UbwZ  
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。。。 _5l3e7YN  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 xZpGSlA  
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) %^VQw!  
下面是修改过的unary_op 9p '#a:  
/:o (Ghc?  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > *LZ^0c:r  
class unary_op vi-mn)L6#  
  { %I>-_el  
Left l; Or9`E(  
  ;xMieqz  
public : SWZA`JVK  
tMQz'3,X  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} yccF#zU  
\Tii S  
template < typename T > 4Bc<  
  struct result_1 B6hd*f  
  { n>-"\cjV  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ^+)q@{\8Y  
} ; Gi*GFv%xB  
wEp*j+Mmce  
template < typename T1, typename T2 > mE+  
  struct result_2 1;$8=j2  
  { <xpHlLc  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; .)Af&+KT  
} ; g-cC&)0Q  
i rRe}  
template < typename T1, typename T2 > e9e7_QG_-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $GcVI ;a  
  { JLZ=$d  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); MG6y  
} eKj'[2G@/  
ctB(c`zcY  
template < typename T > w\PCBY=  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const O"Ua|8  
  { H*&ZX AKv  
  return OpClass::execute(lt(t)); .gS x`|!  
} lAcXi$pF  
R:}u(N  
} ; f}_d`?K  
+&:?*(?Q  
v!b 8_0~u6  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug :(o6^%x  
好啦,现在才真正完美了。 oy?>e1Sy*  
现在在picker里面就可以这么添加了: )rP)-op|A  
FJj #  
template < typename Right > |loo ^!I  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const x22:@Ot6  
  { AT6:&5_`  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Jfkdiyy"  
} n$S`NNO{]  
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。 *gxo! F}  
pPX~pPIj2  
= e>#oPH  
FYtf<C+  
ED kxRfY2/  
十. bind z%pD3J?>  
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。 9^5D28y  
先来分析一下一段例子 aTx*6;-PH  
3>I   
/j0zb&  
int foo( int x, int y) { return x - y;} zJJ6"9sl  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 w`?Rd  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 i$Sq.NU  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 J/o$\8tiMw  
我们来写个简单的。 w_sA8B  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ,@b7N[h  
对于函数对象类的版本: #ErIot  
5cza0CriJ  
template < typename Func > RC']"jpW  
struct functor_trait xn)eb#r  
  { l`}Ag8Q  
typedef typename Func::result_type result_type; EC6Q<&]Iw  
} ; dT9ekNQB  
对于无参数函数的版本: 5r$ X  
+z2+z  
template < typename Ret > ;Q0WCm\5  
struct functor_trait < Ret ( * )() > yQXHEB  
  { RXj6L~vs5_  
typedef Ret result_type; VZJ[h{ 6  
} ; ^S'#)H-8C3  
对于单参数函数的版本: C;3>q*Am4  
=CE(M},d  
template < typename Ret, typename V1 > fzVU9BU  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ZPISclSA+  
  { )E2^G)J$W  
typedef Ret result_type; i{$h]D_fD  
} ; ,z1fiq  
对于双参数函数的版本: DG&[.dR+  
kZ0|wML8  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > bxS+ R\  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > D3>;X=1  
  { j+_pF<$f:  
typedef Ret result_type; 4&+;n[D  
} ; T|c9Swu r  
等等。。。 2+Tu"oG;rB  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 0{ O|o_  
y<<:6OBj  
template < typename Func > P2+Z^J`Y>  
struct func_return A?q9(n|A"  
  { +gQn,HX  
template < typename T > [uh$\s7  
  struct result_1 | Ts0h?"a  
  {  ThLnp@  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; < Y(lRM{  
} ; V|h/a\P  
t1I` n(]n  
template < typename T1, typename T2 > +6xEz67A<  
  struct result_2 dUTF0U  
  { 06&:X^  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; *1Lkde@|{  
} ; & m'ttUG?  
} ; p$5+^x'(  
JERWz~n}  
3']yjj(gHr  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 _Vs\:tygs  
J:YFy-[w(  
template < typename Func, typename aPicker > \y-Lt!}  
class binder_1 T|h/n\fx)a  
  { ?}N@bsl08w  
Func fn; za ix_mR  
aPicker pk; zlh}8Es  
public : r`Qzn" H  
`z=I}6){  
template < typename T > ml|[x M8  
  struct result_1 AU@XpaPWh  
  { 2#n4t2 p  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; K,>D%mJ  
} ; ?5%|YsJP_  
_%)v9}D  
template < typename T1, typename T2 > %#.H FK  
  struct result_2 4DL;/Z:  
  { T4\F=iw4  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ^XV=(k;~bX  
} ; 1|L3} 2  
9M)N2+hkZ  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Fn8d;%C  
Lmy ^/P%  
template < typename T > CL^MIcq?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const FuZ7xM,  
  { (]|rxmycA  
  return fn(pk(t)); 2/9P&c-rp  
} |/?)u$U<  
template < typename T1, typename T2 > rKDMIECrm  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2Et7o/\<  
  { k-LB %\p  
  return fn(pk(t1, t2)); Tm8c:S^uq)  
} ^oFg5  
} ; ):. +u=  
S.9ki<  
qp-/S^%  
一目了然不是么? #-9;Hn4x  
最后实现bind ,3k"J4|d  
R~,*W1G6sF  
"RG.27  
template < typename Func, typename aPicker > C(:tFuacpw  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 5-L?JD 4&  
  { #L-3eW=f  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); rNL*(PN}lO  
} Y 9eGDpW  
,6Kx1 c  
2个以上参数的bind可以同理实现。 9HOdtpQOV  
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。 $18|@\Znj  
qY24Y   
十一. phoenix > Xq:?}-m2  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: +"!,rZ7,A  
_5^p+  
for_each(v.begin(), v.end(), 6#+&_ #9  
( &#'[]V%^F  
do_ 4#?Ox vH  
[ p7Yej(B  
  cout << _1 <<   " , " E%M~:JuKd?  
] 3_Su5~^  
.while_( -- _1), JLsy|}>  
cout << var( " \n " ) 8v6YOG"b q  
)  Efsfuv  
); M"OX NPkc  
{89F*  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: R{~Yh.)~  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor T!uK _  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 fiSc\C~  
那么我们就照着这个思路来实现吧: cvpcadN[  
E3#}:6m  
a;eV&~  
template < typename Cond, typename Actor > Kc=&jCn  
class do_while tVUoUl  
  { .y{qsL^P  
Cond cd; fbKL31PI  
Actor act; uj$b/I>.'  
public : f1;Pzr  
template < typename T > ,z1X{  
  struct result_1 @|xcrEnP}B  
  { qlJP2Ig~  
  typedef int result_type; 8CxC`*L(  
} ; C7`FM@z  
r%hnl9  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} U:eahK  
"E;]?s9x  
template < typename T > M0<gea\ =  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Nhv~f0  
  { O $uXQ.r  
  do B:=*lU.n  
    { q<rB(j-(  
  act(t); Ti }Ljp^O  
  } bWK}oYB*  
  while (cd(t)); Pe w-6u"  
  return   0 ; !tGXh9g  
} f)\ =LV  
} ; `Td0R!  
BlQu9{=n  
Wyf+xr'Ky  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). v;X'4/ M  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 87zsV/  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 <">tB"="b  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 k9`Bi`wp  
下面就是产生这个functor的类: '{j.5~4y  
-A>1L@N  
[ZS}P  
template < typename Actor > le%_[/_I|  
class do_while_actor PuAcsYQhN  
  { 'v&k5`Qq  
Actor act; WRQJ6B  
public : Vd[[<  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} r{.DRbn  
Wa%Zt*7  
template < typename Cond > m/sAYF"  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; <4,>`#NEo  
} ; l|[cA}HtB  
a_/\.  
KwOn<0P  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 /"+ n{*9  
最后,是那个do_ 0"$Ui#r`  
bNR}Mk]?  
~WK>+T,%  
class do_while_invoker "q4c[dna  
  { , KF>PoySA  
public : ? &ew$%  
template < typename Actor > 5_b`QO  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const zJS,f5L6)  
  { E ~xK1x"  
  return do_while_actor < Actor > (act); HONrt|c  
} bS _!KU  
} do_; jQOY\1SR  
[>+(zlK"  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Q+E%"`3V4l  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 T<06y3sN  
最后来说说怎么处理break和continue ,x}p1EZ  
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。 w@7NoD=  
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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