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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda F^'$%XKV  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 fCx (  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, <|4$T H^ t  
cu($mjC@T  
Nw'03Jzx_  
v8*)^-Fx  
  class filler ;o3gR4u_L  
  { c%C6d97q  
public : <kdlXS>J.  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} [p9v#\G; [  
} ; `,-mXxTNT  
/j$=?Rp  
L)bMO8JH~m  
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: 0o=HOCL\  
Zt!A!Afu  
s:}? rSI  
x_nwD"   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); "0PrdZMx  
m+hI3@j  
Q+=pP'cV  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 n?.;*:  
&)mZ~cPU3  
Y/kq!)u;%L  
Nv7-6C6<  
二. 战前分析 z}ar$}T  
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。 93HVx#  
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 g[O?wH-a  
N $) G 8  
^ ~Eh+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); p H  y  
  /* --------------------------------------------- */ $+'H000x  
vector < int *> vp( 10 ); ^m w]u"5\  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); jW\:+Taq  
/* --------------------------------------------- */ [yXmnrxA  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); q@ -B+  
/* --------------------------------------------- */ `F7]M  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 );  v_!6S|  
  /* --------------------------------------------- */ J,yKO(}<C  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ('5?-  
/* --------------------------------------------- */ jmID@37t  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 0SIC=p=J  
! I@w3`  
u#@/^h;  
kh W.  
看了之后,我们可以思考一些问题: r%PWv0z_c  
1._1, _2是什么? r(>S  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 +.V+@!  
2._1 = 1是在做什么? ;5j|B|v  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 r<UVO$N  
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。 _uQ]I^'D  
,Xn2xOP  
Zhq_ pus"a  
三. 动工 +` Md5.w  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 7ftn gBv?  
GJ,&$@8)  
Bu{Kjv  
PJ.\ )oP  
template < typename T > (C!p2f  
class assignment aA`eKy) \  
  { $Ll9ak}  
T value; y(COB6r  
public :  Z1 D  
assignment( const T & v) : value(v) {} 24jf`1XFW  
template < typename T2 > UR sx>yx  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Y Zj-%5  
} ; }'oU/@yG  
;I>nA6A  
#A/OGi  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 -r\jIO_  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment PIri|ZS  
is<:}z  
.zO^"mXjS  
 +A3/^C0  
  class holder 'UhoKb_p  
  { YdhTjvx  
public : X=sE1RB  
template < typename T > P6gkbtg  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 6FB 0g8  
  { o*KAS@&  
  return assignment < T > (t); pv]@}+<Dt  
} q[$>\Nfg>B  
} ; !l'nX  
8~'cP?  
1w>[&#7  
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: Ic/hVKYG5  
@M'k/jl  
  static holder _1; O/~T+T%  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 fQoAdw  
w~]2c{\Qz  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); C @Ts\);^  
而不用手动写一个函数对象。 7Jb&~{DVk  
5Q10Ohh  
:,8y8z$+  
3! P^?[p3  
四. 问题分析 e9p/y8gC  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 -h8mJ D%Oi  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 A;U c&G  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 QytO0K5  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 #]Vw$X_S  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 yCjc5d|tT  
]TrJ*~  
五. 问题1:一致性 Zr}>>aIJ]k  
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?| U N?tn}`!  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Z_ElLY  
#A>*pF  
struct holder ckX8eg!f  
  { B;bP~e>W  
  // ih kZs3}  
  template < typename T > 'bfxQ76@sa  
T &   operator ()( const T & r) const 5zS%F: 3  
  { ~vF*&^4Vh  
  return (T & )r; H [+'>Id:  
} uz8eS'8  
} ; [)`*k#.=  
b8a (.}8*  
这样的话assignment也必须相应改动: S(=@2A+;  
Pr>$m{ Z  
template < typename Left, typename Right > thPAD+u.3  
class assignment 9ERdjS  
  { {Lju7'5L  
Left l; PCCE+wC6  
Right r; @.e4~qz\  
public : xEG:KSH  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} v0'z''KM!  
template < typename T2 > 0o/;cBH  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } #8d#Jw  
} ; E.#JCO|(1  
z{.&sr>+v  
同时,holder的operator=也需要改动: # l1*#Z  
,>6mc=p  
template < typename T > (ht"wY#T<(  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const +46& Zb35  
  { b?k,_; \  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); "P5,p"k:)  
} QP%AJ[3ea%  
P'}EZ'  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 i{g~u<DH)Q  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 aV f sF|,  
25G~rklk  
return l(rhs) = r; l2#~   
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 p+I`xyk  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: yFo8 x[  
i&HU7mP/  
template < typename Tp > W__$ i<1  
class constant_t UeUOGf ,  
  { Na\&}GSf^  
  const Tp t; jcePSps]  
public : Jcvp<  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} $hM9{  
template < typename T > Kd}%%L  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const .Sm 8t$  
  { RaiYq#X/  
  return t; {s@&3i?ZiC  
}  LWo)x  
} ; JpQV7}$  
lfoPFJ Z  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 8yr-X!eF  
下面就可以修改holder的operator=了 tjZS:@3 Z  
%*L8W*V  
template < typename T > Qz"@<qgQy  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const q:_-#u  
  { s_u! RrC  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); gd)VL}k  
} 5"#xbvRS0H  
j97c@  
同时也要修改assignment的operator() H8c -/  
|$T?P*pI.  
template < typename T2 > GyE5jh2  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } dDe$<g5L4  
现在代码看起来就很一致了。 qE^u{S4Z@  
8LtkP&Wx  
六. 问题2:链式操作 Lz- (1~o  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 17rg!'+   
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。 5Shc$Awc!  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 (i)O@Jve  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 \a:-xwUu<  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct u_=>r_J[b  
t-FrF</ 0  
template < typename T > \n0Gr\:  
struct result_1 ZYl*-i&~?  
  { 1 RyvPP  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; o<S(ODOfi  
} ; BBoVn^Z*R  
!O,`Z`T?  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: )q+;+J`>  
E-rGOm" m  
template < typename T > =HoA2,R)  
struct   ref M/6q ^*  
  { `?"[u" *  
typedef T & reference; *=QWx[K|  
} ; U_0"1+jbq  
template < typename T > Yv;iduc('  
struct   ref < T &> k1^&;}/f:  
  { F-?s8RD  
typedef T & reference; -1F+,+m  
} ; 9(9\kQj{C  
7baQ4QY?n  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: y#{> tC  
LZpqv~av  
template < typename T > u_)'}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const k8sjW!2  
  { 'k$j^ |r>  
  return l(t) = r(t); -[lOf  
} DTV"~>@  
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。 M[dJQ (  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 _K>YB>W}7  
cr{f*U6`  
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 SR'u*u!  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Y&b JKX  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 a/ Z\h{*  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 {Ve_u  
最后的布局是: H|!|fo-Tx  
                Add [tz}H&  
              /   \ #F >R5 D  
            Divide   5 mvW,nM1Y  
            /   \ , rc %#eF  
          _1     3 "M:0lUy  
似乎一切都解决了?不。 jTz~ V&^  
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。 %wux#"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。 a^GJR]] {  
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: ]$WwPDZ  
$]]|#}J  
template < typename Right > <bOi}  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const $~.'Tnk)  
Right & rt) const >BlF< d`X  
  { n|I5ylt  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); [[0u|`T/  
} $> PV6  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 k| ,F/:  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 #ANbhHG  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 ~Wj. 4b*  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 sq'bo8r  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 w97%5[-T  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 2~*.X^dR  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: S_56!  
_0e;&2')  
template < class Action > w+3-j  
class picker : public Action v|u[BmA)*k  
  { m&8'O\$  
public : ^NiS7)FX  
picker( const Action & act) : Action(act) {} niJtgK:H^  
  // all the operator overloaded iyf vcKO  
} ; 3N5b3F  
qUtlh,4)  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 C.;H?So(  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: p{4nWeH?B  
p!3!&{  
template < typename Right > La'XJ|>V  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 2i_k$-  
  { %Y//}  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 1|Z!8:&pj  
} Z |CL:)h  
-mK;f$X  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > EG[Rda  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 |.Y}2>{  
"_  i:  
template < typename T >   struct picker_maker )>|x2q  
  { j UCrj'  
typedef picker < constant_t < T >   > result; u' +;/8  
} ; 6#/v:;bF  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > S4FR=QuVQC  
  { W #kOcw  
typedef picker < T > result; R<n'v.~"A  
} ; xF8^#J6>  
0'0GAh2  
下面总的结构就有了: I7q}<"`  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 tjTnFP/=  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 pw5uH  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 %ryYa  
至此链式操作完美实现。 YRm6~c  
E1-BB  
m3i+b  
七. 问题3 7$u}uv`j  
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。 i917d@r(<  
zBTyRL l  
template < typename T1, typename T2 > I[v6Y^{q  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %^CoWbU  
  { -'mTSJ.}  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); I8:A]  
} yvp$s  
U sS"WflB  
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: ~y.t amNW  
>Kjl>bq  
template < typename T1, typename T2 > #.^A5`k  
struct result_2 $(8CU$gi=  
  { +=N#6 # 1  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; . +  
} ; Td/J6Q9 0  
HX p $\%A)  
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? txp^3dZ`^  
这个差事就留给了holder自己。 &3_.k  
    \T]'d@Wyd  
p,K]`pt=  
template < int Order > Q=~ *oYR  
class holder; L|H:&|F  
template <> lqoJ2JMy  
class holder < 1 > -- chU5  
  { +1o4l i  
public : T>2_r6;  
template < typename T > `8sC>)lrwu  
  struct result_1 ]d]rV `RF  
  { 3q*p#l~  
  typedef T & result; Uop`)  
} ; `!A<XiAOmM  
template < typename T1, typename T2 > ]Ll<Z  
  struct result_2 {oK4 u  
  { |)}&: xA%  
  typedef T1 & result; Ufr,6IX  
} ; s7> a  
template < typename T > A4>j4\A[M  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const (764-iv(  
  { 82*nC!P3E  
  return (T & )r; o3OtG#g2  
} 9 O2??N7f  
template < typename T1, typename T2 > _aj,tz  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const yT<,0~F9  
  { $WS?/H0C  
  return (T1 & )r1; P")1_!  
} <*F!A' w2o  
} ; 3JJEj1O  
C!z7sOu  
template <> eN{ewn#0.  
class holder < 2 > { usv*Cm  
  { \\UOpl  
public : r(6$.zx  
template < typename T > a 0+W-#G  
  struct result_1 D@ 4sq^|2  
  { B9h'}460H  
  typedef T & result; 2{;~Bg d  
} ; e=u?-8  
template < typename T1, typename T2 > > t~2  
  struct result_2 L }L"BY3$  
  { J,Rp&tavt:  
  typedef T2 & result; RR9G$}WS(  
} ; ;\48Q;  
template < typename T > Rw!wfh_+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const I92orr1  
  { &cHA xker  
  return (T & )r; F+ Q(^Nk  
} thK4@C|X4  
template < typename T1, typename T2 > fx3oA}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const eRm 9LOp  
  { Q8  
  return (T2 & )r2; 5BRZpCb  
} ' |Ia-RbX  
} ; e` {F7rd:  
mP[ZlS~"  
/JbO$A  
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> >。 q)rxv7Iu\  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ]7DS>%m Y(  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Yx"un4  
`m+o^!SGe  
return l(i, j) = r(i, j); P?/Mrz   
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) TK s l.|  
bJ5 VlK67R  
  return ( int & )i; GX0S9s  
  return ( int & )j; *pj^d><  
最后执行i = j; (JdZl2A.  
可见,参数被正确的选择了。 w gU2q|  
=GJ)4os  
~b;u1;ne  
.h r$<]  
'<-F3  
八. 中期总结 'gv ~M_  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: |kK_B :K  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 26B+qXEt  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 94Q?)0W$  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor U#>K(  
'Hv=\p4$1  
teX)!N [  
'9XSz?  
D7|qFx;]g  
2qpUUo f  
九. 简化 M T]2n{e  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 4D=^24f`0  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ni~1)"U.  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: *c>B,  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 zr@H Yl  
  +-*/&|^等 <:ptNGR  
2. 返回引用。 R?5v //[  
  =,各种复合赋值等 `/RcE.5n\@  
3. 返回固定类型。 Gc*p%2c  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) |{V@t1`  
4. 原样返回。 7&w$@zs87  
  operator, /5N`E uw  
5. 返回解引用的类型。 p,K!'\  
  operator*(单目) JDP/vNq  
6. 返回地址。 (,^jgv|I  
  operator&(单目) `BzjDI:a  
7. 下表访问返回类型。 _;'<}a  
  operator[] hF`Qs  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 K'U8ft*_  
  operator<<和operator>> 2}0S%R(  
P&sYS<9q  
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。 B2T=O%  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: [DD#YL\P  
lcfX(~/m^  
template < typename Left > sg%Ptp  
struct value_return N:~CN1  
  { SL 5QhP  
template < typename T > fjh,e  
  struct result_1 4zhg#  
  { <*[D30<  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ,~*pPhQ8m  
} ; 0dCg/wJx  
p-f"4vH  
template < typename T1, typename T2 > 'n/L1Fn  
  struct result_2 D]'/5]~z<  
  {  LOi/+;>  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ,t@B]ll  
} ; cxz\1Vphd  
} ;  RxO !h8  
RfQ*`^D  
TxP8&!d  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait _"h1#E  
ICD; a  
下面我们来剥离functor中的operator() -jk-ve  
首先operator里面的代码全是下面的形式: =`E{QCW  
}NY! z^  
return l(t) op r(t) :rSCoi>K  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ~%!"!Z4  
return op l(t)   |Sr  
return op l(t1, t2) ('1]f?:M  
return l(t) op "'*Qq@!3?  
return l(t1, t2) op W0k7(v)  
return l(t)[r(t)] m8<.TCIQ  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] A@ZsL  
'#NDR:J"  
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: 2bAH)=  
单目: return f(l(t), r(t)); W *~[KdgC  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); o2R&s@%0@B  
双目: return f(l(t)); q!y!=hI  
return f(l(t1, t2)); Nin7AOO  
下面就是f的实现,以operator/为例 89P'WFOFK  
kzmw1*J  
struct meta_divide ,b9!\OWDF  
  { T;sF@?  
template < typename T1, typename T2 > &Y jUoe  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) aSt:G*a"  
  { %*];XpAE  
  return t1 / t2; {y`n _  
} SYA0Hiw7P  
} ; 1T0s UIY  
q);@iiJ-  
这个工作可以让宏来做: cCv@f ks  
"R^0eNv$  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ v,Uu )Z  
template < typename T1, typename T2 > \ UTVqoCHA  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; UO4z~  
以后可以直接用 #n.XOet<\  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ,'%*z  
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 pM}n)Q!{3"  
(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。。。) '.*`PN5mDq  
#ba7r ]Xu  
?wpl 88z  
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 ImsyyeY]  
ypWhH  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > hxkwT  
class unary_op : public Rettype ( 9(NP_s  
  {  :X 9_~  
    Left l; md;jj^8zj  
public : Bk@&k}0  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} "Bl6 ) qw  
=3|5=ZU034  
template < typename T > hH_\C.bL  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const K'oy6$B  
      { nG~^-c+  
      return FuncType::execute(l(t)); n K6(0?/  
    } KZ 4G"  
g3TqTs  
    template < typename T1, typename T2 > uJU;C.LX  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +Uxt xl'  
      { @me ( pnD  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); B8>3GZi  
    } jE!?;} P1  
} ; {w mP  
4^7*R  
9a]JQ  
同样还可以申明一个binary_op h@@q:I=  
wRu\9H}  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 9#1Jie$  
class binary_op : public Rettype G8lTIs4u;  
  { =8A L>:_  
    Left l; <])kO`+G  
Right r; z_%}F':  
public : / mwsF]Y  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} J<MuWgx&  
bA07zI2  
template < typename T > Da ]zbz%%  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;R7+6  
      { UcWf O!}D  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ^&\<[\  
    } m%U$37A 1  
y4,t=Gq7^  
    template < typename T1, typename T2 > =U}!+ 8f  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const H]( TSt<Q"  
      { s]Z++Lh<{  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Id{Ix(O  
    } q3ebps9^  
} ; wDKA1i%G  
 h 3V; J  
>S@><[C  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 3w8v.J8q  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 K_-S`-eH  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) dG)}H _  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 +T HBPEq  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! +kx#"L:  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 eKe[]/}e9  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 4o kZ  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) %";ap8J04F  
下面是修改过的unary_op +<'>~lDg  
h y"=)n(  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > `gdk,L]  
class unary_op ;RS^^vDm  
  { s:J QV  
Left l; G&@_,y|  
  R:U!HE8j   
public : U /jCM?~  
-;o0) DwZ  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} -932[+  
; g\r Y  
template < typename T > {i)FDdDGD  
  struct result_1 ^t P|8k  
  { })C}'!+]  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; =~'y'K]  
} ; }8Nr .gY  
@+Anp4%;Y  
template < typename T1, typename T2 > @!B% ynrG  
  struct result_2 ad`7[fI  
  { =z#j9'n$@  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; g3c,x kaO  
} ; Z@bKYfGM  
`86})xz{  
template < typename T1, typename T2 > wj\kx\+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .x_F4#Ka  
  { ?-=<7 ~$  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); %)=c#H1  
} >(F y6m  
V-lp';bD  
template < typename T > Mc 6v  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h! w d/jR  
  { WB\chb%ej#  
  return OpClass::execute(lt(t)); ^"+Vx9H"{  
} /e7BW0$1  
8:k-]+#o  
} ; V BjA$.  
4B@Ir)^(*  
>uwd3XW5  
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 4)d"}j  
好啦,现在才真正完美了。 +krDmU9(  
现在在picker里面就可以这么添加了: [N0"mE<  
Ha~} NO  
template < typename Right > R@2*Lgxz~  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const P=.T|l1  
  { ^TAf+C^Ry  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 3e1^r_YI  
} ZQ[s/  
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。 /H*n(d  
'19kP.  
j UB`=d|  
.:iO$wjp5  
Xd'B0kQaT  
十. bind t^7}j4lk  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 j~O"=?7!O  
先来分析一下一段例子 0(+dXzcwM  
9C: V i  
j!K{1s[.y  
int foo( int x, int y) { return x - y;} EB8<!c ?  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 m,r>E%;Cj  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Q;=3vUN  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 x n}HB  
我们来写个简单的。 3H`ES_JL  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: .|GnTC q  
对于函数对象类的版本: uk)D2.eS,  
a t%qowt  
template < typename Func > .>^U mM  
struct functor_trait 9Qn*frdY,  
  { vn^*  
typedef typename Func::result_type result_type; qwYq9A$+  
} ; =6[R,{|C  
对于无参数函数的版本: ]GXE2A_i;  
PGA `R  
template < typename Ret > +g% Ah  
struct functor_trait < Ret ( * )() > #fxdZm,  
  { i"#zb&~nF  
typedef Ret result_type; k];fQ7}m<0  
} ; jNW/Biy4u  
对于单参数函数的版本: 1V ; ,ZGI*  
]9~6lx3/  
template < typename Ret, typename V1 > fi'\{!!3m^  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > VX e7b  
  { qnnP*15`  
typedef Ret result_type; P*kC>lvSv  
} ; eKL3Y_5p@  
对于双参数函数的版本: 5>&C.+A 9  
^']*UD;  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > td|O#R  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > XO}v8nWV  
  { w s7LDY&(  
typedef Ret result_type; lA,*]Mr~  
} ; YH{FTVOt{C  
等等。。。 3'[ g2JR  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy .%_=(C< E  
rG{,8*  
template < typename Func > pR3K~bx^  
struct func_return XvkFP'%i/  
  { K b z|h,<  
template < typename T > xN44>3#  
  struct result_1 zOMU&;.\  
  {  nw  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 9~}.f1z  
} ; ]gmkajCzD  
xd^9R<  
template < typename T1, typename T2 > og|~:>FmJo  
  struct result_2 o<!tN OH  
  { ]Yt,|CPe2  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; z=K hbh  
} ; I->4Q&3  
} ; N683!wNX  
`yrJ}f  
<[tU.nh  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 S3?U-R^`  
9/6=[)  
template < typename Func, typename aPicker > I|)U>bV  
class binder_1 AHn Yfxv_  
  { z:JJ>mxV  
Func fn; SHN'$f0Mb  
aPicker pk; 1^y^b{  
public : )%~<EJ*&Z  
$J]o\~Z J  
template < typename T > yQqu Gu  
  struct result_1 >?GCH(eW%  
  { b!z kQ?h  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; >e QFY^d5  
} ; HI{IC!6  
nmUMg  
template < typename T1, typename T2 > <xr\1VjA  
  struct result_2 N m@UM*D  
  { $@<cZ4  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Pa */&WeB  
} ; ~A-D>.ZH  
fnn /akGKI  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ;g_<i_ *x#  
h|[oQ8)  
template < typename T > 5VGr<i&A  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const '%[r9 w  
  { EGK7)O'W  
  return fn(pk(t));  Yk yB  
} fi';Mb3B3  
template < typename T1, typename T2 > 48n7<M;I  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N6%M+R/Q  
  { l&uBEYx   
  return fn(pk(t1, t2)); N_f>5uv  
} 9NausE40  
} ; =J^FV_1rJ  
v42Z&PO   
L'<.#(|  
一目了然不是么? d`4F  
最后实现bind U t.#h="  
'Sjt*2blq  
Y%@a~|  
template < typename Func, typename aPicker > vABUUAo!Jr  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) zfm#yDf  
  { &``nYI g/  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); T#-U\C~o  
} E<L6/rG  
3}2a3)  
2个以上参数的bind可以同理实现。 %q_b\K  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ,")/R/d  
T:!Re*=JJ  
十一. phoenix (GbZt{.  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: x4;ndck%U  
YQ7tZl;:t  
for_each(v.begin(), v.end(), >m8~Fs0  
( -*~~ 00w  
do_ "i~~Q'=7  
[ 2t`d. s=  
  cout << _1 <<   " , " R![4|FR  
] >2dF^cDE-3  
.while_( -- _1), ==Bxv:6  
cout << var( " \n " ) ,_RPy2N  
) :x36Z4:  
); Yo[Pu< zR  
P2sM3C  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 's 'H&sa  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor L~ e{Vv8UR  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ]$i~;f 8I  
那么我们就照着这个思路来实现吧: =Bb/Y`Q  
TqTz  
n$y@a? al  
template < typename Cond, typename Actor > ::8c pUc`f  
class do_while }<g- 0&GLm  
  { y\c-I!6>26  
Cond cd; <F-W fR  
Actor act; C,nU.0  
public : H:.l:PJ  
template < typename T > MNd[Xzm  
  struct result_1 (5Sv$Xt  
  { \#q|.d$ u  
  typedef int result_type; CC.ri3+.  
} ; j2Uu8.8d  
;'4 HR+E"  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ~<q^4w.=7C  
(K3eb  
template < typename T > dIOi P\^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const n0tVAH'>  
  { d2 (3 ,  
  do )m.U"giG++  
    { x$=""?dd  
  act(t); pDM95.6   
  } DE" Y(;S  
  while (cd(t)); <K  GYwLk  
  return   0 ; d{:0R9  
} aF%V  
} ; f'%Pkk  
iBaz1pDc  
&20}64eW%  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). j|2s./!Qg  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 AQIBg9y7  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 tLo_lLn*~%  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 q-TDg0  
下面就是产生这个functor的类: ,BE4z2a  
%rq/&#jC  
=Bw2{]w  
template < typename Actor > zt/N)5\V  
class do_while_actor Ym$=^f]-  
  { y$U(oIU>  
Actor act; FgTWym_  
public : ]Ofs, U^  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Pj{Y  
22FHD4  
template < typename Cond > /L*JHNu"_  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; V3q[#.o  
} ; feG#*m2g  
C] >?YR4  
%#iu  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 %)p?&_  
最后,是那个do_ SCo;Ek  
(.N!(;G  
EiCEB;*z|d  
class do_while_invoker L{Kl!   
  { x f<wM]&  
public : sX,S]:X  
template < typename Actor > %2^wyVkq:  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const MyaJhA6c  
  { V3c7F4\  
  return do_while_actor < Actor > (act); OS sYmF  
} DZqY=Sze  
} do_; vfloha p  
pgEDh^[MW  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? NGVl/Qd  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 VQl(5\6O  
最后来说说怎么处理break和continue ,'&H`h54  
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。 (qdvvu#E  
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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