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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda =Nt HV4=b  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Wn=sF,c  
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, w. k9{f  
[Jt}^  
h+1|.d  
NbU`_^oC  
  class filler zkRAul32|  
  { _cs(f<>oCO  
public : n>ui'}L  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} $K^l=X  
} ; " !EnQB=  
OZxJDg  
,-e}X w9  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 5I2,za&e  
3@V?L:J  
w{W+WJ  
n?@zp<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); z{L'7  
h:8P9WhWF  
MQ!4"E5"j  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 [~{F(Le  
s6|'s<x"j  
|eu8;~A  
i=Qy?aU?  
二. 战前分析 zzf@U&x<  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 {cs>Sy 4  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 q%4X1 W  
>.Gmu  
a yoC]rE  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Ku ,wI86  
  /* --------------------------------------------- */ OvX&5Q5  
vector < int *> vp( 10 ); EVqW(|Xg  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ;|Mfq` s  
/* --------------------------------------------- */ 12Oa_6<\0;  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ~!Nj DDk  
/* --------------------------------------------- */ 01?+j%k=m/  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); O-V|=t  
  /* --------------------------------------------- */ n*7^lAa2  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); EQ$k^Y8 "  
/* --------------------------------------------- */ vS8& ,wJ!  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); B"_O!  
/2? CB\  
Xq;|l?,O  
\78E>(`'  
看了之后,我们可以思考一些问题: X}Oe'y  
1._1, _2是什么? gQPw+0w  
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.(dOIrX  
2._1 = 1是在做什么? "TA0--6  
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。 G3DgB!  
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。 OyO]; Yk  
JdS,s5Z>  
3&y-xZu]  
三. 动工 F- -g?Q^  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: "<=4]Z  
IB&G#2M<  
HTYyX(ya  
X:UlL"G  
template < typename T > :k_&Zd j,B  
class assignment Q$ew.h  
  { `+n0a@BVB  
T value; v_Vw!u  
public : ]*=!lfrV  
assignment( const T & v) : value(v) {} "7EK{6&jQ  
template < typename T2 > 4z P"h0  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } i. )^}id  
} ; Q\s+w){f%  
'qEw]l  
 Ps.xY;Y  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 vTFG*\Cq  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment u(3 uZ:  
rb@[ Edj  
h1 (i/{}:  
l?"^2in .  
  class holder 9mk@\Gqqm  
  { j~Fd8]@  
public : 0kCo0{+n  
template < typename T > B&B4 P  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const >lM/\HO2  
  { } *) l  
  return assignment < T > (t); Z1 )1s  
} ZzBaYoNy[0  
} ; p:b{>lM  
):4)8@]5M  
x1`w{5;C 2  
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: du }HTrsC  
&+02Sn3A  
  static holder _1; `+(n+QS _  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 'LG\]h>+)  
j<)$ [v6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); !wE% <Fh  
而不用手动写一个函数对象。 d~_5Jx  
.<%q9Jy#  
R`$jF\"`r  
rtJ@D2Hj^  
四. 问题分析 %!-t7K^mFq  
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。 xcl;~"c *  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 U~sC%Ri-@U  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 |UlR+'rl  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 20 $Tky_  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 4e\wC  
! 1?u0  
五. 问题1:一致性 f#AuZ]h  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| )IK%Dg(v  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 %r6_['T  
COW lsca  
struct holder RF6]_-  
  { 1$# r)S[*  
  // ;j;U9-oh  
  template < typename T > MW^FY4V1m  
T &   operator ()( const T & r) const 0Z((cI\J  
  { Dz.kJ_"Ro  
  return (T & )r; -$%~EY}  
} 8Dxg6>  
} ; }Dcpe M?  
H.n|zGQTB  
这样的话assignment也必须相应改动: .'+JA:3R  
](-[ I#  
template < typename Left, typename Right > cbou1Ei   
class assignment V#1v5mWVx  
  { # 6?2 2Os  
Left l; >4>. Ycp  
Right r; %^I 7=  
public : vcy+p]6KE-  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} OB(~zUe.R  
template < typename T2 > }EfRYE$E  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } },5LrX`L  
} ; 3PzF^8KJ  
JP]4* l  
同时,holder的operator=也需要改动: LWM& k#i  
M tDJ1I%  
template < typename T > Y'6P ~C;v  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const I.6#>=  
  { n n8N 9w  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ZZ0b!{qj3  
} CS"k0V44}  
TSL/zTLDJ  
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$Bq#vdg:  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 l_q1h]/   
9fSX=PVRmQ  
return l(rhs) = r; ,n5 [Y)  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 K,HR=5  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 79lG~BGE  
ol4!#4Y&{  
template < typename Tp > | qf8y  
class constant_t 5i3 nz=~o  
  { ybm&g( -\  
  const Tp t; <8Q?kj  
public : ]7dal [i  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} xaSiG  
template < typename T > 8\Z/mU*4  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const o648 xUP  
  { 9c@\-Z'  
  return t; Y2p~chx9  
} KI<Vvc m  
} ; dG]s_lb9H  
b9Ix*!Y  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 QN m.8c$  
下面就可以修改holder的operator=了 &]'< M  
?K?v64[  
template < typename T > k{$Mlt?&-  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const {5:V hW}  
  { h5#V,$  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); @)wNINvD  
} 1(U\vMb  
8[z& g%u  
同时也要修改assignment的operator() ) /<\|mR  
>*mLbp"  
template < typename T2 > J $<g" z3  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } thSo,uGlW  
现在代码看起来就很一致了。 cvf#^Cu   
d~J4&w  
六. 问题2:链式操作 C,m o4,Q  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 =i)k@w_(x  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 76*5/J-  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 Z)zmT%t  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 #(NkbJ5ka  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct  ,  
!23#Bz7  
template < typename T > "&/&v  
struct result_1 _7zER6#}  
  { G" Fd]'  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; xcYYo'U  
} ; ~FV Z0%+,  
aTy&"  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: q,a|lH  
+H L]t'UEg  
template < typename T > B/CP/Pfb  
struct   ref ;-d :!*  
  { ,2%>e"%  
typedef T & reference; 93d ht  
} ; s],+]<qX  
template < typename T > ?9801Da#/  
struct   ref < T &> 7Jm9,4]  
  { =e,2/Ep{i  
typedef T & reference; { O*maE"  
} ; ^kMgjS}R  
ZIx,?E+eJ  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ukr a)>Y[|  
Z\y@rp\l  
template < typename T > H{P"$zj`l  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const F3b[L^Km]  
  { {=> <@]N  
  return l(t) = r(t); ;o#R(m@Lx  
} zKWcDbj  
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。 }IGr%C(3%  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 S0~F$mP'  
94F9f^ L  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 -)aBS3  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 3L4lk8Dd  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 )A['+s  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Nze#u;  
最后的布局是: %97IXrE  
                Add ?zNv7Bj  
              /   \ h"')D  
            Divide   5 2Fce| Tn  
            /   \ ]v 6u  
          _1     3 'wX'}3_/g  
似乎一切都解决了?不。 q"A(l  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 `W8GfbL  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 oZ@_o3VG  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: E q.?Ga  
ZSMOq4Y 9  
template < typename Right > #:3E.=  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const c`y[V6q9  
Right & rt) const Xt/muV  
  { _'dsEF  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ;/SM^&Y  
} ^;$f-e  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 VzMoWD;  
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。 w'.ny<Pe  
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。 ~-6Kl3Y  
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。 rsvZi1N4w$  
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。 (9$/r/-a  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? a)[XJLCQ  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: w-|i8%X  
>)U 7$<&b  
template < class Action > '\ dFhYs{*  
class picker : public Action xZL`<3?  
  { Ps.O.2Z5ZB  
public : +8Zt<snG  
picker( const Action & act) : Action(act) {} yc4mWB~gyU  
  // all the operator overloaded c:51In|~{C  
} ; M&y!w   
ZqkP# ]+Y'  
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。 bUp%87<*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: &H,j .~a&l  
7vcYI#(2 Y  
template < typename Right > M{:gc7%  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const qw0tw2|  
  { +:~&"U^ z&  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 5}~*,_J2Z  
} PQXyu1  
7|T5N[3?l,  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Nj.(iBmr  
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。 rr*",a"}m  
E[t\LTt*n  
template < typename T >   struct picker_maker JXGIVH?Rpu  
  { )Bl% {C  
typedef picker < constant_t < T >   > result; =q^o6{d0"  
} ; <=cj)  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > %g0"Kj5  
  { *WfOB2rU  
typedef picker < T > result; q!""pr<n  
} ; <hdR:k@ #  
PFG):i-?  
下面总的结构就有了: |>A1J:  
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。 <jw`"L[D  
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。 Zx55mSfx:  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 :{LVS nG  
至此链式操作完美实现。 5 & -fX:/  
T6Ue\Sp'  
;#3!ZB:}  
七. 问题3 l8GziM{lp  
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。 (bH"x  
*0l^/jqn:  
template < typename T1, typename T2 > W8yr06{]  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E7^tU416  
  { 20 zIO.&o  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); d~S.PRg=  
} z.]t_`KuF9  
!F;W#Gc  
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: ]![ewO@  
&]pW##  
template < typename T1, typename T2 > [ #A!B#`  
struct result_2 _9#4  
  { u~1[nH:  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; :8E(pq|1PB  
} ; rNfua   
&{x5 |$SD  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? o*f7/ZP1o  
这个差事就留给了holder自己。 @ L%3}  
    8cfxKUS  
<|hvH  
template < int Order > O#Xq0o  
class holder; F{]dq/{  
template <> <z%zz c1s  
class holder < 1 > lb{*,S  
  { jp=^$rS6[  
public : e]uk}#4  
template < typename T > JT[|l-\zo  
  struct result_1 @]Iku6d-  
  { 3UslVj1u  
  typedef T & result; < I8hy$+6  
} ; opte)=]J  
template < typename T1, typename T2 > Ct|iZLh`j  
  struct result_2 BGLJ>zkq  
  { 3PpycJ}  
  typedef T1 & result; MHI0>QsI  
} ; x}AWWmXv  
template < typename T > h[ba$S,T  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const P3on4c  
  { jNaK]  
  return (T & )r; p r(:99~3  
} T.`EDluG  
template < typename T1, typename T2 > Cbx/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const +sQ=Uw#e  
  { =>)l6**UE  
  return (T1 & )r1; ,m8l /wG  
} la</IpC  
} ; p#qQGJe  
@4sv(HyDY  
template <> $*H_0wQc  
class holder < 2 > Gi6sl_"q  
  { Wf-i)oc4I  
public : `rbTB3?  
template < typename T > ?`u Y*+u  
  struct result_1 fp.,MIS  
  { )_,*2|b  
  typedef T & result; g&`e2|[7  
} ; :~~}|Eu  
template < typename T1, typename T2 > ;Lu%v%BM  
  struct result_2 8jMw7ti  
  { =A$5~op%  
  typedef T2 & result; g`d5OHvO o  
} ; CJz2.yd  
template < typename T > /[q6"R!uMz  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const QpBgG~h"  
  { r.lH@}i%n  
  return (T & )r; Dwj!B;AZ_  
} K9njD#/  
template < typename T1, typename T2 > Q]S~H+eRy  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const f<=<:+  
  { 4&r[`gL  
  return (T2 & )r2; ?w#V<3=  
} AME3hA  
} ; F@1~aeX-  
9y{[@KG  
yH|[K=?S[  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。  "_eHK#)  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: TD'RvTpl  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Ew5(U`]  
GbUw:I  
return l(i, j) = r(i, j); DJVH}w}9_P  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) (dd+wx't  
5=WzKM  
  return ( int & )i; I<`K;El'  
  return ( int & )j; z#ab V1 Xi  
最后执行i = j; V7[6jW gH  
可见,参数被正确的选择了。 m2F2  
n+QUT   
Jr$,w7tQn@  
9^6E> S{=  
G0oY`WXOB  
八. 中期总结 %X7R_>.   
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: >Akrbmh5  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 `% IzW2v6  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 BgRfy2:  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ,V1/(|[h  
m?'H 7cFR  
" !F)K  
ZG[P?fM  
FJ XYKpY[r  
^0)Mc"&{  
九. 简化 Oxo?\ :T  
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。 l/1u>'  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 q.0Evr:  
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: YXz*B5R  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 POvxZU  
  +-*/&|^等 vUm#^/#I  
2. 返回引用。 H'KCIqo  
  =,各种复合赋值等 w0qrh\3du  
3. 返回固定类型。 rQmDpoy=  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) p7et>;WRx  
4. 原样返回。 wpgO09  
  operator, HYcLXhvgu  
5. 返回解引用的类型。 e_RLKFv7  
  operator*(单目) 8T6LD  
6. 返回地址。 KuBN_bd  
  operator&(单目)  ?QA![  
7. 下表访问返回类型。 X$*MxMNs  
  operator[] O2i7w1t  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 zs/4tNXw  
  operator<<和operator>> LGnb"ZN  
] V|hDU=t  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 gu?e%]X3  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: y7CC5S ?  
LSewMj  
template < typename Left > (=A61]yB  
struct value_return &T.d"i  
  { Ov$>CA  
template < typename T > >+ ,w2m@0  
  struct result_1 8;PS>9<  
  { /q| r!+  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; cp1-eR_&  
} ; o<h2]TN  
x[?N[>uw  
template < typename T1, typename T2 > @jL](Mq|]  
  struct result_2 CdBpz/  
  { jY;T:C-T  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ATQw=w 3W  
} ; e p jb  
} ; v~8Cp C  
* 'eE[/K  
Q};n%&n&  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 1JQ5bB"  
J\@|c.ws  
下面我们来剥离functor中的operator() mkE_ a>  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 1.9bU/X  
QhhL_vP  
return l(t) op r(t) 7xF)\um  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) - -fRhN>  
return op l(t) r` B(ucE  
return op l(t1, t2) ,`Keqfx  
return l(t) op noNJ+0S  
return l(t1, t2) op ` 0$i^,}  
return l(t)[r(t)] H(hE;|q/  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] bO i-QD  
}/w]+f*  
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: *{_N*p\{  
单目: return f(l(t), r(t)); &k@\k<2Ia  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); c@E;v<r'  
双目: return f(l(t)); T_)g/,5>  
return f(l(t1, t2)); 1[yy/v'q  
下面就是f的实现,以operator/为例 +\doF  
$:?Dyu(Il  
struct meta_divide t$Bu<frQ  
  { eMV{rFmT  
template < typename T1, typename T2 > $`A{-0=x\U  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) )x,/+R]{8l  
  { pCf9"LLer  
  return t1 / t2; %G|Rb MP  
} 9u6VN]divB  
} ; D6dliU?k  
5tI#UBha  
这个工作可以让宏来做: CnpQdI  
BM~6P|&qD  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\  bUsX~R-  
template < typename T1, typename T2 > \ ]xkh"j+W  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; p[O\}MAd#  
以后可以直接用 85f:!p  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) /-knqv  
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 k|czQ"vaI  
(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。。。) R XCjYzt  
yH(3 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 NEUr w/  
VKtlAfXy~  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ,#czx3?4  
class unary_op : public Rettype q;lR|NOh  
  { p+pu_T;~  
    Left l; C B`7KK  
public : TCFr-*x  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} d[{!^,%x"  
QH,Fw$1  
template < typename T >  m^\&v0  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Y_}_)nE@m  
      { =:Yrb2gP_\  
      return FuncType::execute(l(t)); 2z.~K&+x  
    } ^9`|QF  
YV _ 7 .+A  
    template < typename T1, typename T2 > .p]r S =#  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (&1.!R[X  
      { )@p?4XsT4J  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ,J '_Vi  
    } 8f<y~L_(`  
} ; k+%&dEE|vH  
/k[8xb  
J0 dY%pH#  
同样还可以申明一个binary_op n|pdYe8\  
aM xd"cTzx  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > @( \R@`#  
class binary_op : public Rettype tUuARo7#  
  { {/(.Bpld  
    Left l; D^2lb"3  
Right r; (c&%1bJ  
public : qe'ssX;  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 5]GgjQ  
m?; ?I]`  
template < typename T > BG8/  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `a:3S@n(}  
      { yf;TIh%)=  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ML MetRP  
    } $.t>* Bq  
.heU Ir,  
    template < typename T1, typename T2 > }zS5o [OE  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const dC8}Ttc}  
      { ";7xE#jRk  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); n*Dn{ 7v#z  
    } z;dRzwL  
} ; &PH:J*?C}  
ZjMnGRP  
UX[s5#  
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 Cl9rJ oT  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 |:&O!36  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) \K~wsu/?`  
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。 Ue60Mf  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! |`Noj+T47I  
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。。。 %k32:qe  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ^[r1Dk  
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) jDqG9]  
下面是修改过的unary_op Ef?hkq7X<  
tk*-Cx?_  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > i721(1  
class unary_op \y:48zd  
  { Y)]C.V,~  
Left l; [FrLxU  
  *!JB^5(H  
public : 0^dYu /i5  
QRK\74'uY  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ^9Cu?!xu0  
oSmETk\  
template < typename T > qljsoDG  
  struct result_1 a*LfT<hmU3  
  { /5/gnp C  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; z'$1$~I  
} ; @v ^j<B  
[:#K_EI5%  
template < typename T1, typename T2 > aA52Li  
  struct result_2 |idw?qCn  
  { kyvl>I0q@  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; jLt3jN  
} ; CxjB9#  
 >(ip-R  
template < typename T1, typename T2 > %b<W]HwA  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const H!Q72tyo  
  { zD<W`_z  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Dqii60  
} % g  
&e:+;7  
template < typename T > YfB)TK\W9/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vg[3\!8z[  
  { cPuXy e  
  return OpClass::execute(lt(t)); [bP^RY:  
} >8k Xa.)84  
.4[3r[  
} ; ^ex\S8j  
?..BA&zRk  
!|xB>d q?  
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 +sjzT[ Dn  
好啦,现在才真正完美了。 F c5t,P  
现在在picker里面就可以这么添加了: "4H@&:-(p  
CAC4A   
template < typename Right > cI\[)5&  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const r4X}U|s!0  
  { o4WQA"VxM  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ./k7""4   
} =X7kADRq  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ,7Hyrx`  
4BCe;Q^6  
^ZQMRNP{r  
O8$~dzf,2  
 )^{}ov  
十. bind s__xBY  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 sb{K%xi%  
先来分析一下一段例子 S \]O8#OX  
=b:XL#VA  
W<pr Y  
int foo( int x, int y) { return x - y;} e7@ m i  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 uW!XzX['  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 oc( '!c  
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。 D/."0 #q  
我们来写个简单的。 H)D|lt5xy  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: jjj<B'zt  
对于函数对象类的版本: ~h3G}EH  
[cd1Mf:[Y  
template < typename Func > rV%T+!n%c  
struct functor_trait ~ #3{5* M  
  { >z\IO  
typedef typename Func::result_type result_type; T[|#DMg$F  
} ; 49QsT5b)  
对于无参数函数的版本: Z\CvaX  
`-pwP  
template < typename Ret > !\7`I}:  
struct functor_trait < Ret ( * )() > B~Kx Up  
  { JfN5#+_i  
typedef Ret result_type; |?^<=%  
} ; <@ .e.H  
对于单参数函数的版本: I </P_:4G  
?CQE6ch  
template < typename Ret, typename V1 >  Ol }5ry  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > G)?*BH  
  {  lrv-[}}  
typedef Ret result_type; ]H n:c'aT  
} ; larv6ncV  
对于双参数函数的版本: _R ii19k  
\ =hg^j  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > c6xr[tc%  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > N# }w1]  
  { 03fOm  
typedef Ret result_type; ?l9sj]^w  
} ; SF:98#pg  
等等。。。 zVS{X=u  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy , lR(5ZI  
z[c8W@OJ  
template < typename Func > .Od:#(aq  
struct func_return L }*o8l`  
  { uQO5GDuK>  
template < typename T > ;-u]@35  
  struct result_1 ^@V*:n^  
  { lubsLI  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; y$R8J:5f  
} ; #7 O7O~  
2.Vrh@FNRo  
template < typename T1, typename T2 > ?C2(q6X+s  
  struct result_2 K]m#~J3d>  
  { ` 7iA?;  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ^&YtZjV  
} ; swj\X ,{  
} ; Y5GN7.  
5_!L"sJ  
i`sZP#h  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 0BC @wV  
m-O*t$6  
template < typename Func, typename aPicker > ">Qxb.Y}  
class binder_1 `C>h]H(  
  { bW W!,-|R  
Func fn; wnX;eU/n  
aPicker pk; Wmd@%K  
public : r B+ (  
En&7e  
template < typename T > M]5l-i$  
  struct result_1 _ooHB>sH  
  { ]  & ]G  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 7RUztu\_  
} ; t_Eivm-,B  
MlWKfe<  
template < typename T1, typename T2 > jF;<9-m&  
  struct result_2 k H65k (  
  { 6E) T;R(@  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ia\Gmh  
} ; #6@hVR.  
z\tY A  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 7{U[cG+a#  
xCL)<8[R,}  
template < typename T > qE2<vjRg  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const auN8M.  
  { DH\Ox>b=  
  return fn(pk(t)); BMAWjEr  
} Z6gwAvf<  
template < typename T1, typename T2 > ;,U@zB;\%(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mL1ZSX o!  
  { 7x`$ A  
  return fn(pk(t1, t2)); Aa1#Ew<r  
} a'` i#U  
} ; <6]Hj2  
MDa[bQ NM  
FsUH/Y y  
一目了然不是么? 7V=deYt_p  
最后实现bind 5%(  
9hK8dJw  
d3EN0e+^  
template < typename Func, typename aPicker > < *iFVjSI(  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) u@D5SkT  
  { L' _%zO  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); R5MN;xG^  
} G{.=27  
=:T"naY(  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Flpl,|n a  
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。 UV%o&tv|<  
+ ,]&&  
十一. phoenix \W_ Dz*N  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: uF%N`e^S  
M97+YMY)  
for_each(v.begin(), v.end(), iU0jv7}n  
( ZK{1z|  
do_ Wsd_RT}ww  
[ jMWTNZ  
  cout << _1 <<   " , " 9&kY>M>z0  
] 8fvKVS  
.while_( -- _1), M2:3 k  
cout << var( " \n " ) F9w2+z.  
) .h w(;  
); f3,Xb ]h  
%xx;C{g;a  
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: kVWrZ>McK  
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}p|_)&y  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 3Qv9=q|[b  
那么我们就照着这个思路来实现吧: "}uu-5]3  
WVyq$p/V  
U GOe(JB  
template < typename Cond, typename Actor > muK)Y w[#N  
class do_while 2#`d:@r  
  { 6(Cjak+~!  
Cond cd; Exi#@-  
Actor act; ^s8JW"H  
public : VF-[O  
template < typename T > tr 8Q{  
  struct result_1  !vr A\d  
  { W.7u6F`  
  typedef int result_type; {yBd{x<>/  
} ; {=^<yK2q  
jN+2+P%OL  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} F>u/Lh!  
R'1"`@f G  
template < typename T > |[bQJ<v6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7z&^i-l.  
  { C5^N)-]"  
  do K8iQ?  
    { uvD*]zX  
  act(t); {>&M:_`k  
  } su=]gE@  
  while (cd(t)); %+$!ctn  
  return   0 ; .w~L0(  
} _ZuI x=!  
} ; ^[ >  
vinn|_s%  
PPtJ/ }\  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). YH[HJ#:7r  
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。 ?7*J4.  
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。 SQ`ec95',  
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。 .V^h<d{  
下面就是产生这个functor的类: Eid~4a  
6[1lK8o  
]O M?e  
template < typename Actor > i ;YRE&X  
class do_while_actor ,6\oT;G  
  { EO.}{1m=hx  
Actor act; =$%_asQJ  
public : FE?^}VH  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} +?[iB"F  
u&Y1,:hiL  
template < typename Cond > )RwO2H  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; q}7(w$&  
} ; }KL( -Ui$  
o,y {fv:ki  
$QuSmA<4lS  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Nxt z1  
最后,是那个do_ UXV>#U?  
FkIT/H  
/T/7O  
class do_while_invoker h`p9H2}0  
  { c:z<8#A}  
public : Xc@%_6  
template < typename Actor > |/p2DU2  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const qeZ*!H6-  
  { ?t];GNU`l  
  return do_while_actor < Actor > (act); r*s)T`T}}  
} 8:(e~? f6  
} do_; >5=uq _QY  
l ilF _ y  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? qw%wyj7  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 H;eOrX {GT  
最后来说说怎么处理break和continue -7l)mk  
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。 Ni 5Su  
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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