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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda {wD "|K  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 B'6(Ao=3/  
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, qnO/4\qq  
5'EoB^`8N~  
yaAg!mW  
jjg&C9w T  
  class filler $C8s  
  { l!IN#|{(  
public : Ub[UB%(T  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} OO;I^`Yn  
} ; |2I p*  
4hUUQ;xj  
Nl{on"il  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: mHNqzdaa  
~~#/jULbV  
> Qh#pn*  
ZV[-$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); r1sA^2g.  
t_qX7P8+'  
##U/Wa3  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 y <P1VES  
`Vh&XH\S  
;\iu*1>Z,&  
@! jpJ}  
二. 战前分析 Y }8HJTMB  
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。 2-:`lrVd  
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 @>[3 [;  
B:)vPO+ d  
%3q7i`AZ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); RR>G}u9 np  
  /* --------------------------------------------- */ M,SIs 3  
vector < int *> vp( 10 ); ^!SwY_>  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); qx}*L'xB  
/* --------------------------------------------- */ oSP^ .BJ$  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ?q"9ZYX<  
/* --------------------------------------------- */ KzB9 mMrO  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); bbWW|PtWwP  
  /* --------------------------------------------- */ W}k)5<C4v  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 1["IT.,f.  
/* --------------------------------------------- */ 'he&h4fm  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); x!UGLL]_M  
?)4c!3#  
3UJSK+d\  
ak(P<OC-  
看了之后,我们可以思考一些问题: #}8gHI-9%  
1._1, _2是什么? mMad1qCi7  
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。 5 Praj  
2._1 = 1是在做什么? >F/5`=/'h  
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。 j7C&&G q  
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。 g+=f=5I3  
@T{I;8S  
2X=*;r"{J  
三. 动工 9tB:1n}  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 'z Qp64]F  
Y>K3.*.  
;*e$k7}F  
I0sw/,J/Z  
template < typename T > 8FBXdk?A  
class assignment gR k+KGKn<  
  { 0f,Ii_k bT  
T value; *w1R>  
public : M532>+A]Za  
assignment( const T & v) : value(v) {} *)i+c{~  
template < typename T2 > HE3x0H}o>  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Il!#]  
} ; tEllkHyef  
Q_A?p$%;L  
It8@Cp.dU  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 <Kq!)) J'  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment -)E6{  
+Z/aG k;  
$9<P3J 1  
y?V#LW[^E  
  class holder {c=H#- A  
  { &fwb?Vn4  
public : "@&I*1&  
template < typename T > ;5=5HYx%  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const `wLMJ,@f.  
  { WOf*1C  
  return assignment < T > (t); ](^BQc  
} iR4!X()  
} ; t%30B^Ii%K  
2@pEuB3$?!  
2L?Pw   
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: B6]M\4v  
y3mJO[U0 a  
  static holder _1; 9 X87"  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 yv.(Oy  
QCvst*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Gu K!<-Oz"  
而不用手动写一个函数对象。 p}k\l dmh{  
*7!*kq g!u  
_,E! <  
qISzn04  
四. 问题分析  ?r(Bu  
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。 wfBf&Z0{  
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。 LF_am*F  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 N`!=z++G  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Rs1JCP=d8  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 "\x\P)j0>  
2]-xmS>|b  
五. 问题1:一致性 `Z~\&r=  
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?| JJE0q5[  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 REKv&^FLN  
W$?Bsz)  
struct holder Y1U\VU  
  { 0D_{LBO6LU  
  // v/}h y$7  
  template < typename T > #6qLu  
T &   operator ()( const T & r) const 2W=am_\0e.  
  { |%7OI#t^  
  return (T & )r; gX *i"Y#  
} YDo,9  
} ; EyPF'|Qtn  
J l9w/T  
这样的话assignment也必须相应改动: p+|(lrYC  
jR o4+8  
template < typename Left, typename Right > xouy|Nn'  
class assignment aT%6d@g  
  { bY7~b/  
Left l; ^1w*$5YI  
Right r; @P}!mdH1  
public : s4Y7x.-  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} BJ7m3[lz  
template < typename T2 > &&{_T4  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } [[9XqD]  
} ; mRC6m K>  
nXcOFU  
同时,holder的operator=也需要改动: d"JI4)%  
P*sb@y>}O  
template < typename T > )K^5+oC17  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const \l9S5%L9  
  { Dh{sVRA  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); b0"R |d[i  
} ?*)wQZt;  
8gI~x.k`  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 G[!Y6c 3  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Mny mV;y"  
Y'%k G5nF  
return l(rhs) = r; G/5]0]SO  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 4GTB82V$  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: gay6dj^  
>\c"U1%E  
template < typename Tp > +idp1SJ4  
class constant_t 6N.+  
  { ti^msC8e  
  const Tp t; A/{0J\pA  
public : W-ll2b  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} #-Nc1+gu   
template < typename T > >@NGX-gp  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const EkEU}2  
  { pUXszPf  
  return t; nXnO]wXC  
} vx8-~Oq{|;  
} ; .ITR3]$  
nPS:T|*G  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 X[ up$<  
下面就可以修改holder的operator=了 $S _VR  
a4iq_F#NF  
template < typename T > &lYe  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const *wetPt)~v_  
  { x nm!$ $W  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); G.#sX  
} \@i4im@%xU  
dF/HKBJ  
同时也要修改assignment的operator() 4Sxt<7[f  
woCFkO;'O  
template < typename T2 > ^`XTs!.  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } |ydOi&  
现在代码看起来就很一致了。 X0QLT:J b  
%;{R o)03  
六. 问题2:链式操作 A#P]|i  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 17{$D ,P  
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。 4(FEfde=  
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。 jvfQG:F }  
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。 4S+sz?W2j  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct #b?)fqRJL  
jsrIZbN  
template < typename T > :pZWFJ34{  
struct result_1 @on\@~Ug  
  { nY[]k p@  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; XLNR%)l  
} ; k^Q>  
Lu@'Ee!>G  
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: N }tiaL4  
QirS=H+~  
template < typename T > ?pJUbZ#J  
struct   ref pZv>{=2hOS  
  { zU1[+JJY"{  
typedef T & reference; @ s2<y@  
} ; M:? :EJ  
template < typename T > f^63<gqY  
struct   ref < T &> S=bdue  
  { NlnmeTLO5  
typedef T & reference; Y uo  
} ; atA:v3"  
s,|s;w*.  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ~Uz1()ftz  
,B=;NKo  
template < typename T > sjISVJ?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Z7t-{s64  
  { 0=^A{V!m  
  return l(t) = r(t); M >BcYbXf  
} }JKK"d}U  
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。 BCK0fk~  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 T+y3Ph--^  
aA5rvP +  
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 09psqXU@I  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: }L1 -2  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 \-?@ &' :  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 If*t$f>y4N  
最后的布局是: 1hQeuG  
                Add tb@&!a$`?  
              /   \ .;&1"b8G  
            Divide   5 psHW(Z8G  
            /   \ oMj;9,WK'  
          _1     3 JNYFu0  
似乎一切都解决了?不。 5#SD$^  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 I2$.o0=3Y  
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。 e+t2F |xDh  
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: gVs8W3GW  
yA/b7x-c  
template < typename Right > 9. 7XRxR^  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const )j[rm   
Right & rt) const PafsO,i-  
  { !}gC0dJ  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); rg^  
} </OZ,3J=  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 dfmxz7V  
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。 Nd"4*l;  
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。 cF7efs8u  
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。 ;P{HePs=)  
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。 _26~<gU8  
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? itmdY!;<  
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: dsh S+d  
OEN!~-u  
template < class Action > Y^Olcz  
class picker : public Action w/`I2uYu  
  { -m.SN>V  
public : f;k'dqlv  
picker( const Action & act) : Action(act) {} > %~%O`+  
  // all the operator overloaded *Hnk,?kPq  
} ; FYe(S V(9  
\v'\ Ea~  
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。 Q]q`+ Z65  
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: +H7lkbW  
_p~lL<q-K[  
template < typename Right > T@ [*V[  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const cG"+n@ \  
  { H ',Nt  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Fj`6v"h  
} (>E 70|T  
w1je|Oil  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Zljj  
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。 )4hb%U  
)@ /!B`  
template < typename T >   struct picker_maker i5>]$j1/  
  { F|3 =Cl  
typedef picker < constant_t < T >   > result; U/e$.K3v  
} ; 39w|2%(O.  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ]0VjVU-  
  { ?~;8Y=O  
typedef picker < T > result; i9NUv3#  
} ; Wq+6`o  
ctv=8SFv(  
下面总的结构就有了: Q)7iu  
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。 SYPG.O?I  
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。 e Akjpc  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 7n-;++a5]  
至此链式操作完美实现。 zF6]2Y?k%  
Qg\OJmv  
JY+ N+c\  
七. 问题3 tntQO!pM  
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。 q&h&GZ  
oCBZ9PGkK  
template < typename T1, typename T2 > }=':)?'-.  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,<[Q/:}[  
  { !18M!8Xea  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); [f'V pId8  
} :<    
;'.[h*u~<  
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: 0u]!C"VX  
Xgge_`T9  
template < typename T1, typename T2 > ] Fx9!S  
struct result_2 -/>SdR$D7  
  { 88)F-St  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; io[$QTY  
} ; iUv#oX H  
T9@W,0#  
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? &TmN^R>  
这个差事就留给了holder自己。 #PzRhanX  
    p nS{W \Q  
>AT{\W!N  
template < int Order > Fxu'(xa  
class holder; TwlrncK*  
template <> #Z'r;YOzs  
class holder < 1 > H1]An'qz,  
  { fa7I6 i  
public : Pd99vq/  
template < typename T > n5Ad@Bg  
  struct result_1 [MmOPm}@  
  { c :S A#.  
  typedef T & result; 6R%Ra  
} ; ZSKSMI%D  
template < typename T1, typename T2 > 0-ISOA&  
  struct result_2 #K|:BS  
  { y#'|=0vTvP  
  typedef T1 & result; V^a] @GK:  
} ; J2 "n:  
template < typename T > H'fmQf  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const CS;bm `8a  
  { ,k*g `OTW  
  return (T & )r; 8Bvc# +B  
} &-Bw7v  
template < typename T1, typename T2 > l-Hp^|3Wq  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ggr\nY  
  { PVGvjc  
  return (T1 & )r1; n+db#qAj5  
} lKo07s6u  
} ; z\z mAus  
vJ__jO"Sq  
template <> qVOlUH  
class holder < 2 > _raj b1!  
  { `K.2&6xc  
public : 0B0Uay'd_  
template < typename T > Xsvf@/]U  
  struct result_1 B'( /W@  
  { O7p>"Bh  
  typedef T & result; p`@7hf|hm  
} ; [b-wak})aD  
template < typename T1, typename T2 > >[]@Df,p  
  struct result_2 LTGKs^i4  
  { K5O8G  
  typedef T2 & result; |Co ?uv i  
} ; {5tb.{  
template < typename T > ,qF;#nB-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const g5gq {KlU  
  { iXp*G52  
  return (T & )r; yQA6w%  
} #HjiE  
template < typename T1, typename T2 > Ww9%6 #i t  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const G j6(ycaS  
  { "0JG96&\  
  return (T2 & )r2; :J|t! `  
} 26yjQ  
} ; &tT*GjPwg;  
YK[PC]w  
> YHwWf-  
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> >。 dg9 DBn#  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: }P8@\2@=T  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: "PM!03rb  
p>w{.hC@  
return l(i, j) = r(i, j); J7FCW^-`3  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) s8,N9o[.~P  
xz1jRI$  
  return ( int & )i; F!FXZht$P  
  return ( int & )j; =|)W#x9=  
最后执行i = j; 2b|$z"97jj  
可见,参数被正确的选择了。 da c?b (  
6#egy|("nF  
*>x~`  
/s91[n(d  
GfEg][f  
八. 中期总结 pkd#SY  
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: m_{?py@tZ  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 dgb#PxOMH  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ;J"b%~Gn  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor >heFdKq1  
9$-V/7@)  
}]0f -}  
u="VJ3  
ES~ykE  
 2=X\G~a  
九. 简化 ~-r*2bR  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 8mM^wT  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 mlolSD;7  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: v!oXcHK/  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 &. sfu$]  
  +-*/&|^等 -p|@Enn  
2. 返回引用。 /\=syl  
  =,各种复合赋值等 tvH{[e$  
3. 返回固定类型。 %xE9vN;  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 8$ SA"c)  
4. 原样返回。 [C@0&[[  
  operator, K1S)S8.EZ8  
5. 返回解引用的类型。 ZqaCe>  
  operator*(单目) ?:bW@x  
6. 返回地址。 '%&i#Eb  
  operator&(单目) `'BvUTDyZ  
7. 下表访问返回类型。 >3HLm3T  
  operator[] T\g%.  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ,(0q  
  operator<<和operator>> h(aF>a\Z  
5f&+(Wqw  
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。 vO#4$ ,  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 86J7%;^Xa  
I2JE@?  
template < typename Left > ^:Vwblv(  
struct value_return ADoxma@  
  { Gq4~9Tm)*  
template < typename T > @}&o(q1M0  
  struct result_1 <<>?`7N  
  { vJg|}]h>L  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; :( A5 ,$  
} ; =k]RzeI  
!Fa2F~#h  
template < typename T1, typename T2 > MW%EJT>@z  
  struct result_2 Ql-RbM  
  { "T4Z#t  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 3| 5Af  
} ; Bor_Kib  
} ; "qEHK;  
mO$]f4}  
b?U!<s.  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait lUXxpv1m  
NNC@?A7  
下面我们来剥离functor中的operator() *RKYdwnb  
首先operator里面的代码全是下面的形式: )]Xj"V2  
d)m +Hc.  
return l(t) op r(t) 4}B9y3W:v  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) (JS1}T  
return op l(t) :| J' HCth  
return op l(t1, t2) :AYp{"{  
return l(t) op wJA`e)>  
return l(t1, t2) op }4Q~<2  
return l(t)[r(t)] 38<Z=#S  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] CjRU3 (Q  
3@}rO~  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: dG8_3T}i  
单目: return f(l(t), r(t)); +aY]?]  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); >O;V[H2[  
双目: return f(l(t)); gWK[%.Jnw  
return f(l(t1, t2)); Z]~) ->=}  
下面就是f的实现,以operator/为例 b((> ?=hh  
*F:)S"3_~e  
struct meta_divide 9Sey&x  
  { 2gasH11M  
template < typename T1, typename T2 > {s7 3(B"  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) pie8 3Wy>  
  { f (Su  
  return t1 / t2; qr@ <'wp/  
} 5eLm  
} ; =&K8~   
>%\&tS'  
这个工作可以让宏来做: drwD3jx0xv  
Of}dsav   
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 4'~zuUs  
template < typename T1, typename T2 > \ v ^R:XdH  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; *)Us   
以后可以直接用 _ ?o>i/  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) #3knKBH  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 +HT?> k  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) Ur9L8EdC  
B&+)s5hh  
dW5@Z-9  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 Y"  Ut  
oQiRjDLx  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > &cp `? k  
class unary_op : public Rettype J#?` l,  
  { *'cyFu$  
    Left l; <kCOg8<y :  
public : Ul<:Yt&nI  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Y|!m  
G' '9eV$  
template < typename T > B#;6z%WK  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const dQs>=(|t  
      { a=4 `C*)  
      return FuncType::execute(l(t)); nw-%!}Ot"  
    } tMiy`CPh  
X> T_Xc  
    template < typename T1, typename T2 > G]n_RP$G  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  Al1}Ir   
      { tbXl5x0  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); _)S['[  
    } ()Q#@?c~  
} ; %"Ia]0  
(M2hK[  
M?_7*o]!  
同样还可以申明一个binary_op 7n)ob![\d  
/!'Png0!  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > w m|WER*.  
class binary_op : public Rettype YTD&swk  
  { 9|WV28PK:  
    Left l; ][dst@?8Oz  
Right r; Lz&FywF-l  
public : eiQ42x@Z  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} pkf$%{"e  
%Jji<M]  
template < typename T > y8ODoXk  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const t52KF#+>  
      { ^;sE)L6  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); _fdD4-2U  
    } 9tWpxrig%  
t2Px?S?  
    template < typename T1, typename T2 > JM7FVB  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^WrL   
      { *P/DDRq(2  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ? q_%  
    } lA` qB1x  
} ; e'sS",o*  
Ob/i_  
#^}s1 4n  
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 ]K'OH&  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 z(u,$vZ _  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) DX^8w?t  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 'ka}x~EF  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! I Z|EPzS  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 8!b>[Nsc  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 9^&B.6!6  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) wRZFBf~ :  
下面是修改过的unary_op 5IA3\G}+  
I/%L,XyRI  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > !ALq?u  
class unary_op _f~$iY  
  { K^",LCJA  
Left l; 5|7<ZL 3  
  l<qEX O  
public : nly}ly Q/  
oVr:ZwkG3  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} gi>W&6  
(5A8#7a  
template < typename T > Ljiw9*ZI  
  struct result_1 #]Lodo9rS\  
  { (J?_~(,`"  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ]0O3kiVQ  
} ; z7z9lDS  
,@fx[5{  
template < typename T1, typename T2 > } ,^p{J/  
  struct result_2 t>OEzUd9  
  { ESk:$`P  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; $E!f@L  
} ; LqO=wK~  
c^cr_ i  
template < typename T1, typename T2 > `Z#':0Z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /MMnW$)  
  { #C'E'g0  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ;>/yY]F7  
} XZS%az1%  
K2\)9  
template < typename T > ^(Z%,j3O  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9KB}?~Nx4  
  { y>:U&P^  
  return OpClass::execute(lt(t)); `A5n6*A7  
} CbXSJDs  
[c -|`d^  
} ; s(ap~UCOw  
h6IO;:P)  
2.=G  
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 >$yA ,N  
好啦,现在才真正完美了。 cW_l|  
现在在picker里面就可以这么添加了: q!+:zZu  
.LDp.#d9r1  
template < typename Right > 'r(g5H1}gi  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const k ]T  
  { .XkD2~;  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); %pH|2VB#  
} O,-NzGs  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 miTff[hsMa  
I;1)a4Xc4R  
4"3.7.<Q`  
}D?qj3?bj  
SSbx[<E3  
十. bind ^7*7^<  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 uix/O*^  
先来分析一下一段例子 kma>'P`G  
,L.V>Ae  
_"OE}$C  
int foo( int x, int y) { return x - y;} '/OQ[f=K  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 )Z|G6H`c3  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 QN?EI: q=  
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。 ZR-64G=L,  
我们来写个简单的。 UCkV ;//.  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: \{!,a  
对于函数对象类的版本: KK5_;<  
-"{g kjuv  
template < typename Func > ,%BDBZ  
struct functor_trait ]T&d_~l   
  { R/Z7}QW  
typedef typename Func::result_type result_type; : bi(mX7t  
} ; WRA(k  
对于无参数函数的版本: /u_9uJ"-K(  
l]#=I7 6  
template < typename Ret > %rgW}Z5  
struct functor_trait < Ret ( * )() > H'7s`^- >I  
  { B[6k [Vs  
typedef Ret result_type; @HSK[[?  
} ; ;<;~;od*/  
对于单参数函数的版本: '\+"3!$  
Wv9L }@J  
template < typename Ret, typename V1 > Ww\ WuaY  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > }N).$  
  { TI<3>R  
typedef Ret result_type; n)Cr<^j  
} ; )''V}Zn.X  
对于双参数函数的版本: EaHJl  
uFb 9Ic]`  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > g]c6_DMfb1  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > $o;c:Kh$$  
  { D^V)$ME  
typedef Ret result_type; >p0,]-.J,r  
} ; WC37=8mA  
等等。。。 <%`Rku  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy :<k (y?GB  
"wg$ H1K  
template < typename Func > A L^tUcl  
struct func_return W}2!~ep!  
  { 6O.kKhk  
template < typename T > (9TSH3f?  
  struct result_1 A%7f;&x!  
  { hW/Ve'x[  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; (i1x<  
} ; R".$x{{  
-^(KGu&L&u  
template < typename T1, typename T2 > /Hq  
  struct result_2 ~tV7yY|zr  
  { o)n)Z~  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; D/ sYH0.V$  
} ; l?rLadvc  
} ; | 5:2?S2R  
o1?-+P/  
DpQWh+WRy  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 O^ui+44wp  
Xdl dUK[  
template < typename Func, typename aPicker > 6 >;OVX  
class binder_1 0!KYi_3  
  { W,[QK~  
Func fn; *)`PY4zF  
aPicker pk; q# Q%p+  
public : K/*"U*9Kv  
GvgTbCxnN  
template < typename T > r}^1dO  
  struct result_1 afna7TlS  
  { 5 r_Z3/%  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; SdYb T)y  
} ; bu<d>XR  
oWLP|c~ Ap  
template < typename T1, typename T2 > #gT"G18/!  
  struct result_2 NWPT89@l  
  { /{jt]8/;7  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ? daxb  
} ; TF5jTpGq  
o|y_j4 9  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} H_t0$x(\  
vr{|ubG]d  
template < typename T > )"hd"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %8%|6^,  
  { )!cucY  
  return fn(pk(t)); x3#:C=  
} p~=z)7% e'  
template < typename T1, typename T2 > ov H'_'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const s]0 J'UN  
  { mCk_c  
  return fn(pk(t1, t2)); @ <2y+_e  
} 8 l)K3;q_  
} ; JhwHsx/  
V_D wHq2  
DTM(SN8R+n  
一目了然不是么? Lk@+iHf  
最后实现bind frW\!r{LT  
:A!EjIL`#  
VS ;y  
template < typename Func, typename aPicker > +!px+*)bW  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) o<Mcc j  
  { K@xMPB8in  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ~TXu20c  
} rtQ{  
(|o @  
2个以上参数的bind可以同理实现。 \lQI;b;$  
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。 do.>Y}d  
::iYydpM  
十一. phoenix %e0X-tXcmX  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:  [ OUV!o  
aG~zMO_)]  
for_each(v.begin(), v.end(), Y3FFi M[s~  
( T}1"  
do_ V9}\0joM  
[ eq8faC5  
  cout << _1 <<   " , " e!L5 v?  
] #3LZX!  
.while_( -- _1), +l/kH9m  
cout << var( " \n " ) LVm']_K(f  
) 9xq3>(  
); {jQLr7'  
WN%,   
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: ":qHDL3  
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 &v1E)/q{Z  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 qLb~^'<iD  
那么我们就照着这个思路来实现吧: htL1aQ.  
)4s7,R  
!v=/f_6  
template < typename Cond, typename Actor > @&&} J  
class do_while iHf):J?8 y  
  { zjcSn7iu  
Cond cd; f{O-\  
Actor act; `MCtm(<  
public : 3fpaTue|x  
template < typename T > I+.U.e^gx  
  struct result_1 qUmSB"#Z  
  { O43"-  
  typedef int result_type; R[m{"2|,Lc  
} ; w6h83m 3  
qN' 3{jiPL  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 7G;1n0m-T  
ml^=y~J[  
template < typename T > :=+YZ|&j  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a3w6&e`  
  { K;rgLj0m  
  do yS4VgP'W  
    { i M MKA0JM  
  act(t); j7a }<\  
  } _unoDoB  
  while (cd(t)); cpw=2vnD  
  return   0 ; ;Gn>W+Ae M  
} 4I2:"CK06  
} ; G4'Ee5(o  
lfCr `[!E  
;/wH/!b  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). z^T;d^OJc  
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。 nHDKe )V  
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。 1BW9,Xr  
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。 jVOq/o  
下面就是产生这个functor的类: ?f3R+4  
B=%%3V)2  
C{nk,j L  
template < typename Actor > Akc |E!V  
class do_while_actor LH+Bu%s  
  { RyukQY~<W  
Actor act; 3]lq#p:  
public : RdyKd_0`Q  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 0F_hXy@K  
sKKc_H3YSH  
template < typename Cond > 4 $Kzh  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ._A4 :  
} ; &J|I&p   
2-ksr}:  
|Rx+2`6Dp  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 g{sp<w0  
最后,是那个do_ 4Hb"yp$  
{` bX*]  
>7cj. %  
class do_while_invoker qc)+T_m  
  { tl*v(ZW  
public : T|h!06   
template < typename Actor > }S')!3[G  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const F !OD*]  
  { `^on`"\{u  
  return do_while_actor < Actor > (act); :6)!#q'g  
} \nuz l   
} do_; 3_boEYl0  
Y?0x/2<  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? JBOU$A ~  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Lk$Mfm5"M  
最后来说说怎么处理break和continue KQ6][2-  
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。 3Rsrb  
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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