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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ,p1]_D&  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 B)`X 7uG  
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, sYgnH:t X  
Q^Z}Y~.  
[SvwJIJJ  
]}l!L;  
  class filler .e+UgC wi  
  { jU~%5R  
public : Oei2,3l,?  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ( %!R  
} ; FI5C&d5d  
?R}oXSVT  
7T Bo*-!  
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: cyE2=  
C^tC} n1D(  
"c*|vE  
h;M2yl Ou.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); O~xmz!?=  
\LXC269  
i% lB U 1  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 1w^[Eno$$  
 (RS:_]  
+60;z4y}w  
rXX|?9 '  
二. 战前分析 [{*#cr f  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。  %C:XzK-x  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 TI  
'a*IZb-M  
es]m 6A  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); N8vl< Mq  
  /* --------------------------------------------- */ c.WT5|:qw  
vector < int *> vp( 10 ); /XB1U[b  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); uy{KV"%"^g  
/* --------------------------------------------- */ i6kyfOI  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); # GGmA.  
/* --------------------------------------------- */ XQ+hTtP  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); -9"Ls?Cu  
  /* --------------------------------------------- */ |L&V-f&K  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 3MVZ*'1QM\  
/* --------------------------------------------- */ sSK$  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 8msDJ {,X  
P|U>(9;P,  
U?{j  
O=/Tx2i;  
看了之后,我们可以思考一些问题: E>D@#I>  
1._1, _2是什么? swA"_A8>u  
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。 W~FA9Jd'Z  
2._1 = 1是在做什么? ](D [T  
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。 Hf iM]^  
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。 |O?Aj1g[c?  
) b8*>k  
)^+$5OR\c  
三. 动工 3!L)7Z/  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 'c D"ZVm1  
8<xy *=%  
ffVYlNQ7L  
BoqW;SG$9  
template < typename T > r%9Sx:F  
class assignment ! N p  
  { :u0433z:  
T value; =I1@O9}+i  
public : jp]JF h;3  
assignment( const T & v) : value(v) {} O 7sn>uO  
template < typename T2 > < lrw7T  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } )J0VB't  
} ; t;'.D @  
![V- e  
@:I/lg=Qd  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 M{QNpoM  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment .R,8<4  
OA0\b_  
`L>'9rbZO  
Zn/ /u<D  
  class holder t}nRWo  
  { ;Z*RCuwg  
public : 3a0C<hW  
template < typename T > ;xc  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 6eD[)_?]y  
  { TxWj gW~  
  return assignment < T > (t); ;`+,gVrp  
} 'Bx7b(xqk  
} ; 7d*<'k]{,  
s7?kU3 y=s  
|D~MS`~qd5  
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: F t}tIP7  
wSK?mS6  
  static holder _1; C&T3vM  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ElAG~u?  
e|LXH/H  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ORoraEK  
而不用手动写一个函数对象。 5a/)|  
QQ9Q[c  
rSk $]E]Z  
JoYzC8/r  
四. 问题分析 ?cvv!2B]T  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 x1~`Z}LX0  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 r/e&}!  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 )+G(4eIT  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Q7\Ax0  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 =bzTfki  
\Mi< ROp5  
五. 问题1:一致性 N?XN$hwdZ  
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?| w <ID<  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 mR^D55k  
bCF63(0  
struct holder a srkuAS  
  { KlPH.R3MPO  
  // jc<3\ 7  
  template < typename T > weOMYJO;8  
T &   operator ()( const T & r) const cg~FW2Q  
  { TwN8|ibVmP  
  return (T & )r; -h_v(s2  
} #E1*1E  
} ; sw1XN?O  
K^S#?T|[9  
这样的话assignment也必须相应改动: k[p  
'a}{s>{O  
template < typename Left, typename Right > Oq("E(z+f  
class assignment 7\xa_nrI  
  { +*dJddz   
Left l; HUJ $e2[  
Right r; !ZVMx*1Cf  
public : Y5 dt?a  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} t^'1Ebg  
template < typename T2 > #FcYJH  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } CeQcnJU  
} ; X DX_c@U  
,'j5tU?c  
同时,holder的operator=也需要改动: ;@L#0  
ObCwWj^qO  
template < typename T > 38#(ruv  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const bQ)r8[o!  
  { SnqLF /d  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Cur) |  
} 01Aa.i^d(  
qr@,92_  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 Czp:y8YX-  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 uxcj3xE#d  
8+gn Wy  
return l(rhs) = r; r,}Zc W+  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 Hq9(6w9w  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 'Zzm'pC  
1/n3qJyx2}  
template < typename Tp > |'.SOm9)*  
class constant_t )_jO8 )jB  
  { !CWqI)=  
  const Tp t; =Yfs=+O  
public : v=4TU \b%  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} }S&{ &gh  
template < typename T > )fa  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Ort\J~ O  
  { ZG>OT@ GA  
  return t; 0,c z&8  
} A!J5Wz>Q5  
} ; v<) }T5~r  
)Q8Q#S  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ei5S<n  
下面就可以修改holder的operator=了 JG_7G=~  
()?)Ybqss  
template < typename T > pv T!6+  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const %%_90t  
  { [bp"U*!9P  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 1.!(#I3  
} *<hpq)  
2Zm*f2$xM  
同时也要修改assignment的operator() +bXZE  
p)oW'#@a  
template < typename T2 > OjCT%6hy;  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 23=;v@  
现在代码看起来就很一致了。 YmwVa s  
_EY :vv  
六. 问题2:链式操作 qgDBu\  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 1pn167IQL  
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。 AL;"S;8  
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。 rQWft r^  
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。 JUE>g8\b  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct uPqPoI>N!  
._yr7uY[M  
template < typename T > 0Zq" -  
struct result_1 HwcGbbX)  
  { h{m]n!  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; pM=vW{"I/  
} ; 2::T,Z  
@iaN@`5I6s  
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: g R6:J  
A T%0i  
template < typename T > Nwc(<  
struct   ref ijTtyTC  
  { D(&OyZ~Q+  
typedef T & reference; j)uIe)wZw  
} ; l}wBthwCc  
template < typename T >  }QI*Ns  
struct   ref < T &> `A'*x]l  
  { X#o:-FKf  
typedef T & reference; &K4o8Qz  
} ; A=])pYE1  
8RK\B%UW  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: QdRMp n}q  
JDP#tA3  
template < typename T > 0I k@d'7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const s?2;u p*D  
  { KyDBCCOv  
  return l(t) = r(t); _% P%~`?!  
} F 6Ol5  
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。 u Qj#U m8  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 we@bq,\w  
ZLV~It&)  
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 R|vF*0)>W  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: H(X~=r  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Vs"Z9p$U  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ks{s Q@~  
最后的布局是: \kRBJ1)|f  
                Add  2AluH8X/  
              /   \ ,lUo@+  
            Divide   5 A(uN=r@O  
            /   \ <L`R!}  
          _1     3 OJK/>  
似乎一切都解决了?不。 Mqpo S  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 Nr)(&c8  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 {tMD*?C[6  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: OY)x Kca  
CV6H~t'1  
template < typename Right > e p^0Cd/  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 5x: XXj"  
Right & rt) const lC2xl(#!  
  { |N g[^  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 3o?Lz7L  
} "6}+|!"$  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 25TEbp[dy  
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。 t EeMl =u  
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。 +`+a9+=  
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。 D3Mce|t^  
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。 lL^7x  
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? cnj_tC=zt  
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: Gnw>%f1@u  
{/Cd^CK  
template < class Action > ~)Z`Q  
class picker : public Action g %Am[fb  
  { _&M>f?l  
public : `+6HHtF  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 8sg *qQ  
  // all the operator overloaded zknD(%a  
} ; cnsGP*w  
=_86{wlk  
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。 Xnh1pwDhe<  
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: w5;EnI  
@X#m]ou  
template < typename Right > e`oc#Od&x]  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const KV6S-  
  { pI!55w|  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ) ad-s  
} w7C=R8^  
bcZonS  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > IIPf5 Z}A  
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。 pxF!<nN1,  
<(^pHv7Q  
template < typename T >   struct picker_maker ,i|f8pZ  
  { e,BJD>N ?  
typedef picker < constant_t < T >   > result; #7>CLjI  
} ; bcYz?o6  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 3)ip@29F  
  { -bE|FFU  
typedef picker < T > result; >"[u.1J_'I  
} ; YU`{  
YszhoHYh  
下面总的结构就有了: 26**tB<  
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。 &td#m"wI  
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。 W1s|7  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 s,RS}ek~|  
至此链式操作完美实现。 n*1UNQp@]O  
4D13K.h`O  
Px8E~X<@  
七. 问题3 X}yYBf/R`  
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。 \,N dg*qC  
ra&C|"~E  
template < typename T1, typename T2 > `#ztp)&  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~IXfID!8  
  { jt3SA [cy  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); (nzt}i0  
} V6k9L*VP  
`et<Z  
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: *v9G#[gG  
Z Kvh]  
template < typename T1, typename T2 > #cs!`Ngb+  
struct result_2 N_<n$3P\?f  
  { >O _  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; u v5@Alm  
} ; E;sltl  
fCfY.vd5  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 3XRG"  
这个差事就留给了holder自己。 D6t]E)FH  
    RBXoU'.  
,&-[$,  
template < int Order > b$`O|S  
class holder; [wR8q,2  
template <> >W<5$.G  
class holder < 1 > J 0 P  
  { d(!N$B\[5T  
public : 2Kidbf  
template < typename T > <fJ\AP5  
  struct result_1 vpDs5tUl  
  { ,b4&$W].  
  typedef T & result; S6mmk&n  
} ; Pz 'Hqvd  
template < typename T1, typename T2 > H #BgE29  
  struct result_2 N[-)c,O  
  { m%&B4E#3T  
  typedef T1 & result; bhmjH(.t  
} ; <c#[.{A}s  
template < typename T > zCrcCr  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const YO,ldsSz|r  
  { W}RR_Gu  
  return (T & )r; c'2ra/?k  
} @jHio\/_  
template < typename T1, typename T2 > pB./L&h  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const i`qh|w/b_  
  { `2PT 8UM  
  return (T1 & )r1; > =H8>X  
} X\%3uPQ  
} ; i'<1xd(`  
n&]w* (,  
template <> m!_ghD{5h  
class holder < 2 > W=?87PkJu  
  { keOW{:^i  
public : `vw.~OBl  
template < typename T > B}X#oA  
  struct result_1 e=jO_[  
  { 5MJ'/Fy(  
  typedef T & result; "puz-W'n  
} ; AHGcWS\,X  
template < typename T1, typename T2 > R{vPn8X 6g  
  struct result_2 8H?AL RG  
  { B5G$o{WM  
  typedef T2 & result; t^hkGYj!2  
} ; /3]|B%W9  
template < typename T > h.0K PF]O  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Hw{Y.@)4R  
  { 1tW:(~ =a;  
  return (T & )r; Fev3CV$  
} 7 w,FA  
template < typename T1, typename T2 > L ]c9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const S)yV51^B  
  { ub5hX{uT  
  return (T2 & )r2; Hea<!zPH  
} hT"K}d;X  
} ; E6M: ^p*<  
_ GSw\r  
[<QWTMjR  
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> >。 m12 B:f  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: G,*s9P]1  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ISew]R2  
7`HUwu  
return l(i, j) = r(i, j); /&7Yi_]r  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) fx:KH:q3  
(N4(r<o;  
  return ( int & )i; 'OCo1|iK~  
  return ( int & )j; ->=++  
最后执行i = j; J-F_XKqH  
可见,参数被正确的选择了。 kB#vh  
bl_WN|SQ  
^ {f ^WL=  
VhgEG(Ud  
0(x@ NGb>{  
八. 中期总结 A#&qoZ(C  
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: (p=GR#  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 R"`{E,yj  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 :'~ gLW>j  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor "b4iOp&:=  
(L%q/$  
u V7Hsg9l  
tYZGf xj  
<9a_wGs  
:n9~H+!  
九. 简化 Y{RB\}f(  
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。 MXk. 2  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 W+e*(W|d6  
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: TZNgtR{q  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 =hIT?Z6A  
  +-*/&|^等 9PK-r;2  
2. 返回引用。 \/'n[3x  
  =,各种复合赋值等 5C1Rub)  
3. 返回固定类型。 u 7Y< ~  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 2-!Mao"^  
4. 原样返回。 @H0%N53nE  
  operator, #l#[\6  
5. 返回解引用的类型。 NP'Ke:  
  operator*(单目) A5<Z&Y[  
6. 返回地址。 5dw@g4N %^  
  operator&(单目) !r obau7  
7. 下表访问返回类型。 /(ju  
  operator[] +WN>9V0H  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 [.xk  
  operator<<和operator>> cjC6\.+l3  
oV>AFs6  
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。 zy6(S_j  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: a<jE 25t  
#aY<J:Nx  
template < typename Left > 1[g!^5W  
struct value_return Fi% W\Y'  
  { ~Z6p3# !o  
template < typename T > c_$&Uii  
  struct result_1 u;ooDIq@  
  { Bye@5D  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; }"B? 8T@_~  
} ; tW"ptU^9)  
1idjX"'  
template < typename T1, typename T2 > 'oZn<c`  
  struct result_2 kJi&9  
  { tr9Y1vxo{  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; &9w%n  
} ; y<%.wM]-J  
} ; )]?egw5l  
I5yd )72  
I= h4s(  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 0$ 9;p zr  
9'#.>Q>0=j  
下面我们来剥离functor中的operator() ZHD0u)ri=J  
首先operator里面的代码全是下面的形式:  Am%a4{b  
U"y'Kd  
return l(t) op r(t) _7.GzQJ  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) |+xtFe  
return op l(t) ca3BJWY}J  
return op l(t1, t2) yb{{ z@  
return l(t) op GHC?Tp   
return l(t1, t2) op k-cIb@+"  
return l(t)[r(t)] |5B,cB_  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] FWpN:|X BS  
4:eq{n  
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: Y:!/4GF  
单目: return f(l(t), r(t)); 1;kG[z=A  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); &#PBww  
双目: return f(l(t)); pY!dG-;  
return f(l(t1, t2)); |8qK%n f}  
下面就是f的实现,以operator/为例 u~- fK'/!|  
v7<S F  
struct meta_divide Prb_/B Dd  
  { t#pqXY/;D  
template < typename T1, typename T2 > eIUuq&(  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) i=X*  
  { w^rb|mKo  
  return t1 / t2; a}qse5Fr  
} M`+e'vdw  
} ; k CW!m  
gUH'DS]{  
这个工作可以让宏来做: Hdbnb[e  
Uq]EJu  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Fwx~ ~"I  
template < typename T1, typename T2 > \ ZCE%38E N  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; F'>GN}n  
以后可以直接用 a j@C0  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) T5dUJR2k$  
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 $dZ>bXUw:  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) &.  =}g]  
ELrZ8&5G  
"gbnLKs  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 q?Ku}eID3  
UC+7-y,  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > le^_6| ek  
class unary_op : public Rettype x<*IF,o  
  { aEEz4,x_  
    Left l; uVq5fT`B  
public : V3 _b!  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Q3Z%a|3W  
~AC P%QM=  
template < typename T > #7~tL23}]  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const I*:qGr+ WJ  
      { J|"nwY}a9  
      return FuncType::execute(l(t)); x?f0Hk+  
    } o[6vxTH  
Q@e*$<3  
    template < typename T1, typename T2 > /nY).lSH  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const e>,9]{N+$  
      { RQo$iISwy  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); esh$*)1  
    } u 5Eo  
} ; z{`6#  
zJfK4o  
B-\,2rCCZ  
同样还可以申明一个binary_op ~}$\B^z+  
 `CA G8D  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > y|e2j&m  
class binary_op : public Rettype rb *C-NutE  
  { dXhCyr%"6  
    Left l; @~$F;M=.*  
Right r; c_ qcb7<~.  
public : - - i&"  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} \'; t*  
|{7e#ww]  
template < typename T > ^sT +5M^  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;w+:8<mM}a  
      { W>}Qer4  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); #aitESbT  
    } WyBQ{H{So  
QIij>!c4  
    template < typename T1, typename T2 > <TLGfA1bC  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &\"Y/b]  
      { !B [1zE  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ]r/(n]=(  
    } v:veV.y  
} ; f.b8ZBNj>  
IOsXPf9@  
u Q:ut(  
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 670J{b  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 q)K-vt)98  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) y3={NB+  
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。 `d}W;&c  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! I"8d5a}  
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。。。 6P%<[Z  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ilDJwZg#  
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) < -Hs<T|tW  
下面是修改过的unary_op :b<-[8d&  
mD D4_E2*  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > _l#3]#  
class unary_op ERp:EZ'  
  { %rM-"6Q  
Left l; lnC !g  
  }yx=(+jP  
public : /e.FY9  
ur/Oc24i1n  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} lq>*x=<  
0M#N=%31  
template < typename T > lQh E]m>+  
  struct result_1 CDQJ bvx  
  { I;Al? &uw  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; \yih 1Om>~  
} ; U9<_6Bsd  
/Y;+PAy  
template < typename T1, typename T2 > (oLpnjJ(,  
  struct result_2 9"WRIHt'c  
  { 8`:M\*  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; #2Ac  
} ; H/^ ~<U#p  
_, \y2&KT  
template < typename T1, typename T2 > (g%JK3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5*JV )[  
  { {[Uti^)m%  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); %:" RzHN  
} -/M9 vS  
9Tzc(yCY  
template < typename T > "NxOOLL  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const J*}VV9H  
  { i'Y-V]->  
  return OpClass::execute(lt(t)); r@|R-Binz  
} T1lXYhAWS  
ISpeV  
} ; e ZynF<i  
:6 Uk)   
! (B_EM  
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 !aQIh  
好啦,现在才真正完美了。 d>^~9X  
现在在picker里面就可以这么添加了: 5>'?:jY  
fkW3~b  
template < typename Right > nURvy}<r  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const y!S^xS  
  { VKT@2HjNT`  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); #t=[w  
} I") H~  
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。 zTkFX67)  
sk#9x`Rw  
0FG5_t"",\  
BD hLz  
:L]-'\y  
十. bind K1;z Mh  
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。 53bM+  
先来分析一下一段例子 CI IY|DI`l  
Lqg] Fd  
kVWGDI$~  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 63.( j P1;  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 gB>(xY>LrA  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 )qbI{^_g  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ~af8p {  
我们来写个简单的。 1lbwJVY[  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: qO7fbql_  
对于函数对象类的版本: !K!)S^^Po?  
-_s%8l^  
template < typename Func > DD2adu^  
struct functor_trait IS-}:~Pi  
  { \'[3^/('  
typedef typename Func::result_type result_type; s;s0}Td_1  
} ; )r=9]0=  
对于无参数函数的版本: "P MO  
'-`O. 4u  
template < typename Ret > |drf"lX<{  
struct functor_trait < Ret ( * )() > R'Sa?6xS4  
  { <sa #|Y$  
typedef Ret result_type; yU*u  
} ; % =y;L:S\p  
对于单参数函数的版本: YFG-U-t3  
T]^?l  
template < typename Ret, typename V1 > N"S3N)wgd  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > J(4g4?  
  { t5%TS:u  
typedef Ret result_type; 9`&?hi49nK  
} ; Y^4q9?2G  
对于双参数函数的版本: 0%/,>IR>r  
|4=ihB9+  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > gRHtgR)T3  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > z3clUtC+  
  {  64SW  
typedef Ret result_type; \e_IFISC  
} ; {JXf*IJ  
等等。。。 kl=xu3j  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy b,9@P&=:2  
2v4W6R  
template < typename Func > 1^S'sWwe  
struct func_return l@xWQj9  
  { =`JW1dM  
template < typename T > cbfD B^_  
  struct result_1 ;;M"hI3@  
  { ]7*kWc2  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ;"D~W#0-v  
} ; >8%M*-=p  
Ha?G=X  
template < typename T1, typename T2 > lHcA j{6  
  struct result_2 C(}^fJ6r  
  { JT}.F!q6E  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; E!uJ6\  
} ; emA.{cVr!  
} ; k j-=xhJ{=  
Mw+v"l&mU  
,'=hjIel  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 7q!?1 -?8R  
I,]J=xi  
template < typename Func, typename aPicker > 0Yp>+:#  
class binder_1 KyjyjfIwH  
  { a%v>eXc  
Func fn; #vtN+E  
aPicker pk; w#sq'vo4%  
public : V n^)  
Zd$JW=KR]l  
template < typename T > J||E;=%f-Q  
  struct result_1 oooS s&t  
  { v G2.]?  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Nfg{,/ O  
} ; c+~Lp SQ  
>:%BNeO  
template < typename T1, typename T2 > Gy9 $Wj  
  struct result_2 a#$N%=j  
  { ZvH?3Jy  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ^,`M0g\$  
} ; S#mK Pi+3  
f\ 'T_  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} i@XB&;*c\  
P<vo;96JT  
template < typename T > a_MFQf&KV  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `UQEXoB)  
  { cv]BV>=E  
  return fn(pk(t)); V:OiW"/  
} b4)k&*dfR  
template < typename T1, typename T2 > O:._W<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2$ tQ @r  
  { yyjw?#\8  
  return fn(pk(t1, t2)); |kseKZ3  
} *,&S',S-  
} ; 9n"V\e_R  
57<Di!rt  
x}|+sS,g  
一目了然不是么? I>aGp|4  
最后实现bind +j.qZ8  
.;g}%C  
Lc%xc`n8B  
template < typename Func, typename aPicker > e^8BV;+c  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ?2ItTrlB  
  { (-(QDRxK  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); r8,om^N6  
} 4gb'7'  
Y& 5.9 s@'  
2个以上参数的bind可以同理实现。 YQ7@D]#  
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。 Fm5Q&'`l  
+(&|uq^  
十一. phoenix l|q%%W0  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 7h`^N5H.q  
H99xZxHZ{  
for_each(v.begin(), v.end(), L#2ZMy  
( Z9VR]cf?  
do_ [~)x<=H8{  
[ M*(H)i;s:w  
  cout << _1 <<   " , " \7 Gz\=\LR  
] 1O0X-C,wo$  
.while_( -- _1), 8#l+{`$z  
cout << var( " \n " ) /?P!.!W&  
) K{2h9 ]VF  
); 0m A(:"  
'fn$'CeM(  
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: WqQU@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 #w|5 jN?  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 dlR_ckp  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Zi*%*nX  
Oyan9~  
|IN[uQ  
template < typename Cond, typename Actor > d@ (vg  
class do_while QD4:W"i  
  { Du!._  
Cond cd; %K l(>{N  
Actor act; /[{auUxSX  
public : I .P6l*$  
template < typename T > NbkK&bz  
  struct result_1 'Wp @b678  
  { dp<$Zw8BE  
  typedef int result_type; vBoO'l9'M  
} ; 9yL6W'B!  
`ET& VV  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} oM-[B h]A  
Sc_5FX\Yx  
template < typename T > D5L{T+}Oi%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i*CnoQH  
  { 5\'AD^{  
  do d.AC%&W  
    { esI'"hVJ  
  act(t); Ww`&i  
  } (f>M &..  
  while (cd(t)); n[CoS  
  return   0 ; :tbd,Uo  
} 2(+P[(N1,  
} ; r6 }_H?j  
h.}u?{  
~OCZz$qA  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). H+x#gK2l  
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。 cmDT +$s  
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。 QNg\4%  
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。 b#='^W3  
下面就是产生这个functor的类: VB"(9O]  
5v|EAjB6o  
= F<:}Tx)C  
template < typename Actor > taDQ65  
class do_while_actor gDC2 >nV  
  { [.&[<!,.  
Actor act; $.8 H>c  
public : C:j]43`  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Yt{&rPv,  
Y;_T=  L  
template < typename Cond > -Qb0:]sV#  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; =/}X$,@2  
} ; 5@f5S0 Y  
I`^YAbnb  
Yqj+hC6>,  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 m&/=&S  
最后,是那个do_ ~kb{K;  
PeNF+5s/K  
_ECB^s_  
class do_while_invoker R=$Ls6z  
  { Qxq-Mpx{  
public : h<NRE0-  
template < typename Actor > 8 Z8Y[p  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const e=>% ^F  
  { G~!C =l  
  return do_while_actor < Actor > (act); (B}+h   
} 9g]M4*?C9P  
} do_; fp;a5||5  
bE I!Ja  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? s MZ[d\  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 mH\@QdF  
最后来说说怎么处理break和continue BS2?!;,8  
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。 N!c gN  
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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