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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda %i@Jw  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 .1h1J  
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, Jqqt@5Ni  
g&O!w!T  
`.YMbj#T  
-XWlmw*i(g  
  class filler ty b-VO  
  { 7F8>w 7Y]  
public : ^vc#)tm5p  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} L lVE5f?  
} ; wu19Pg?F  
!N\i9w}  
y])z,#%ED  
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: kx07Ium  
H)NT2@%{P  
T@j@IEGH  
hA387?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Jl{g"N{2u'  
e'&<DE)  
Pql;5 ~/  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 #& &  
;"+]bne~  
rB.LG'GG]  
W(jP??up  
二. 战前分析 eG%Q 3h  
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。 e*pYlm  
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 RhI>Ak;-  
dwmZ_m.  
|"k+j_/+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); o '!WW  
  /* --------------------------------------------- */ 5+Hw @CY3  
vector < int *> vp( 10 ); c8M'/{4rH  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); )X5en=[)O  
/* --------------------------------------------- */ (kZ2D  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); R% )7z)~  
/* --------------------------------------------- */ kT4Oal+4  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); a'YK1QX  
  /* --------------------------------------------- */ |v= */e  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); |H4f&& Wd  
/* --------------------------------------------- */ Uf<IXx&;  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); <jtu/U]78|  
I 2*\J)|f  
|gM@}!DL  
]VHO'z\m  
看了之后,我们可以思考一些问题: .{66q#.  
1._1, _2是什么? Ugv"A;l  
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。 Lb%:u5X\D@  
2._1 = 1是在做什么? [TX5O\g![  
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。 /Pgc W  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ^:,I #]  
"[wP1n!G  
T |ZJ$E0  
三. 动工 o7t#yw3  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: U$AV"F&!&}  
"78BApjWT6  
rWxQ;bb#  
xQ@gh ( (  
template < typename T > SD=9fh0l  
class assignment w$[ck=  
  { aDVBi: _  
T value; TZ]o6Bb  
public : jt4c*0z  
assignment( const T & v) : value(v) {} <h mRr  
template < typename T2 > KcF#c_f   
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Qj(|uGqm3  
} ; FAF+}  
lb[\Lzdvmu  
_.K<#S  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 i2 m+s;  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment xGo,x+U*  
<ly.l]g  
[E4#|w  
ewp&QH4  
  class holder Nt P=m @  
  { 2j*o[kAE  
public : 88M$mjx  
template < typename T > Zh 3hCxXa  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const }pL#C  
  { Sz'JOBp  
  return assignment < T > (t); ad'C&^o5  
} _Sn7z?  
} ;  ylBjuD+  
zIh`Vw,t0  
3Fl!pq]  
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: <hM`]/J55  
I+_u?R)$  
  static holder _1; rT{+ h}vO  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Z{spo=  
4/M~#  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 2N[S*#~*e  
而不用手动写一个函数对象。 I,wgu:}P#  
<-K'9ut,  
DW.vu%j^[  
sU 5/c|&  
四. 问题分析 'n0u6hCSb  
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。 ,pMH`  
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。 ds D!)$  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Hv.n O-c  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ecG,[1];  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 3F|#nq  
b$G &i'd  
五. 问题1:一致性 zTQTmO  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| c&n.JV   
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 '}.Z' %;  
!pG_MO  
struct holder \oc*  
  { l8Ks{(wh  
  // y{]iwO;  
  template < typename T > @O Rk  
T &   operator ()( const T & r) const euc|G Xs  
  { % C.I2J`_  
  return (T & )r; yp.\KLq8)  
} UA]U_P$c  
} ; uf<nVdC.  
N)b.$aC  
这样的话assignment也必须相应改动: 2#?qey  
l=?G"1  
template < typename Left, typename Right > C AvyS  
class assignment "~^ #{q  
  { f hS4Gb_  
Left l; O0Sk?uJ <  
Right r; ^P !} "  
public : K|g+W t^tQ  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} u?+i5=N9{  
template < typename T2 > -kI;yL  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } U";8zplU  
} ; ,ThN/GkSC  
;u "BCW  
同时,holder的operator=也需要改动: T0=%RID%=  
\>@QJ  
template < typename T > c1L0#L/F6"  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const oz[: T3oE>  
  { `bx}!;{lx  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); }:2GD0Ru  
} rS^+y{7  
]E!b&  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ytg' {)  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 c mI&R(  
uF89B-t  
return l(rhs) = r; Mp`2[S@$  
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。 dZ"w2ho  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ROc)LCA  
z.%K5vrO>  
template < typename Tp > ^a+H`RD  
class constant_t s 8 c#_  
  { WY 'QhieH  
  const Tp t; F.[E;gOTo  
public : s2rwFj8 |  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} qkk!1W  
template < typename T > wW?/`>@  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const vjz*B$  
  { Gl@}b\TB  
  return t; N,M[Opm  
} ~ M!s0jT  
} ; ]= nM|e  
TCI%Ox|a  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Td"_To@jd  
下面就可以修改holder的operator=了 "cVJqW  
K~DQUmU@  
template < typename T > "ke>O'   
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const g=5vnY  
  { XV|u!'Ey  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); r{pbUk  
} *t3uj  
&W@#p G  
同时也要修改assignment的operator() WMw^zq?hd@  
Nxd<#p  
template < typename T2 > { *&Wc Os  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } _)U[c;^6  
现在代码看起来就很一致了。 U&}v1wdZ3  
VQ,;~^Td  
六. 问题2:链式操作 8n1<nS<  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Pv3rDQ/Yt|  
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。 y/(60H,{{  
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。 8pZGu8  
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。 lUJ~_`D  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct u{+z?N  
7I0[Ii  
template < typename T > Z>t,B%v  
struct result_1 )E hR qX9  
  { P^Tk4_,0  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; j{?ogFfi  
} ; vl,Ff9  
Y"dUxv1Ap  
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: X}@'FxIF  
jf WZLb)  
template < typename T > ;[,r./XmH  
struct   ref Pv#>j\OR&  
  { xP61^*-2  
typedef T & reference; $ 9%UAqk9  
} ; _q7mYc  
template < typename T > V9%!B3Sb  
struct   ref < T &> jM%8h$&E  
  { lC AD $Ia~  
typedef T & reference; ~p* \|YC  
} ; "1iLfQ  
zZ*\v  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ^0fe:ac;  
J% mtlA  
template < typename T > C1ZuDL)e  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const r]<?,xx [  
  { ]?3-;D.eG  
  return l(t) = r(t); J'H}e F`  
} B65"jy  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 k`u.:C&  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ObyF~j}j  
["65\GI?  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 t 8,VRFV  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 4/J"}S  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 FIEA 'kUy  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 =(cfo_B@K  
最后的布局是: 8uD%  
                Add |iLf;8_:  
              /   \ Rxfhk,I  
            Divide   5 'n dXM   
            /   \ Fd(o8z8Q  
          _1     3 %~$coZY^  
似乎一切都解决了?不。 kx.8VUoM 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。 ]qPrXuS/  
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。 J7Y lmi  
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:  Bl1^\[#  
4u}jkd$]*  
template < typename Right > W0qn$H  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const >5c38D7k)  
Right & rt) const jM'(Qa  
  { ["7]EW\!:  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); >)6d~  
} id:6O+\  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 p/WE[8U  
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。 N*NGC!p`N  
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。 yZyB.wT  
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。 oH>G3n|U^  
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。 _p^&]eQ+k#  
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? 5`QN<4?%  
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: dc=~EG-_rM  
>tQ$V<YB  
template < class Action >  57`*5X  
class picker : public Action h( MNH6 B1  
  { `\Ye:$q  
public : ]~d!<x#+  
picker( const Action & act) : Action(act) {} #-{^={p "  
  // all the operator overloaded e.l3xwt>$  
} ; [MI?  
mVVL[z2+  
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。 sOb=+u$$9  
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: m(rd\3d  
&++tp5  
template < typename Right > FL?Ndy"I  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const h4geoC_W2  
  { =OR "Bd:O  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); <S@XK%  
} + )lkHv$R  
jx[g;7~X  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ,/Usyb,`  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 m!LJK`gA  
MNWuw;:v  
template < typename T >   struct picker_maker 4khc*fh  
  { xI( t!aYp  
typedef picker < constant_t < T >   > result; >yr1wVS  
} ; < s1  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > k+;XQEH  
  { P&.-c _  
typedef picker < T > result; U{?#W  
} ; ibL    
JthW"{E  
下面总的结构就有了: Q)L6+gW^  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 /pYp, ak  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 %z "${ zw  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 SsfHp  
至此链式操作完美实现。 +5xk6RP   
r$<4_*  
Gq0Q}[53  
七. 问题3 I|/\L|vo  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 j&w4yY  
o|bm=&f  
template < typename T1, typename T2 > FQqk+P!  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V PaW-o  
  { rPXy(d1<`S  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ;JV(!8[  
} 3\E G  
'8V>:dy>  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: -W'T3_  
cZ l/8?dj}  
template < typename T1, typename T2 > l invK.Lf  
struct result_2 } 3JOC!;;  
  { bW?cb5C  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; &E0L 2gbI  
} ; Q1^kU0M}  
v)s; wD  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? Gzkvj:(V  
这个差事就留给了holder自己。 cTu"Tu\Qw  
    :>3/*"vx?G  
*EllE+M{n  
template < int Order > r31)Ed$  
class holder; ~tB#Q6`nB  
template <> ~d"9?K^#  
class holder < 1 > kmur={IR  
  { @;`d\lQ  
public : "U o~fJ  
template < typename T > BVe c  
  struct result_1 Pt\GVWi_t  
  { HMl M!Xk?  
  typedef T & result; H}PZJf_E  
} ; lqZUU92;  
template < typename T1, typename T2 > wHE1Jqpo  
  struct result_2 eiJ~1H X)  
  { {jOV8SVL  
  typedef T1 & result; GFfZ TA  
} ; 3fd?xhWbN  
template < typename T > }2.0e5[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 9six]T  
  { J|.n bSE  
  return (T & )r; qj1Fj  
} 1dl(`=^X  
template < typename T1, typename T2 > aU?HIIA  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const &\L\n}i-  
  { Bh5z4  
  return (T1 & )r1; 2f0qfF  
} H J0Rcw%  
} ; (Q F-=o  
A# Ne07d  
template <> ?4H>1Wkb  
class holder < 2 > JN> h:  
  { h)pYV>!d  
public : qt`HP3J&  
template < typename T > |<!xD iB  
  struct result_1 iCNJ%AZ H  
  { I~) A!vp  
  typedef T & result; n# "N"6s  
} ; 't n-o  
template < typename T1, typename T2 > UoOxGo  
  struct result_2 <RJ+f-  
  { (,;4f7\  
  typedef T2 & result; /j"aOLL|  
} ; x9i^ _3Z  
template < typename T > TxvvCV^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const  >B$J  
  { $5N\sdyZxg  
  return (T & )r; nXAGwU8a  
} bmI6OIWl  
template < typename T1, typename T2 > dLtmG:II  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const M@<r8M]G  
  { a,eJO??  
  return (T2 & )r2; NEW0dF&)  
} qx";G  
} ; L17{W4  
wOn*QO[  
}dpE>  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 0s .X  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 1BOv|xPjZ  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: EFz Pt?l  
8)XAdAr  
return l(i, j) = r(i, j); rbc7CPq_^  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 35n'sVn  
9O|k|FD  
  return ( int & )i; yII+#?D  
  return ( int & )j; (7w95xI  
最后执行i = j; K:54`UJ  
可见,参数被正确的选择了。 v(~EO(n.  
rp,Us#>6  
",P?jgs^g5  
H?wf%0  
("P]bU+'>  
八. 中期总结 3T~DeqAyw  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: c!]Q0ib6  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 g>;"Fymc'  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Mk8k,"RG&Z  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor i0'g$  
F!zGk(Pu  
=k##*%  
{Lugdf'  
?eDZ-u9)  
&EJ/Rl  
九. 简化 z C 7b  
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。 7}puj%JS /  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 tu6<>  
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: <6.?:Jj  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 hr`,s!0Y  
  +-*/&|^等 KskPFXxP  
2. 返回引用。 3*#$:waGd  
  =,各种复合赋值等 " 1%\Fil  
3. 返回固定类型。 }%`f%/  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) V?"1&m& E  
4. 原样返回。 TTD#ovo'  
  operator, w}0rDWuR[  
5. 返回解引用的类型。 @YbZ"Jb  
  operator*(单目) @nOuFX4  
6. 返回地址。 2[i(XG{/  
  operator&(单目) (&Mv!6]  
7. 下表访问返回类型。 K)GpQ|4:<  
  operator[] ?^WX] SAl  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 5V8`-yO9  
  operator<<和operator>> cp2a @  
*0x!C8*`Xe  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 #@m6ag.  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: J+l#!gk$!  
&Xh=bM'/%m  
template < typename Left > uTNy{RBD+  
struct value_return uoTc c|Kc  
  { A9y@v{txN  
template < typename T > lm|s%  
  struct result_1 m'WGK`WIm  
  { BFZ\\rN`  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ?I"FmJ;  
} ; ?KG4Z  
Q} |0  
template < typename T1, typename T2 > @?5pY^>DK  
  struct result_2 @./ @"mR<  
  { *0Wkz'=U  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; )!=fy']  
} ; ??z&w`Yy,  
} ; ]0=THq\H  
sN ZOm$  
y=zs6HaS  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait "qoJIwl#q  
<`Qb b=*  
下面我们来剥离functor中的operator() ='6@^6y  
首先operator里面的代码全是下面的形式: p~OX1RBI  
?dmw z4k0  
return l(t) op r(t) n^` `)"  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) :PNhX2F  
return op l(t) vHN/~k#  
return op l(t1, t2) \m(>Q  
return l(t) op MbeK{8~E%l  
return l(t1, t2) op Z/LYTo$Bz  
return l(t)[r(t)] 9Us'Q{CD   
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] vdd>\r)v  
[a7S?%>Bh  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ]L?WC  
单目: return f(l(t), r(t)); |Elz{i-  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Y4N)yMSl"  
双目: return f(l(t)); ekd;sEO  
return f(l(t1, t2)); tG[v@-O  
下面就是f的实现,以operator/为例 G%U!$\j:qd  
0%qM`KZC  
struct meta_divide |-xKH.'n  
  { uTrQ<|}#  
template < typename T1, typename T2 > H[N~)3x  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) cFHSMRB|P  
  { vj"['6Xa  
  return t1 / t2; \~.elKw<U  
} n<Ki.;-ZE  
} ;  rB_ESNx  
Mo\nY5  
这个工作可以让宏来做: (I;lE*>  
A_+*b [P  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ R)Dh;XA  
template < typename T1, typename T2 > \ o<rbC < U  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; +1Pu29B0  
以后可以直接用 caZEZk#r;  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) $E^*^({  
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 FYH^axpp  
(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。。。) JC9OL.Ob  
`[~LMV&2U  
sI@kS ^  
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 OT#foP   
aZ}z/.b]  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > (, $Lp0mB7  
class unary_op : public Rettype n +dRAIqB  
  { 5"w%  
    Left l; W3&~[DS@~  
public : Ox6^=D "  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} TSj)XU {W  
\b?O+;5Cj  
template < typename T > XlJ+:st  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5D>cbzP@  
      { h8P_/.+g|V  
      return FuncType::execute(l(t)); 4g?qKoc i  
    } ,&jjp eZP  
BG+X8t8\  
    template < typename T1, typename T2 > =6B I[_0  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const e*o:ltP./  
      { P7!gUxcv9Y  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); \>+BvF  
    } Jo9c|\4  
} ; PRK*7-(  
EC?U#!kv  
BXr._y, cr  
同样还可以申明一个binary_op s "l ^v5  
F>at^6^  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > X iM{YZ`B  
class binary_op : public Rettype ar@ysBy  
  { )T@+"Pw8t  
    Left l; +Q!Kj7EU/  
Right r; o+?Ko=vYw  
public : qGgdWDn`  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 8\[qR_LV  
_RX*Ps=  
template < typename T > D66!C{  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const rm,h\  
      { `(8RK  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); uQkQ#'e|  
    } ,J'@e+jV  
qb5IpI{U  
    template < typename T1, typename T2 > #e6x_o|  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4<U6jB5  
      { @fd{5 >\  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); F=yE>[! LB  
    } ~PCS_  
} ; T7Yg^ -"  
E5$uvxCI  
;MjOs&1f0K  
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 fwaM;YN_  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ,tuZ_"?M  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ;T WYO  
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。 T4}q%%7l  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! %`:+A?zL  
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。。。 KQ.cd]6  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 IFWP&20  
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) ~<[]l~`  
下面是修改过的unary_op iPrAB*  
Dz+R Q`Vn  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > b!g8NG  
class unary_op 92L{be; SY  
  { \fL:Ie  
Left l; `Dv &.  
  5va ;Ol4  
public : =eG:Scoug?  
el,n5O Z7  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 6}PoBhgSg-  
)> a^%V9  
template < typename T > 9wv 7 HD|  
  struct result_1 ; J8 25CE  
  { /ee4 v!  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; BU;E6s>P  
} ; ) 2Hl\"F  
+K[H! fD  
template < typename T1, typename T2 > ZAMS;e+e  
  struct result_2 F6)/Iiv  
  { DKqO5e\l8@  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; %:[Y/K-   
} ; w~VqdB  
oOK&+r7  
template < typename T1, typename T2 > 7 *HBb-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const F% K}&3  
  { gnU##Km|  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); )9>E} SU/  
} '>r"+X^W  
M \3Zj(E/  
template < typename T > 1(WNrVm;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h`/1JjP  
  { Toc="F`SW  
  return OpClass::execute(lt(t)); W>`#`u  
} 6o ]X.plr  
k%lz%r  
} ; }4"T# [n#  
F#Xzh Ds  
  |HB  
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 8Wyv!tL  
好啦,现在才真正完美了。 I;Bcim;  
现在在picker里面就可以这么添加了: OAtn.LU  
Tta+qjr  
template < typename Right > @60/IE{-v  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const -m>ng E~q  
  { qW:\6aEG  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); &sJ%ur+G  
} d512Y[ R  
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。 z[ ml;?  
J2~oIe2!+  
"+J[7p}`@  
w.\#!@kZ!  
4vRIJ}nQ  
十. bind _D?`'zN  
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。 dz Z75  
先来分析一下一段例子 %1VfTr5  
:i:M7}r  
IEW[VU)  
int foo( int x, int y) { return x - y;} | WMq&-$D  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 >pn5nn1a  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 QAh6!<.;@  
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。 w"K;e(S  
我们来写个简单的。 4E DwZR>./  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: G[5z3  
对于函数对象类的版本: F%>`?NG+c  
RP4P"m(   
template < typename Func > I<ta2<h  
struct functor_trait A VbGJ+  
  { ygquQhf5  
typedef typename Func::result_type result_type; h*\/{$y  
} ; eC41PQ3=1'  
对于无参数函数的版本: +=A53V[C  
EAM2t|M G.  
template < typename Ret > YX:[],FP  
struct functor_trait < Ret ( * )() > !o&b:7  
  { $'>h7].  
typedef Ret result_type; "FT(U{^7d  
} ; Z6xM(*vg  
对于单参数函数的版本: APBe 76'3)  
N61\]BN<  
template < typename Ret, typename V1 > r*t\\2  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > BTu_$5F  
  { W{v-(pW  
typedef Ret result_type; A[O'e  
} ; Z,jK(7D(  
对于双参数函数的版本: nJ-U*yz  
@d86l.=  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > B`SHr"k!V[  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > coQ>CbHg  
  { bR}{xHe  
typedef Ret result_type; q!P{a^Fnc  
} ; qKd&d  
等等。。。 @ "=wn:O+  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy g x~fZOF_  
kX^Y{73  
template < typename Func > 78 W&  
struct func_return 0QxE6>xL=  
  { =^LX,!2zp{  
template < typename T > &.}Z j*BD  
  struct result_1 Cs ND:m  
  { Tp?l;DU  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; EFb"{L  
} ; c={bunnz#  
x:O;Z~ |.  
template < typename T1, typename T2 > 12,,gwh  
  struct result_2 <>FpvdB  
  { ;,yjkD[mWE  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 3bW(VvgcL4  
} ; x#{.mN  
} ; R2[-Q"|Ra  
u \zP`Y  
.j)f'<;%  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 b:w {7  
mt(2HBNoz  
template < typename Func, typename aPicker > 8Ekk"h 6  
class binder_1 (n,!v)  
  { eBW=bK~[VP  
Func fn; !w9w{dtW=  
aPicker pk; ?A4t &4  
public : `Mxi2Y{vp  
3M[b)At V.  
template < typename T > a!US:^}lu  
  struct result_1 h^}r$k_n  
  { |Vs?yW  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; <8Zm}-U  
} ; i!JVGs  
CF:s@Z+  
template < typename T1, typename T2 > |4@su"OA  
  struct result_2 nBA0LIb  
  { ?{ 0MF  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; {yPiBu  
} ; /=bg(?nX  
CI )89`  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} _V`Gmy[]p  
RvPC7,vh  
template < typename T > }H4Z726  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1[;~>t@C  
  { 4/Yk;X[jk  
  return fn(pk(t)); eBmBD"$  
} j}CZ*  
template < typename T1, typename T2 > yLI)bn!"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I,@f*o  
  { :6*FnKD  
  return fn(pk(t1, t2)); tJQFhY  
} M;{btu^a  
} ; c9eLNVM  
kq SpZoV0'  
7jZ=+2  
一目了然不是么? zNs8yMnFr  
最后实现bind s]"NqwIPK  
f;nO$h[Qb  
kT+Idu  
template < typename Func, typename aPicker > X. =%  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Ae0jfTv  
  { GuV.7&!x  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ,y+}0q-Ou  
} b5MCOW1+  
/Y>$w$S  
2个以上参数的bind可以同理实现。 !4(X9}a  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 U;7Cmti"  
:|\{mo1NB  
十一. phoenix <=D\Ckmb  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 5)rMoYn25  
s5DEuu>g  
for_each(v.begin(), v.end(),  / >Z`?  
( v^=Po6S[{+  
do_ )\bA'LuFy  
[ 9"=1 O  
  cout << _1 <<   " , " a&Stdh  
] KL8G2"Z  
.while_( -- _1), YjTRz.e{[7  
cout << var( " \n " ) Wy[Ua#Dd  
) )e$}sw{t  
); |(Bc0sgw}  
3Vu_-.ID  
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: `n*e8T  
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   pE<@  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 8+>r!)Q+  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 5u<F0$qHc  
[=})^t?8  
;PO{ ips  
template < typename Cond, typename Actor > c==5cMUg  
class do_while TJHab;7F  
  { sUc_)  
Cond cd; UC!?.  
Actor act; < ] ~FX 25  
public : [f^:V:) {  
template < typename T > g9A8b(>F&@  
  struct result_1 6`tc]a"#Zb  
  { Rd?8LLz  
  typedef int result_type; , : I:F  
} ; vqC!Ajm  
m0I)_R#X[  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} m5wfQ_}}ss  
m zh8<w?ns  
template < typename T > m~[4eH,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i;u#<y{E  
  { *Vbf ;=Mb  
  do VO (KQx  
    { A)2eo<ij4  
  act(t); Ej\M e  
  } C#^V<:9  
  while (cd(t)); B1x# 7>K  
  return   0 ; N-0kB vo  
} (;9-8Y&_d  
} ; $ ]ew<j  
y@#JzfY?Hr  
9; \a|8O  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). @>r3=s.Q  
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。 gQ < >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。 * LaL('.>  
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。 ma +iIt;  
下面就是产生这个functor的类: 1BA/$8G  
Ihd{ @6m  
8=GgTpO5  
template < typename Actor > +f}u.T_#  
class do_while_actor 0tL#-47  
  { ~rUcko8  
Actor act; 5^,"Ve|  
public : +N|}6e  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} &V`~ z e  
ftr8~*]O  
template < typename Cond > 9+"R}Nxv^  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ~ `xaBz0q  
} ; gMGX)Y ,=/  
AYVkJq?  
I"=a:q  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 qG]G0|f  
最后,是那个do_ AHo4% 5  
F}f/cG<X  
_d[4EY  
class do_while_invoker _Q**4  
  { q =\3jd  
public : }nsxo5WP  
template < typename Actor > '%W`:K'  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const #nD]G#>e  
  { #FZoi:'Q  
  return do_while_actor < Actor > (act); 4x2 ;@Pd  
} 8\N`2mPt  
} do_; >FR;Ux~a  
A-&'/IHR"B  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? )YtdU(^J$  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ?;bsg 9  
最后来说说怎么处理break和continue JO3x#1~;_  
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。 qg`8f?  
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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