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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Wh PwD6l>  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 =W+ h.?  
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, /u hA\m(  
uu08q<B5b)  
TL^af-  
nR%ASUx:Y  
  class filler 06hzCWm#  
  { S b0p?  
public : ,'=Tf=wq  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} CM$q{;y  
} ; sK1YmB :~a  
oWCy%76@  
QGv$~A[h  
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: D,cGW,2Nv  
Kob i!  
Af *e:}}  
rByC6HV"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 6yDc4AX  
pwj?  
w5j6RQml  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 #&Xr2?E@  
Y&vn`#   
RM^3Snd=V  
H{XbKLU  
二. 战前分析 E0F8FR'  
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。 P''5A6#5  
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 2oY.MQD7iW  
4J#F;#iA  
PwF 1Pr`r  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); <d2?A}<  
  /* --------------------------------------------- */ (~C_zG  
vector < int *> vp( 10 ); W6N3u7mrb  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); '. Ww*N  
/* --------------------------------------------- */ +w'"N  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); !_zp'V]?  
/* --------------------------------------------- */ U)v['5%  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ~|W0+&):  
  /* --------------------------------------------- */ $!~R'N c  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); !Q-h#']~L  
/* --------------------------------------------- */ V L^.7U  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); kzMul<>sl  
h6Femis  
/(/Z~J[  
U<T.o0s=  
看了之后,我们可以思考一些问题: )Dg;W6  
1._1, _2是什么? .Vohd@s9l  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 0?DD!H)&w  
2._1 = 1是在做什么? 5AX AIPn)  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 |I; tBqN{u  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 />wM#)o2  
"6[a%f#Q  
)<J|kC\r6c  
三. 动工 j`fQN  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ll]MBq  
KKrLF?rc  
:5Y yI.T  
wR7Ja cKv  
template < typename T > C*+gQeK  
class assignment }}R?pU_  
  { )@vhqVv?  
T value; &sFEe<  
public : = [N= mC  
assignment( const T & v) : value(v) {} x,CTB  
template < typename T2 > *u?QO4>  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 2#<)-Cak  
} ; R?%J   
h=:*cqp4  
AXnuXa(j  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 FU{$oCh/5  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment *w H.]$  
I:~KF/q  
goE \C  
{B!LhvYAH  
  class holder H@+1I?l  
  { K;:_UJ>t  
public : 2)iwAu   
template < typename T > :i{Svb*_'  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const -<g&U*/E  
  { oFO)28Btv  
  return assignment < T > (t); r JvtE}x1  
} OouIV3  
} ; 11'^JmKA  
J AQ y  
S.<aCN<@  
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: a#huK~$~  
>yZe1CP  
  static holder _1; aUy!(Y  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 w5C$39e\G  
m;_gNh8Ee  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); >)Udb//  
而不用手动写一个函数对象。 6KvoHo  
lx'^vK%F  
}@)r\t4m  
Li'>pQ+  
四. 问题分析 ~pZ<VH;h  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 _/S qw  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 xj ?#]GR  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ^"\3dfzKM  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 0[# zn  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 _#dBcEH[  
J]!&E~Y  
五. 问题1:一致性 VW$a(G_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?| Gu#Vc.e  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 9wTN *y  
jkQ%b.a  
struct holder y[D8rFw  
  { z[cs/x  
  // c\Z.V*o  
  template < typename T > Y94 ^mt-  
T &   operator ()( const T & r) const s~z~9#G(6  
  { }&*wJ]j`L  
  return (T & )r; *(,zPn,  
} 5[[mS  
} ; ]ZMFK>"^%  
~E8L,h~  
这样的话assignment也必须相应改动: #J Ay  
eP?=tUB!S  
template < typename Left, typename Right > {4 y#+[  
class assignment  ?W3l  
  { #VvU8"u  
Left l; } SNZl`>  
Right r; xg^Z. q)d  
public : O)aWTI  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Ah?,9r=U  
template < typename T2 > ^t$xR_  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } @^2?97i c  
} ; O x),jc[/  
{vhP'!a6W  
同时,holder的operator=也需要改动: > u!# 4  
U.GRN)fL4  
template < typename T > yrF"`/zv6|  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const SSAf<44e  
  { hr/H vB  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Y'{F^VxA/  
} W"v"mjYud  
^. p d'  
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。 +_T`tmQ  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 lz [s  
W{i s2s  
return l(rhs) = r; }e K.\_t=  
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。 8Y,imj\(v  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: xU!eT'Y  
0! W$Cz[  
template < typename Tp > mm:g9j  
class constant_t ;ztt*py  
  { W^k|*Y|  
  const Tp t; *}P=7TuS  
public : 3FgTM(  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} CX}==0od  
template < typename T > $<s;YhM:u)  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const bzWWW^kNL  
  { %B~@wcI)W  
  return t; Ncr*F^J4  
} YAsE,M+  
} ; =j~vL`d2]  
TF %MO\!  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ;{Nc9d  
下面就可以修改holder的operator=了 |[W7&@hF  
5hvg]w95;  
template < typename T > >+FaPym  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const s qEOXO  
  { =L]GQ=d  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 61~7 L^882  
} m#,AD,s  
\|YIuzlO4  
同时也要修改assignment的operator() n)uck5  
'Z8=y[l  
template < typename T2 > #8/pYQ;  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } V^%P}RFMc  
现在代码看起来就很一致了。 7t3ps  
DLH|y%"  
六. 问题2:链式操作 vACJE  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 V%Ww;Ca]I  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 :[J'B4>9  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 mv{bX|.  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 G -V~6  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct [:(hqi!  
T&nIH[}v  
template < typename T > ".7\>8A#a  
struct result_1 D$U`u[qjtS  
  { Pk{%2\%&2  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; d#CAP9n;'  
} ; ^N&@7s  
 X]4j&QB  
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: WD>z  
dvu8V_U  
template < typename T > 4q)+nh~s  
struct   ref t`")Re_j  
  { cd(YH! 3  
typedef T & reference; Q#5~"C  
} ; ;J,`v5z0:  
template < typename T > 7V2xg h!W  
struct   ref < T &> awl3|k/  
  { }0}=-g&  
typedef T & reference; b!JrdJO,DP  
} ; 'Bwv-J  
x K ;#C  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 3_ ZlZ_Tq  
[tk6Kx8a  
template < typename T > .$ X|96~$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const WRp0.  
  { }u]7x:lh  
  return l(t) = r(t); KP&$Sl  
} =`ECM7  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 |@BX*r  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 rcz9\@M  
vMzBp#MT  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 i:|e#$x  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: UuCRQNH  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 2QgD<  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ^Rb*mI  
最后的布局是: >0JC u^9  
                Add ;R]~9Aan  
              /   \ Al+}4{Q+?  
            Divide   5 z#B(1uI  
            /   \ d*_rJE}B  
          _1     3 l?B=5*0  
似乎一切都解决了?不。  joBS{]  
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。 E1s~ +  
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。 vP%}XEF  
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: <-DQ(0xg  
no(or5UJ  
template < typename Right > @~bP|a  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const LT#EYnG  
Right & rt) const  }=d}q *  
  { cHC4Y&&uZ  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 8RT<?I^5  
} Gdz*   
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 p$}/~5b}4  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 zvn3i5z  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 l:~/%=  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 P~;1adi3  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 "hnvND4=  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? /\MkH\zg  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 8?1MnjhX10  
6^)eW+  
template < class Action > 1<Vke$   
class picker : public Action q1Ad"rm  
  { 2(f-0or(  
public : z @?WhD  
picker( const Action & act) : Action(act) {} *).!  
  // all the operator overloaded yN/g;bQ  
} ; ]wwNmmE  
 Vqr]Ui  
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。 ar _@"+tZ  
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: jLn|zK  
DWS#q|j`"  
template < typename Right > YjiMUi\V  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 2U3e!V  
  { eV"s5X[$  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); (}rBnD  
} Sd/7#  
vxS4YRb  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > *D67&/g.  
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。 A 8g_BLj!e  
qJE_4/<^!  
template < typename T >   struct picker_maker `Hqgahb{P  
  { 1p8pH$j'  
typedef picker < constant_t < T >   > result; S`Z[MNY  
} ; NA$%Up  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 6xFchdMG{m  
  { Dutc#?bT  
typedef picker < T > result; PZVH=dagq  
} ; B`YD>oCN  
CwD=nT5`  
下面总的结构就有了: -2j[;kgt}  
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。 s4j]kH  
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。 ?6UjD5NkX  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 9&{z?*  
至此链式操作完美实现。 Vha,rIi  
)q`.tsR>  
-EP(/CS!  
七. 问题3 0\Tp/Ph  
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。 xo4lM  
v\E6N2.S  
template < typename T1, typename T2 > Zs8]A0$  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const i-9W8A  
  { jX0^1d@  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); +BDW1%  
} $)$_}^.k  
I+( b!(H  
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: E;, __  
-d-xsP} s  
template < typename T1, typename T2 > Q.fUpa v  
struct result_2 raZkH8  
  { _5S||TuNS  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; [930=rF*  
} ; N)PkE>%X  
9z`72(  
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? .<Ays?  
这个差事就留给了holder自己。 ?vFtv}@\  
    eaDR-g"  
mDk6@Gd@U  
template < int Order > {pdPp|YDZ-  
class holder; U "r)C;5  
template <> ;NQ}c"9  
class holder < 1 > ky&wv+7  
  { o_BRsJy  
public : #=)!\   
template < typename T > dc0&*/`:  
  struct result_1 V5p^]To!  
  { K{,'%|  
  typedef T & result; j3H_g ^  
} ; z]KJ4  
template < typename T1, typename T2 > s>W :vV@  
  struct result_2 *U}-Y*  
  { eSHsE 3}h  
  typedef T1 & result; {|<yZ,,p  
} ; xel|,|*Yq  
template < typename T > 5V~vND* s  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 'h^Ya?g  
  { *3]2vq  
  return (T & )r; Kz z/]  
} e*}:t H  
template < typename T1, typename T2 > ysPm4am$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const l*{Bz5hc  
  { HCCq9us  
  return (T1 & )r1; S}cR+d1}h  
} ~2 nt33"  
} ; SurreD<x  
?:&2iW7z  
template <> @^DVA}*b)  
class holder < 2 > (5CgC <  
  { =>kg]  
public : KYwUkuw)  
template < typename T > +XSe;xk;rD  
  struct result_1 aX zb]">  
  {  ?!<Q8=  
  typedef T & result; 7yXJ\(6R_  
} ; lMG+,?<uK&  
template < typename T1, typename T2 > 1GIBqs~-  
  struct result_2 X&h?1lMJ /  
  { n).*=YLN  
  typedef T2 & result; KUq7Oa !  
} ; )wXE\$  
template < typename T > ti$60Up  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ;nJ2i?"  
  { .C &kWM&j  
  return (T & )r; <lNNT6[/r  
} $|7=$~y  
template < typename T1, typename T2 > X|/RV4x@Cq  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Pt cq/f  
  { fmJK+  
  return (T2 & )r2; cr|]\  
} CU*TY1%  
} ; t)uxW 7  
kr@!j@j$  
=v 'Aub  
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> >。 N8k=c3|  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: V#|/\-@  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: GY.iCub  
&}0QnO_mj  
return l(i, j) = r(i, j); 9[teG5wA a  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 23Dld+E&  
Nr+~3:3  
  return ( int & )i; OCJt5#e~A  
  return ( int & )j; q@~{ g[   
最后执行i = j; ^Sj;~  
可见,参数被正确的选择了。 4P=1)t?tX  
,G-  
Qa\,)<'D:  
mP/#hwzB&q  
$CJf 0[|  
八. 中期总结 cui%r!D  
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: 7ku=roPoF  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 x!vyjp  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 v=+3AW-|v  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor {\NBNg(Vo  
r> Xk1~<!  
9W+DW_M  
$tI<MZ&Z  
J] w3iYK  
)siW c_Z4  
九. 简化 Xit@.:a;  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 BlZB8KI~  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ~c] q:pU2  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: r[T(R9k  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 _Pa@%/  
  +-*/&|^等 \jV2":[% c  
2. 返回引用。 k.2GIc:5  
  =,各种复合赋值等 9;uH}j8sE  
3. 返回固定类型。 ),y`Iw  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) m #G,m  
4. 原样返回。 ssS"X@VZ \  
  operator, BOR$R}q  
5. 返回解引用的类型。 g kV`ZT9  
  operator*(单目) [s\8@5?E  
6. 返回地址。 #_`p 0wY  
  operator&(单目) ^$C&{%  
7. 下表访问返回类型。 :VWN/m  
  operator[] |(TEG.<g  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 jJNl{nyq  
  operator<<和operator>> 3TLym&  
J]zhwM  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 @o*~\E<T  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: M(:bM1AD`u  
9Iq<*\V 4  
template < typename Left > CB,2BTtRE  
struct value_return TQ :e! 32  
  { \kf n,m  
template < typename T > FV7'3fIa  
  struct result_1 ?Q+*[YEJ5  
  { KKb7dZbt<  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; zY@0R`{@p  
} ; nk_X_y  
.Ln98#ZR  
template < typename T1, typename T2 > 64 'QTF{D  
  struct result_2 =qoOr~  
  { zHg=K /  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 7HY8 F5Brx  
} ; w|6?A-  
} ; #G?#ot2o  
f*88k='\W  
y29G#Y4J  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait }EHL }Q  
BzH0"xq^  
下面我们来剥离functor中的operator() _TmKn!Jw  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 0_-o]BY  
Rq e|7/As  
return l(t) op r(t) @%*@Rar  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) zBwqIJfM  
return op l(t) u|.|dv'mbp  
return op l(t1, t2) :xq{\"r  
return l(t) op "VHT5k  
return l(t1, t2) op ,quUGS  
return l(t)[r(t)] BFP@Yn~k  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] {oF;ZM'r  
?azLaAG  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: RJd*(!y  
单目: return f(l(t), r(t)); 5-k gGOt  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); _ W#Km  
双目: return f(l(t)); &iq'V*+-\  
return f(l(t1, t2)); 3djw  
下面就是f的实现,以operator/为例 trjeGSt&  
0S4Y3bac&  
struct meta_divide n[qnrk*3 %  
  { /.rj\,  
template < typename T1, typename T2 > WlY\R>x#  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Z+EZ</'(a  
  { \}9)`1D  
  return t1 / t2; \o3s&{+ y,  
} l-20X{$m:  
} ; "X._:||8  
U(x$&um(l  
这个工作可以让宏来做: y!:vX6l  
\fSruhD  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ vN@04a\h  
template < typename T1, typename T2 > \ N+5f.c+S-  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; {R[V  
以后可以直接用 <0hVDk~  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 7bE`P[  
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 >gq=W5vN(  
(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。。。) 8'zfq ]g  
&U=_:]/  
Er8F_,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 W!kF(O NA  
Xt:j~cVA  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > [; $:Lr  
class unary_op : public Rettype |HJ`uGN<b  
  { ) k[XO  
    Left l; `WxGU  
public : S;iD~>KP  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} !B{(EL=g  
1cMdoQ  
template < typename T > hBcklI  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const E5|GP  
      { s(s_v ?k  
      return FuncType::execute(l(t)); y,KZp2 j  
    } n>:e8KVM;  
qPUACuF'  
    template < typename T1, typename T2 > ;Z;` BGZJ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const cFJZ|Ld  
      { rW~G'  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); $:-C9N29  
    } ,,IK}  
} ; 'cIFbjJ  
_U*1D*kLI[  
6 !fq658  
同样还可以申明一个binary_op $Op:-aW&  
j\Fbi3H  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ZD$I-33W  
class binary_op : public Rettype B tJF1#f  
  { l +`CgYo  
    Left l; ; +Ie<oW  
Right r; @8:c3 (!  
public : =KnHa.%  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}  s-&i!d  
(tzAUrC  
template < typename T > 4 BNbS|?vV  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -%[6q  
      { K&=6DvfR  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ]^a{?2 ei  
    } KO}TCa  
-W})<{End  
    template < typename T1, typename T2 > #a8i($k{e  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4zBcq<R7  
      { ~+RrL,t#  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); d)$ seZB  
    } K #JO#  
} ; {cw+kY]m4-  
eR3MU]zF  
{@-tRm&  
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 IWhe N  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ms+gq  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) OQyZ'  
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。 %6@m~;c0  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! pf=CP%L  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 {gDoktC@M  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ^*~4[?]S  
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) *iPBpEWC  
下面是修改过的unary_op d+8|aS<A  
sP8_Y,  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >  |FFM Q"  
class unary_op g^\>hjNX  
  { 2Myz[)<P_  
Left l; 3}.OSt'=  
  !#WJ(zSq  
public : X%B2xQM 5  
=A"z.KfV  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} BT5~MYBl  
,/Y$%.Rp  
template < typename T > '1 \UFz  
  struct result_1 HNfd[#gV  
  { J'lqHf$T  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; HuD~(CI.  
} ; *NI hYg6  
xT+@0?|F  
template < typename T1, typename T2 > "+4r4  
  struct result_2 &v+Hl ^  
  { cn_*,\}  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; LQ"xm  
} ; &=.7-iC|W  
+ j6^g*  
template < typename T1, typename T2 > s! sG)AR.J  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const j2%#xZ{33  
  { mi sPJO&QD  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); DJRr  
} )Vx C v  
6wyhL-{:  
template < typename T > 42DB0+_wz  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ob(~4H-  
  { k@2@%02o9C  
  return OpClass::execute(lt(t)); ]5eZLXM  
} yf e4}0}  
0:>C v<N  
} ; k jR-p=}  
hB]<li)"C  
Ng1[y4R}  
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 X.ZY1vO  
好啦,现在才真正完美了。 Z3A"GWY  
现在在picker里面就可以这么添加了: -/6Ms%O  
5 |oi*b  
template < typename Right > yrrP#F  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Y2y = P  
  { BUEV+SZ4  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); mDIN%/S'  
} =Xb:.  
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。 ,V=]QHcg  
 OV$|!n  
dxWG+S  
8d\/  
Oj.xJ(uX+v  
十. bind TbhsOf!  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 to'O;f">n  
先来分析一下一段例子 D?? \H\  
CK} _xq2b  
aw'o=/a8  
int foo( int x, int y) { return x - y;} bRc~e@  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 [Z+E_Lbz  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 (0bXsfe  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 @LDu08lr  
我们来写个简单的。 }F)eA1  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ~^"s.Lsb  
对于函数对象类的版本: +WFa4NZ  
@)Sd3xw[  
template < typename Func > * n>YS  
struct functor_trait |K$EULzz  
  { u]QG^1.qYe  
typedef typename Func::result_type result_type; JztSP?  
} ; T#R*]  
对于无参数函数的版本: 4B=@<( H  
VWE`wan<  
template < typename Ret > CZ/:(sOJ  
struct functor_trait < Ret ( * )() > fhQ}Z%$  
  { ?N!.:~~k  
typedef Ret result_type; ;!/g`*?  
} ; @RVj~J.A  
对于单参数函数的版本: Pt %EyFG  
BYsQu.N  
template < typename Ret, typename V1 > 6SmawPPP  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > yDBMm^  
  { &GLe4zEh  
typedef Ret result_type; }q[IhjD%  
} ; U10:@Wzh  
对于双参数函数的版本: H=7Nh6v  
RB/;qdqR  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 2o9IP>#u  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > u1i ?L'  
  { ++M%PF [ {  
typedef Ret result_type; Z"g6z#L&  
} ; 6I$:mHEhd  
等等。。。 /c-%+Xd  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy nL-kBW Ed>  
-&_;x&k /  
template < typename Func > +^@6{1  
struct func_return 5NAB^&{Z<X  
  { Cr$8\{2OA7  
template < typename T > c9N5c  
  struct result_1 V(6ovJpA0  
  { 8qQrJFm|3*  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; a$P$Ngi?S  
} ; |+(Hia,X  
^B7C8YP  
template < typename T1, typename T2 > @c#M^:9Dc  
  struct result_2 \KPwh]0  
  { )Aa  h  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; n!t][d/g+  
} ; AwO'%+Bv  
} ; 92S,W?(  
-axV;+"b  
?513A>U  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Cu +u'&U!  
M-+= t8  
template < typename Func, typename aPicker > piKR*|F  
class binder_1 jneos~ 'n8  
  { #R$[?fW  
Func fn; e.ksN  
aPicker pk; 8ORr  
public : 5Dlx]_  
aXO|% qX  
template < typename T > h|t\rV^  
  struct result_1 -z$&lP]  
  { # ^oF^!  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; (qXl=e8  
} ; &C7HG^;W9  
b9@VD)J0E  
template < typename T1, typename T2 > \H5{[ZUn  
  struct result_2 p?zh4:\F+  
  { C1KO]e>  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; -$m?ShDd  
} ; f$^+;j  
Q.Ljz Z  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} i@ XFnt  
CHRO9  
template < typename T > KdB9Q ;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [ O"8Tzr  
  { /*yPy?  
  return fn(pk(t)); a2N4Jg@  
} @ag*zl  
template < typename T1, typename T2 > @n:.D9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D&r2k 9  
  { J=qPc}+  
  return fn(pk(t1, t2)); bP,_H  
} %!e;sL~&  
} ; PC}m.tE  
SQd`xbIuL  
iNAaTU  
一目了然不是么? HfgK0wIi  
最后实现bind Bpw<{U  
,"W.A  
X}gnO83  
template < typename Func, typename aPicker > 4C{3>BE  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) edy6WzxBcm  
  { oPA [vY  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); fCxF3m(O  
} *PVv=SU  
+w pe<T  
2个以上参数的bind可以同理实现。 dECH/vJ^  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 HGjGV]N5  
cWA$O*A  
十一. phoenix E@F:U*A6%  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: xz$S5tgDQK  
@0>3))  
for_each(v.begin(), v.end(), I^z$0  
( "gPAxt  
do_ _ooSMp|  
[ MjHjL~Tg  
  cout << _1 <<   " , " #)xg$9LQb  
] GI:$(<  
.while_( -- _1), *jF VYg  
cout << var( " \n " ) *t+E8)qL  
) CxOBH89(  
); HBFuA.",  
=_L  
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: 8/y~3~A{D  
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)`)N  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 U 0M>A  
那么我们就照着这个思路来实现吧: HjFY >(e  
Hf'yRKACj  
@Sl!p)  
template < typename Cond, typename Actor > t!Uc, mEV]  
class do_while q|A-h'  
  { -^JGa{9*  
Cond cd; *I}_B\kY  
Actor act; D@ji1$K  
public : i Y2%_b!5  
template < typename T > z4nVsgQ$  
  struct result_1 !r8Jo{(pb  
  { KrFV4J[  
  typedef int result_type; Dg LSDKO!  
} ; > HL8hN'q'  
=/Dp*  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} !I? J^0T  
FDAREE\j  
template < typename T > X; gN[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a'v%bL;H~  
  { [i'\d}  
  do DvuL1Me Ko  
    { zq5_&AeW  
  act(t); )^&)f!f  
  } LQMVC^ G  
  while (cd(t)); W`PK9juu  
  return   0 ; W&>+~A  
} pP'-}%  
} ; z^f-MgWG  
CDcs~PR@B  
h,@x5q>g  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Wb4%=2Qn  
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。 \4SFD 3$&  
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。 uK?T <3]'  
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。 IpxFME%!  
下面就是产生这个functor的类: Q#bFW?>y,  
)W@H  
o4kNDXP#S  
template < typename Actor >  5m+:GiI  
class do_while_actor / N@0qQ  
  { Lh &L5p7  
Actor act; c3lfmTT6^  
public :  *ihg'  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} w?AE8n$8  
WPE@yI(  
template < typename Cond >  \~  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; RU `TzD  
} ;  FFgy=F  
Jz#ZDZkm  
qi7wr\XNW  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 O'."ca]:5  
最后,是那个do_ ?.A6HrAPB  
'ce9v@(0  
$`'^&o;&f  
class do_while_invoker $gZ|=(y&r  
  { 1F5F2OT$8  
public : 33\b@F7b  
template < typename Actor > `bZ_=UAb  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const RWBmQg^]X  
  { B`hxF(_p/  
  return do_while_actor < Actor > (act); LFSOHJj  
} su=.4JcK  
} do_; 9GZF39w u  
d1j v>tu  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? LM _4.J  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 &V( LeSI  
最后来说说怎么处理break和continue wH#k~`M  
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。 N13 <!QQ  
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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