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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda |S!R Q-CF  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 GlJ[rD  
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, %RD\Sb4YV  
=F@ +~)_  
ZXx1S?u  
=E2 a#Vd  
  class filler "}71z  
  { rn-bfzoDS  
public : 4v_Ac;2m&  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;}  }#m9Q[  
} ; {]\7 M|9\  
pN^g.  
wh(_<VZ  
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: ?;l@yx  
RsDSsux  
?-j/X6(\(  
oL]uY5eZoe  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ^0zfQu+!  
Ts.2\-+3  
7L #)yY  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 2.Z#\6Vj  
i "V.$|,  
8-<F4^i_i  
&h/r]KrZ  
二. 战前分析 ?;RY/[IX6  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 XHA|v^  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 Gor 9 &aJ1  
IT NFmD  
k' 8q /]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 7I ~O| Mw  
  /* --------------------------------------------- */ f(y+1  
vector < int *> vp( 10 ); K^!#;,0  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); WHx #;  
/* --------------------------------------------- */ I3>8B  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 5ih>x3S1/  
/* --------------------------------------------- */ rfonM~3?'  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); <Z.`X7]Uk  
  /* --------------------------------------------- */ LZ)g&A(j?  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ~ g!!#ad  
/* --------------------------------------------- */ n1; a~0P  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); YH58p&up  
,Mw93Kp Va  
v(;yy{>8"  
C rR/  
看了之后,我们可以思考一些问题: ,<Cl^ ^a,  
1._1, _2是什么? "3VX9{'%@  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 ';G/,wB?`  
2._1 = 1是在做什么? bqH [-mu6  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 {- I+  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 #)}BY"C%  
|]<#![!h#  
'|gsmO  
三. 动工 n#}@| "J  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: T"P}`mT  
z#!<[**&  
KAZ<w~55c  
GDCp@%xW  
template < typename T > cS Lj\'`b  
class assignment c9c]1XJ  
  { hbYstK;]Z  
T value; 3~fi#{  
public : K3vZ42n  
assignment( const T & v) : value(v) {} SOG(&)b  
template < typename T2 > 1 K}gX>F  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } NUM!'+H_h  
} ; 5@l5exuG*m  
=ttD5 p  
5 v.&|[\k  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 r3x;lICx-  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 8L:AmpQdpA  
W'9{2h6u(  
h];H]15&  
*-*V>ntvT$  
  class holder hAUP#y@:H:  
  { Q^<amM!  
public : waz5+l28  
template < typename T > :kcqf,7  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Mh3.GpS  
  { fahQ^#&d`  
  return assignment < T > (t); PJ:!O?KVq  
} >7@,,~3  
} ; *# <%04f  
{QG6ldI  
, l!>+@  
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: zdem}kBIe  
w)J-e gc  
  static holder _1; enxb pq#  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 G "+[@|  
FnVW%fh  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 7 `~0j6FY  
而不用手动写一个函数对象。 nv0D4 t  
gjD|f2*x  
tHaHBx1P  
msw'n  
四. 问题分析 CC@U'9]bH  
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。 #/I+[|=[O  
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。 JkR%o #>5  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 cl#XiyK>  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 1 39T*0C  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 (eb65F@P  
e`a4Gr  
五. 问题1:一致性 lNc0znY  
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?| _3u3b/%J?  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ~Ih` ayVq  
5WHqD!7u  
struct holder *:\[;69[  
  { T/u61}'U{  
  // V4u4{wU]  
  template < typename T > |,KsJ2hD  
T &   operator ()( const T & r) const xc'uC bH  
  { ^Rl?)_)1HE  
  return (T & )r; #N`MzmwS  
} 6f0o'  
} ; }X])055S  
u1kCvi#N  
这样的话assignment也必须相应改动: NG\'Ii:-J  
Mx0~^l  
template < typename Left, typename Right > .|DrXJ \c  
class assignment [Ous|a[)o  
  { +MYrNR.p  
Left l; Qru&lAYc<  
Right r; Q6 o1^s  
public : sJQ~ :p0e  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} g<DXJ7o  
template < typename T2 > VNz? e&>  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } hb0)<^xu  
} ; p4\sKF8-  
r4K_Wp  
同时,holder的operator=也需要改动: D'moy*E  
S,|ZCl>+  
template < typename T > S+Ia2O)BA  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const X16O9qsh  
  { WAuT`^"u  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 1Xh@x  
} >'m&/&h  
LH`$<p2''r  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 [SKDsJRPP  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 eC 2~&:$L  
>X[:(m'  
return l(rhs) = r; 8.%wnH  
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。 C\Ob!sv%H  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: iz[IK%K  
W4#DeT  
template < typename Tp > WcXNc`x  
class constant_t 18kWnF]n=  
  { @yQ1F> t  
  const Tp t; Mc8_D,7  
public : FKe/xz  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} qUg/mdv&  
template < typename T > "9X(.v0ze  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const zLxuxf~4@  
  { C>-}BeY!  
  return t; lR F5/  
} S<*1b 6%D  
} ; xrlyph5mE  
!K=$Q Uq  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Qi qRx  
下面就可以修改holder的operator=了 ;Hp78!#,  
-nD} k  
template < typename T > ZOppec1D  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 7)>L#(N  
  { "WPWMQ+  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); q+;lxR5D  
} t82*rC IB{  
XCgC^c'  
同时也要修改assignment的operator() ;_ 1Rk&o!  
;<cCT!A  
template < typename T2 > ,Cy&tRjR B  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } |1<B(iB'{/  
现在代码看起来就很一致了。 ~dgFr6  
<h~uGBS"  
六. 问题2:链式操作 ,WoB)V.{(  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 E3x<o<v  
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。 u2':~h?l  
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。 >*|Eyv_  
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。 ne[H`7c  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct QY\'Uu{  
8H3O6ro  
template < typename T > q}E'x/s2m  
struct result_1 ^g<Lu/5w  
  { FELW?Q?k  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; B>"-8#B[4  
} ; r $LU$F  
20A:,pMb  
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: `"xzC $  
"`pg+t&  
template < typename T > ~PN[ #e]  
struct   ref g ZES}]N  
  { kc@ \AZb  
typedef T & reference; cvpZF5mL]U  
} ; #m'+1 s L  
template < typename T > ~(cqFf  
struct   ref < T &> +~;#!I@Di  
  { R^K:hKQ  
typedef T & reference; ?.Ml P,/K  
} ; zHW&i~  
LH~ t5  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: C+C1(b;1  
Wl,I%<&j}  
template < typename T > I(9+F  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const uBaGOW|Pl  
  { 2%pe.s tQ  
  return l(t) = r(t); U71A#OD^U  
}  sJ_3tjs)  
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。 DVBsRV)/  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Yp $@i20  
!U1V('   
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 z+?48 }  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: tkHUX!Ow;  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ^687U,+  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 I=8MLv  
最后的布局是: j2#B l  
                Add d^|r#"o[  
              /   \ tkdyR1-  
            Divide   5 (8GA;:G7G  
            /   \ _b[Pk;8}j;  
          _1     3 * x.gPG  
似乎一切都解决了?不。 ZD8E+]+  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 MIc(B_q  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 rT{ 2  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: T(*A0  
xQzXl  
template < typename Right > S`[r]msw  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Q,\S3>1n  
Right & rt) const X'cm0}2  
  { 3>^S6h}o  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); `$r?^|T  
} 71HrpTl1fw  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 l37l| xp~  
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。 jx];=IC3tt  
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。 m^a0JR}u9  
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。 mp0! S  
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。  #U/L8  
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? zXeBUbVi  
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: Eqt>_n8  
3;EBKGg|  
template < class Action >  d|$-Sz  
class picker : public Action bY=Yb  
  { l8N5}!N  
public : 9!vimu)  
picker( const Action & act) : Action(act) {} P6 mDwR  
  // all the operator overloaded $b"Ex>  
} ; M_F4I$V4  
>  ,P,{"  
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。 VD2o#.7*eu  
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: :N:e3$c  
4yRX{Bl|  
template < typename Right > ]\J(  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const KU;m.{  
  { #0/^v*  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); \1#!% I=.  
} 2rX}A3%9^^  
q&EwD(k  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > V4x6,*)e  
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。 )yv~wi  
H?dEgubg7]  
template < typename T >   struct picker_maker %967#XI[y  
  { [E/^bM+  
typedef picker < constant_t < T >   > result; )mRKIM}*W  
} ; \!'K#%]9  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ZY> u4v.  
  { e\i}@]  
typedef picker < T > result; 'lR f  
} ; bn"z&g   
*XqS~G  
下面总的结构就有了: f n\&%`U  
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。 )]m_ L$9  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 AV["%$ :  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 O6r.q&U  
至此链式操作完美实现。 Q02:qn?T  
Xw9"wAj  
.2STBh.;  
七. 问题3 JWs?az  
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。 2/FH9T;e".  
3`Q>s;DjIU  
template < typename T1, typename T2 > ?VT ]bxb  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -`e`U%n  
  { 7!E7XP6,~>  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 9mH+Ol#(  
} `_H^k !^  
h}(GOY S)  
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: "]{"4qV1=  
[=I==?2`X  
template < typename T1, typename T2 > r=pb7=M#LN  
struct result_2 HA%r:Px  
  { $ *^E  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; )v?-[ oR  
} ; wPU<jAQyp  
^5![tTJ  
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? QG=&{-I~[3  
这个差事就留给了holder自己。 T@H2[ 7[;  
    |MXv  w6P  
W&(98}oT  
template < int Order > hFWK^]~ a  
class holder; jo8;S?+<|?  
template <> *]_GFixi  
class holder < 1 > GCEq3 ^/  
  { r=ds'n"  
public : 5&*B2ZBzH  
template < typename T > b/Z 0{38  
  struct result_1 Ev;ocb,  
  { !56gJJ-r  
  typedef T & result; :-kXZe  
} ; `L=$ ,7`  
template < typename T1, typename T2 > R9z^=QKcH  
  struct result_2 |+MV%QG;  
  { nu#_,x<LS  
  typedef T1 & result; mjqVP.  
} ; ly] n2RK  
template < typename T > #TX=%x6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const '{:Yg3K  
  { nC5  
  return (T & )r; a/wkc*}}/  
} 7E9h!<5v  
template < typename T1, typename T2 > zz4A,XrD  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const k98}Jx7J)"  
  { :K6(`J3Y"^  
  return (T1 & )r1; XHlx89v7  
} 1=t\|Th-  
} ; jF\J+:5M  
k+S 6)BQ7U  
template <> yv<0fQ  
class holder < 2 > X=p~`Ar M{  
  { Vhww-A  
public : k'BLos1W  
template < typename T > \8!&X cA  
  struct result_1 hsQrHs'k  
  { 9J?G"JV?  
  typedef T & result; "]nbM}>  
} ; uj-q@IKe  
template < typename T1, typename T2 > M,Px.@tw.  
  struct result_2 ?6 "F.\ O@  
  { zSYWNmj&  
  typedef T2 & result; I$neE"wW  
} ; &0 VM <  
template < typename T > eD, 7gC-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 15r<n  
  { >Tld:  
  return (T & )r; 5}R /C{fs  
} qb ^4G  
template < typename T1, typename T2 > zy#E qv  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const h@z(yB j:0  
  { L$`!~z 1  
  return (T2 & )r2; PL8eM]XS  
} MWCP/~>a2  
} ; 2WIbu-"l  
m4n J9<-  
w>X33Ff]8@  
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> >。 R9yK"  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: XQk9 U  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: VbtFM=Dg  
;1cX|N=  
return l(i, j) = r(i, j); S[NV-)r=  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) CD^_>sya  
]P ->xJ  
  return ( int & )i; COj50t/  
  return ( int & )j; 6kjBd3  
最后执行i = j; ;X\>oV3#  
可见,参数被正确的选择了。 5RTAM  
SM:{o&S`  
;=6 ++Oq  
:f^O!^N  
tGD$cBE  
八. 中期总结 FQ?H%UcW  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: [/*85 4  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 -2tX 15,  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 y3$' gu|  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor T_,LK7D  
mxQS9y  
C|W_j&S65  
.Kq>/6  
>9=Y(`  
dp2".  
九. 简化 t_,iV9NrZ  
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。 _>A])B ^  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 f<WnPoV  
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: F)_Rs5V:(  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 PKfxL}:"8  
  +-*/&|^等 n`68<ybl5  
2. 返回引用。 _ZD)#?  
  =,各种复合赋值等 j>?H^fB  
3. 返回固定类型。 p0$K.f| ^  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) P}&7G-  
4. 原样返回。 uiE9#G  
  operator, yi# Nrc5B  
5. 返回解引用的类型。 L|6clGp  
  operator*(单目) <W/-[ M  
6. 返回地址。 0V}vVAa(B  
  operator&(单目) cdP+X'Y4D  
7. 下表访问返回类型。 / vje='[!  
  operator[] GMgsM6.R  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 'iMI&?8u  
  operator<<和operator>> )Ah  
x;Dr40wD@y  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 RURO0`^  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: w69`vK  
>eAlz 4  
template < typename Left > ]v94U b   
struct value_return ;-^WUf |  
  { cKF02?)TX  
template < typename T > ^bL.|vB  
  struct result_1 k%NY,(:(  
  { n?Gm 5##  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 0NpxqeIDY  
} ; 5[X^1  
 U@m<  
template < typename T1, typename T2 > 2d<ma*2n(  
  struct result_2 Sqc*u&W  
  { F2oY_mA  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; _rs!6tp  
} ; i]hFiX  
} ; pK *-In  
I.y|AQB  
EW#.)@-  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait N<Y-]xS  
i0p"q p  
下面我们来剥离functor中的operator() ^"6xE nA]  
首先operator里面的代码全是下面的形式: go2:D#mf  
a/_sL(F{  
return l(t) op r(t) 0\o0(eHCQz  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 7gD$Q  
return op l(t) ,a^_ ~(C  
return op l(t1, t2) 4y 582u6^  
return l(t) op jh\q2E~,`  
return l(t1, t2) op HewVwD<C  
return l(t)[r(t)] SAThY$)6  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] !ybEv | =  
'OBA nE<.  
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: w{2V7*+l  
单目: return f(l(t), r(t)); JWMIZ{/M  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2));  `9S<E  
双目: return f(l(t)); m>zUwGYEu  
return f(l(t1, t2)); vx!nC}f"k`  
下面就是f的实现,以operator/为例 QnaMjDh$6  
BR5$;-7W  
struct meta_divide @f*/V e0.  
  { DNki xE*  
template < typename T1, typename T2 > v`y{l>r,  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) {v;Y}o-p  
  { C/!2q$  
  return t1 / t2; 2R2Z6}  
} u^ngD64  
} ; [uAfE3  
m&2< ?a}l  
这个工作可以让宏来做: L8R|\Bx  
zq{L:.#ha  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ C+y:<oo)  
template < typename T1, typename T2 > \ %@H;6   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ua4QtDSs  
以后可以直接用 Qo;$iLt  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) NwT3e&u%|  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 V)N9V|O'  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) Bj%{PK  
tQ?? nI2  
;"joebZ/  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 4!/{CGP  
HpNf f0c  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Fo;xA  
class unary_op : public Rettype g&BF#)7C  
  { *]x]U >EF  
    Left l; lQ! 6n  
public : _h@e.BtDs  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} i/)Uj-*G)  
hz\7Z+$L_  
template < typename T > ajkRL|^  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~2rZL  
      { uiDR}   
      return FuncType::execute(l(t)); eT}c_h)  
    } v9M ;W+J  
, Y9lp)w  
    template < typename T1, typename T2 > WnUYZ_+e!  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (hd2&mSy  
      { 'H*S-d6V  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); q\mVZyj  
    } BS+N   
} ; oEKLuy  
`;QpPSw+  
/o8h1L=  
同样还可以申明一个binary_op %Vive2j C  
~p8-#A)X,)  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > e:!&y\'"9  
class binary_op : public Rettype 7CM<"pV  
  { .rN 5A+By`  
    Left l; WBTX~%*U  
Right r; m./lrz  
public : hQ8/-#LO_  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ur*1I/v  
ic?6p  
template < typename T > 3{]i|1&j  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Os?~U/  
      { 3Yg/-=U(  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); AP/5, M<  
    } KQQR"[z&V  
Q@ /wn  
    template < typename T1, typename T2 > [<f\+g2ct  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const e[w)U{|40  
      { b_\aSEaTT  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); rDUNA@r  
    } 0I~xD9l9  
} ; Qmzj1e$6x  
",`fGu )  
,C(")?4aJ  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ZqS'xN :k  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 X#gZgz ='  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) {$O.@#'  
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。 3D;\V&([  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! p4HX83y{  
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。。。 [S-NGip  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 QfT&y &  
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) d8dREhK&  
下面是修改过的unary_op "fr B5[  
i&{8a3B  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > wgzjuTqwBF  
class unary_op m cp}F|ws  
  { v[35C]gS  
Left l; 6-QTqb?U;N  
  Yz\z Qj  
public : FU5vo  
c,X\1yLy  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} U#d&#",s  
~\:+y  
template < typename T > tezsoR!.ak  
  struct result_1 7PHvsd"]p  
  { GT<Y]Dk  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ;:8_H0X'K  
} ; X2q$i  
r3_@ L>;  
template < typename T1, typename T2 > Wi hQj  
  struct result_2 iV(B0z  
  { W&TPrB  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; q8P| ]  
} ; b3<<4Vf  
)Xl/|YD  
template < typename T1, typename T2 > E;| q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const L8/o9N1  
  { hTf]t  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); i1\xZ<|0  
} @C~TD)K  
Rfeiv  
template < typename T > J$j&j`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #O\4XZ,Lv  
  { 3yZtyXRPn  
  return OpClass::execute(lt(t)); P/,7CfyPd  
} LN" bGe  
ofj7$se  
} ; aq0J }4U  
DUM,dFIlvF  
r/Qq-1E  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug o8H<{D13  
好啦,现在才真正完美了。 :&#hjeltt  
现在在picker里面就可以这么添加了: FavU"QU&|  
Ajs<a(,6  
template < typename Right > 1;080| ,s  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const yL_-w/a  
  {  &5O  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 2fFNJ  
} rcOpOoU|  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 !M)!  
gE`G3kgn{  
Rr|VGtg  
05=O5<l  
aVO5zR./)  
十. bind aluXh?  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 OzX\ s=  
先来分析一下一段例子 nw Or  
va95/(  
Yw\} '7  
int foo( int x, int y) { return x - y;} d3&gHt2  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 *~lD;{2  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 B[S.6 "/H  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 G>YJ3p7  
我们来写个简单的。 r*0a43mC1  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: bqsb (C  
对于函数对象类的版本: slOki|p;  
gD@ &/j7  
template < typename Func > C ])Q#!D|  
struct functor_trait 4)]g=-3  
  { tURIDj%#p  
typedef typename Func::result_type result_type; N#bWMZ"  
} ; cx_[Y  
对于无参数函数的版本: 5w@  ;B  
QKwWX_3%Z]  
template < typename Ret > A0V"5syY  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ]i8K )/  
  { o%Vf#W  
typedef Ret result_type; PC.$&x4w1  
} ; ed'}ReLK  
对于单参数函数的版本: ^;6~=@#*C  
83412@&  
template < typename Ret, typename V1 > SV<*qz  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > bhOyx  
  { /raM\EyrlP  
typedef Ret result_type; ::j'+_9  
} ; ngsax1xO  
对于双参数函数的版本: zv@'x nY]  
e&OMW ,7  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > "f!*%SR: 1  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > d;m Q=k 1  
  { $\81WsL '  
typedef Ret result_type; \S=!la_T@m  
} ; pEH[fA]  
等等。。。 _8 vxb  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 9`4h"9dO  
>,@Fz)\:{'  
template < typename Func > D4 {gt\V  
struct func_return ?9H7Twi+T  
  { pcur6:8W!  
template < typename T > iJ?8)}  
  struct result_1 $#]?\psf  
  { Pu/0<Orp7  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; mH;Z_ME"  
} ; >B8)Wb :  
E0xUEAO  
template < typename T1, typename T2 > K ANE"M   
  struct result_2 uqTOEHH7  
  { +FY-r[_~  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; zHb<YpU  
} ; 0qG[hxt%  
} ; hf:n!+,C  
*n}9_V%  
W.MJyem  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 "Y(S G  
:&?#~NFH  
template < typename Func, typename aPicker > rt^z#2$  
class binder_1 T?AGQcG  
  { M#<x2ojW  
Func fn; ;Ic3th%u  
aPicker pk; lz{>c.Ll[  
public : B1nb23SY T  
<>j, Q  
template < typename T > I=(O,*+PQ  
  struct result_1 {H])Fob  
  { ;Jx ^  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 6b<t|zb  
} ; ni~45WX3  
De>pIN;B>  
template < typename T1, typename T2 > GExG1n-  
  struct result_2 5VG@Q%  
  { A8Jbl^7E+  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ,ypxy/  
} ; F6%rH$aS  
Y Nq<%i!>  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ,pLesbI  
]nfS vPb  
template < typename T > Ho \+xX  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wV5<sH__  
  { jU4Ir {f  
  return fn(pk(t)); kQ'G+Kw~F  
} 9 z3Iwl  
template < typename T1, typename T2 > ?nt6vqaV  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C{2 UPG4x  
  { DcOu =Y> 1  
  return fn(pk(t1, t2)); <n6/np!  
} \H" (*["&  
} ; 7kJ,;30)  
G53!wIW2:  
2l\Oufer"  
一目了然不是么? G 8NSBaZe  
最后实现bind PMrvUM62  
97Q!Rot  
MaMs(  
template < typename Func, typename aPicker > =%]dk=n?TN  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ~z< ? Wh  
  { / 5=A#G  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Pt1Htt:BE  
} z ,ledTl  
Wg$MKc9Vy[  
2个以上参数的bind可以同理实现。 \7/xb{z|  
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。 l[.pI];T  
PMTyiwlm  
十一. phoenix }NYsKu_cM  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: kwyvd`J8  
nKHyq\  
for_each(v.begin(), v.end(), _Y~+ #Vc  
( FvvF4 ,e5  
do_ YE^|G,]  
[ !D6@\  
  cout << _1 <<   " , " \,_%e[g49  
]  UnO -?  
.while_( -- _1), )?_c7 R  
cout << var( " \n " ) YHAy+S  
) tZ6KU11O  
); M&>Z[o  
.IYE"0)wJ  
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: w-\GrxlbX  
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 QiZThAe  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Wm"W@LPx5  
那么我们就照着这个思路来实现吧: :ox+WY  
#nu?b?X'  
ND I|;   
template < typename Cond, typename Actor > YxsW Y7J  
class do_while ^WVr@6  
  { ci*Z9&eS+  
Cond cd; ,I)/ V>u  
Actor act; p~M^' k=d  
public : tt`b+NOH>  
template < typename T > FfP Ce5)  
  struct result_1 Bh@j6fv  
  { %+`$Lb?{  
  typedef int result_type; //AS44^IS  
} ; Gh@QR`xxc  
WF:i}+g+^  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} N.3M~0M*  
%pV/(/Q  
template < typename T > oU{m\r  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const PCD1I98  
  { 4m%_#J{  
  do O[q {y  
    { RELLQpz3  
  act(t); -x7b6o>$  
  } S^~GI$  
  while (cd(t)); uZg Kex;c  
  return   0 ;  &grT}  
} ,qt9S0 QS  
} ; p"Fj6T2  
\J:/l|h  
4WDh8U  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). {3!v<CY'  
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。 RV7l=G9tq  
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。 q]<cn2  
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。 mVW:]|!s  
下面就是产生这个functor的类: p)Z$q2L  
vB KBMnSd  
 lcyan  
template < typename Actor > ,%yjEO  
class do_while_actor pT.iQ J|  
  { De\&r~bTW9  
Actor act; V% psaT=)P  
public : XkOsnI8n  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} # (T  
EO3?Dev  
template < typename Cond > (wnkdI{  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; jBarYg  
} ; XeKIue@_  
8"Hy'JA$O  
+P81&CaY  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 9 }jF]P*Q  
最后,是那个do_ $9j\sZj&  
Ztr,v$  
pQ!NhzQ  
class do_while_invoker STL&ZO  
  { ab: yH ')  
public : ^[uA^  
template < typename Actor > r|:i: ii  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const vzd1:'^t  
  { a4Fe MCvV9  
  return do_while_actor < Actor > (act); :4;ZO~eq!  
} 6DD"Asi+  
} do_; 2X!O '  
%!mJ nc%  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? %l( qyH)*  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 7H %>\^A^  
最后来说说怎么处理break和continue N p$pz  
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。 O=?WI  
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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