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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda RD_IGV   
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 |:_WdU"Q]  
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, 16"eyt>  
C2RR(n=N^  
5~Vra@iab:  
`p`)D 6  
  class filler | k"?I  
  { jEr/*kv  
public : l]Ozy@ Ib  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} bp G`,[  
} ; b#%s!  
~e<l`rg#  
/Po't(-x  
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: Bbuy y  
^c?2n  
w'[lIEP 2$  
(=:9pbP  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ax{+7  k  
;O=tSEe  
p9]008C89  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 9Z}Y2:l'  
.kWMr^ g  
i=$##  
\tf \fa  
二. 战前分析 K5-wuD1  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 lA[BV7.=7  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 M&P?/Zi=L  
4$Oakl*l  
m89-rR:Kc  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); P/;sZo  
  /* --------------------------------------------- */ :wiQ^ea  
vector < int *> vp( 10 ); [<m1xr4"k  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 7{HJjH!zx  
/* --------------------------------------------- */ y.6D Z  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); nG<_&h  
/* --------------------------------------------- */ g.yr) LHt0  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); K3jKOV8   
  /* --------------------------------------------- */ ] h3~>8<  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ,$irJz F  
/* --------------------------------------------- */ rlSar$  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); yRt]i>  
K=x>%6W7b  
|^jl^oW  
l);M(<  
看了之后,我们可以思考一些问题: gMe)\5`\Y  
1._1, _2是什么? {E *dDv  
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。 $$7Mq*a>  
2._1 = 1是在做什么? p!5oz2RK  
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。 1eue.iuQ  
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。 r\J"|{)e  
rEwEdyK  
2QwdDKMS_  
三. 动工 O>]I!n`!!A  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ETk4I "  
A&%vog]O  
dh r)ra]  
N"d M+  
template < typename T > 0BF'@r";  
class assignment bt3v`q+V  
  { EA.4 m3  
T value; LE^kN<qMK  
public : Fd@n#DR `  
assignment( const T & v) : value(v) {} E,5XX;|  
template < typename T2 > ut8v&i1?  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ;&B;RUUnTO  
} ; c#'t][Ii  
Fj? Q4_  
}F3}-5![  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ciRn"X=l  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment KQ0Zy  
(]* Ro 8  
? &ie;t<7  
'?]B ui  
  class holder O_%X>Q9  
  { \.c   
public : .U.Knn  
template < typename T > &''lOS|  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const (tQ#('(w  
  { Pf`HF|NI  
  return assignment < T > (t); o6LeC*  
} w|$i<OIi)  
} ; i("ok  
f' |JLhs  
F+yu[Dh:  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: O$ dz=)  
DC?U +  
  static holder _1; u#9H  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 aLZza"W  
uE{r09^q\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); , y%!s27  
而不用手动写一个函数对象。 wrw4Uxq  
t>nx#ErS  
9 <qAf`  
-'SpSy'_  
四. 问题分析 OV<'v%_&  
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。 Q<4Sd:P`"  
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。 ^0oOiZs  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 IM-O<T6r[N  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ;2Aqztp  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 $oF0[}S  
{8b6M  
五. 问题1:一致性 V~nqPh!Jc  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ^{f ^%)X  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 "^/3?W>  
U^aMh-  
struct holder n*twuB/P 1  
  { )1#J4  
  // XMt)\r.  
  template < typename T > 5d ?\>dA  
T &   operator ()( const T & r) const N]yh8"7X  
  { 44e:K5;]7  
  return (T & )r; &y\7pAT\  
} dM n0nc+  
} ;  {yXpBS  
!vd(WKq  
这样的话assignment也必须相应改动: 7$"{&T  
-M\ae  
template < typename Left, typename Right > ;UU`kk  
class assignment jtS-nQ|  
  { FU]jI[  
Left l; p./9^S  
Right r; B=vBJC)  
public : V)|]w[(Y  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} jP(|pz  
template < typename T2 >  ,2yIKPWk  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ](%EQ[  
} ; JDbRv'F:(  
fXo$1!  
同时,holder的operator=也需要改动: PBkTI2 v  
i n $~(+  
template < typename T > pNt,RRoR  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const "rHcsuSEw  
  { 5?] Dn k.o  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); =Oyn<  
} "pRi1Y5)l  
0Y|"Bo9k  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 tfz"9PV80  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 mz-sazgV  
f2*e&+LjTP  
return l(rhs) = r; WdtZ{H  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 Y6+/_$N4|  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: (FVHtZi7  
&/+LY_r'<I  
template < typename Tp > h*X5O h6  
class constant_t fYxdG|>{u  
  { BIQQJLu  
  const Tp t; +f){x9 :  
public : NeI#gJ1A  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} HpCTQ\H  
template < typename T > W!Qaa(o?  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const :OEovk(`  
  { 5rX_85]  
  return t; l&JV.}qGB8  
} 8'<RPU}M  
} ; g#*LJ `1  
 4:Ton  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 (T65pP_P 7  
下面就可以修改holder的operator=了 ]a=n(`l?  
(R^qY"H 2  
template < typename T > =Z /*  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const DH9p1)L'  
  { _&SST)Y|  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); A>9I E(C_  
} i]$/& /  
BV"l;&F[  
同时也要修改assignment的operator() L9Z\|L5  
bJ!(co6t  
template < typename T2 > &s0_^5B0  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } H`T8ydNXa  
现在代码看起来就很一致了。 i;l0)q  
/#Gm`BT  
六. 问题2:链式操作 ~pt#'65}:  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 xoe/I[P]U  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 +T8h jOkC  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 |U:VkiKt  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 { POfT m}  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Y@l>4q")  
yd=NafPM  
template < typename T > ]39])ul  
struct result_1 PP{s&(  
  { n_9Wrx328  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 5>\Lk>rI  
} ; <lN=<9  
x'iBEm  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: JTcE{i  
Ewq7oq5:  
template < typename T > w+][L||4c  
struct   ref Q$^)z_jai  
  { -n"7G%$M  
typedef T & reference;  i|!D  
} ; ?{]"UnyVE*  
template < typename T > Yc`PK =!l  
struct   ref < T &> INNTp[  
  { WQ1K8B4  
typedef T & reference; VJbn/5+P  
} ; 6[T)Q^0`  
FT;I|+H*P  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: |Duf 3u  
cv7.=*Kb;  
template < typename T > -~NjZ=vPh  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const j V'~>  
  { SYYg 2I  
  return l(t) = r(t); WR zIK09@  
} &Db'}Y?x]  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 FIN0~ 8  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 t~V?p'a0ys  
y.aeXlc[  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 LL%s$>c65A  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: m?y'Y`  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 lPA:ho/`:  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 QD*\zB  
最后的布局是: 5?HoCz]l  
                Add zlhU[J}"1|  
              /   \ }>yQ!3/i  
            Divide   5 92D :!C  
            /   \ W61nJ7@  
          _1     3 zwgO|Qg;  
似乎一切都解决了?不。 ;\54(x}|K  
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。 z)fg>?AGr  
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。 [&5%$ T  
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: |>v8yS5  
`ZPV.u/  
template < typename Right > a=r^?q'/  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ]]6  
Right & rt) const }&Ul(HR  
  { JPM W|JT  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Clmz}F  
} ?{(Jy*  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 5 8n(fdE  
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。 YPmgR]=6  
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。 (i@B+c  
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。 ?UBhM,;XK  
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。 fctVJ{?  
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? V_P,~!  
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: /_ RrNzqy  
E>&oe&`o'  
template < class Action > en8l:INX  
class picker : public Action </li<1  
  { l.%[s6  
public : 3h4'DQ.g  
picker( const Action & act) : Action(act) {} EViDMp"  
  // all the operator overloaded ]cP$aixd  
} ; wh#x`Nc  
MB"<^ZX  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 /rzZU}3[  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: @YI- @  
+<7a$/L?4  
template < typename Right > lQt* LWd[  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const (R^Ca7F  
  { a3B^RbDP&8  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); m ol|E={si  
} 9UcSQ"D  
#TD0)C/  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > WXX08"  
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。 *6QmYq6c<  
c n^z=?  
template < typename T >   struct picker_maker u= ydX  
  { o0FVVSl  
typedef picker < constant_t < T >   > result; u;H5p\zAzz  
} ; :eL ja*  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > +*Pj,+;W  
  { 5tcJT z  
typedef picker < T > result; &)F# cVB  
} ; jbs)]fqC;  
11BfJvs:  
下面总的结构就有了: o WcBQ|   
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。 ds<q"S {p  
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。 \"=b8x  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 k-|b{QZ8!;  
至此链式操作完美实现。 mVEHVz $  
EM0]"s@Lf  
BLcsIyq  
七. 问题3 T)#eaz$4W  
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。 $#7~  
vj+ S  
template < typename T1, typename T2 > Qh!h "]  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const J/ZC<dkYQ  
  { !/6KQdF  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); '/ GZ,~q  
} PXDwTuyc  
+HfZs"x  
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: ehr,+GX  
5 $:  q  
template < typename T1, typename T2 > 5}he)2*uD  
struct result_2 ;eiqzdP  
  { )NCSO b  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Qhsk09K_=4  
} ; L7 g4'  
U=>4=gsG  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? Z*M-PaU}  
这个差事就留给了holder自己。 # NR 9\  
    8~eYN- #W&  
"bk'#?9  
template < int Order > VQ'DNv| 9  
class holder; h$I 2T  
template <> TI^M9;b  
class holder < 1 > jjU("b=  
  { ZY{zFg9  
public : ^laf!kIP  
template < typename T > $ZfoJR]%  
  struct result_1 RMO6kbfP  
  { c(!8L\69V}  
  typedef T & result; EP}NT)z,{  
} ; 2` j#eB1  
template < typename T1, typename T2 > s5D<c'-  
  struct result_2 2kQa3Pan  
  { )ZQML0}P;  
  typedef T1 & result; D$/*Z5Z)]  
} ; M`gr*p  
template < typename T > ]q|^?C  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 5$Aiez~tBq  
  { iTg7@%  
  return (T & )r; ) \|Bghui  
} u|uPvbM  
template < typename T1, typename T2 > (H-Y-Lk+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const \ws^L, h  
  { KvfZj  
  return (T1 & )r1; /%5X:*:H  
} $][$ e  
} ; QP0[  
n 2m!a0;  
template <> {ZrB,yK  
class holder < 2 > n> O3p ~  
  { t}2$no?  
public : $H2HVJ  
template < typename T > (&ABfm/t  
  struct result_1 d vTsbs/6  
  { P1Chmg  
  typedef T & result; SVc5mS|up  
} ; Lyj0$wbH`  
template < typename T1, typename T2 > Ri&?uCCM  
  struct result_2 _$YT*o@0J  
  { $jtXN E?  
  typedef T2 & result; Gp5=cV'k  
} ; s5SKQ#,@P  
template < typename T > 268H!'!\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const sPUn"7  
  { cri.kr9Y  
  return (T & )r; s u)AIvF{  
} k| Ye[GM*  
template < typename T1, typename T2 > hY-;Vh0J  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const SFRQpQ06  
  { pu9ub.  
  return (T2 & )r2; Bh*7uNM  
} y&8kORz;?  
} ; (XJ0?;js=  
[!CIBK99  
*g;4?_f  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 0'O*Y ]h+  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: .P>-Fh,_p  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: K%/:V  
6fr@y=s2:  
return l(i, j) = r(i, j); 'AjDB:Mt$  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) h.D*Y3=<  
{^qp~0  
  return ( int & )i; __N#Y/e ]  
  return ( int & )j; 5\|u] ~b  
最后执行i = j; M4m90C;dq  
可见,参数被正确的选择了。 1=.+!Tg  
b3RCsIz  
Z UCz-53  
HLml:B[F(  
 >!7\Rx  
八. 中期总结 J SOgq/\  
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: />E:}1}{  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Wu9))Ir  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 3Az7urIY  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor !1s^TB>N  
_Bhm\|t  
qe\JO'g#e  
{f kP|d  
@p}"B9h*^  
;[>g(W+  
九. 简化 hRWRXC 9  
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。 DRUvQf  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Ar:ezA  
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: 2UGnRZ8:1Y  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 -g;cg7O#(  
  +-*/&|^等 KqH_?r`  
2. 返回引用。 a1n j}1M%  
  =,各种复合赋值等 S66. .sa  
3. 返回固定类型。 {~RS$ |  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) b\^q9fy  
4. 原样返回。 E")g1xGaK  
  operator, O5?Gv??@  
5. 返回解引用的类型。 C0bOPn  
  operator*(单目) %m5&U6  
6. 返回地址。 I/ q>c2Pw$  
  operator&(单目) ^&mJDRe  
7. 下表访问返回类型。 0Zq jq0O#  
  operator[] #=* y7w  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ; OpN &q+  
  operator<<和operator>> CS<,qvLpL  
}F~4+4B^  
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。 mm,be.  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: &/7D4!N]  
7^|,l  
template < typename Left > ~&?{hd.  
struct value_return (,5,}  
  { !u;r<:g!  
template < typename T > NLLLt  
  struct result_1 O5:2B\B  
  { =Hs[peO*  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; s/"?P/R  
} ; X>`5YdT~+  
Bh\>2]~@a  
template < typename T1, typename T2 > ;HPQhN_  
  struct result_2 :jc ?T  
  { +9[/> JM  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; f;w7YO+$p9  
} ; ^*fZ  
} ; :GaK.W q  
iO,_0Y4  
,py:e>+^t  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait X/D^?BKC  
]U8VU  
下面我们来剥离functor中的operator() b+g(=z+  
首先operator里面的代码全是下面的形式: fZ*LxL  
.<Lbv5m  
return l(t) op r(t) P e\AH  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) =(^-s Jk  
return op l(t) ]S=AO/'  
return op l(t1, t2) 0Ek + }`  
return l(t) op /s\_"p  
return l(t1, t2) op 2unaK<1s  
return l(t)[r(t)] MzY~-74aF  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] .-Xp]>f,  
'K9{xI@N  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 69o,T`B  
单目: return f(l(t), r(t)); ~baVS-v  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); mimJ_=]DC  
双目: return f(l(t)); BV8-\R@  
return f(l(t1, t2)); ?1G7=R  
下面就是f的实现,以operator/为例 LXm5f;  
d\R]>  
struct meta_divide w!=Fi  
  { p? dXs^ c  
template < typename T1, typename T2 > *+-L`b{SX  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) TC=djC4$/  
  { o?Wp[{K  
  return t1 / t2; Imi#$bF6  
} 6U`<+[K7  
} ; d0;$k,  
yz CQ  
这个工作可以让宏来做: jBTXs5q  
J9kmIMq-C  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\  n]N+  
template < typename T1, typename T2 > \ ;0R>Dg  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; krw_1Mm  
以后可以直接用 c:R`]4o  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Dj~]]  
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 Y~</vz+H  
(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。。。) y$]gmg  
0x-58i0  
"0nT:!BZ  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 bvuoo/  
@Y~R*^n"}  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > yJheni  
class unary_op : public Rettype  fn1G^a=  
  { `o.DuvQ E  
    Left l; \1AtB c&  
public : epWO}@ b a  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} /lC&'hT  
sUfYEVjr  
template < typename T > >|"mhNF  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _m  *8f\  
      { >~g(acH%`x  
      return FuncType::execute(l(t)); ?3{R'Buv]  
    } &!y7PWHJ  
:< )"G&  
    template < typename T1, typename T2 > q]-CTx$  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const j#C1+Us  
      { p;GT[Ds^  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); d"1DE  
    } 4@qKML  
} ; C;T:'Uws  
=*AAXNs@3  
># q2KXh  
同样还可以申明一个binary_op `+4>NT6cu9  
,<^7~d{{3m  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > UogkQ& B  
class binary_op : public Rettype c\n&Z'vK  
  { ",b3C.  
    Left l; \8~P3M":c  
Right r; H9x,C/r,  
public : "71,vUW  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} w/L^w50pt  
D*>EWlZ   
template < typename T > 3 e19l!B  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Y4\BHFq  
      { =1JS6~CTLN  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); t Z_ni}  
    } sg.8Sd"]7  
QW5S=7  
    template < typename T1, typename T2 > t3#My2=  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z$0+jpG_s  
      { woHB![Q,  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ,_JhvPWR,)  
    } uN:|4/;{&  
} ; pzo9?/-  
JJ50(h)U  
$a.!X8sHB.  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 GwOn&EpY!  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 BEQ$p) h  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) X>[x7t:  
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。 ZfpV=DU  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! i/&?e+i  
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。。。 >|)ia5#  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 P%#EH2J  
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) +h64idM{U  
下面是修改过的unary_op 6,ZfC<)  
AhZ`hj   
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > h6*&1r  
class unary_op $`2rtF  
  { fZ9EE3  
Left l; yqy5i{Y  
  )yV|vn  
public : N2?o6)  
Vvth,  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 3'd(=hJ45$  
){AtV&{$  
template < typename T > V~Zi #o  
  struct result_1 ]x8_f6;D  
  { 0 !D,74r  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; L[]*vj   
} ; fn%Gu s~  
u|!On  
template < typename T1, typename T2 > jRswGMx  
  struct result_2 &C~R*  
  { CQf<En|1  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 9`"o,wGX3  
} ; tQSj[Yl  
Qy)+YhE  
template < typename T1, typename T2 > 4%8}vCs  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =!axQ[)A  
  { Zz"b&`K  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 7}r!&Eb  
} ZP@or2No%  
Q9(J$_:  
template < typename T > Qz T>h  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const bv.DW,l%'  
  { Q?f%]uGFQ  
  return OpClass::execute(lt(t)); ugtzF  
} }Yi)r*LI3  
!]%M  
} ; 9Tgl/}q)  
/5:f[-\s  
i+/:^tc;  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug hEO#uAR^Z  
好啦,现在才真正完美了。 4H7 3a5f  
现在在picker里面就可以这么添加了: -=W"  
dXkgWLI~  
template < typename Right > :$bp4+3>  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const | HkLl^  
  { M*DFtp<  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 2?",2x09  
} oYYns%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。 5ryzAB O\2  
=j)y.x(  
p*11aaIbp~  
:ZP4(}  
l!n<.tQW  
十. bind ]gN]Cw\L  
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。 J{GtH[  
先来分析一下一段例子 L{v^:  
w#?@ulr]d  
8q)wT0A~  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 0-)D`s%  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 $ae*3L>5M  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 9n$0OH /q  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 '64&'.{#>r  
我们来写个简单的。 so* lV  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: GZL{~7n  
对于函数对象类的版本: J`6X6YZ  
tMN^"sjf*  
template < typename Func > ~, hPi  
struct functor_trait @ljvTgZ(X  
  { 8>: kv:MId  
typedef typename Func::result_type result_type; aR }|^ex  
} ; *wNX<R.  
对于无参数函数的版本: ^*;{Uj+O~Y  
traJub  
template < typename Ret > oo{5 :  
struct functor_trait < Ret ( * )() > \z}/=Qgc  
  { ]!>ThBMa  
typedef Ret result_type; ~|j:xM(i  
} ; /h4 ::,  
对于单参数函数的版本: pRsYA7Ti  
<Sxsmf0"  
template < typename Ret, typename V1 > >".,=u'  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ]J^ 9iDTTA  
  { .s4hFB^n  
typedef Ret result_type; U] 2fV|Hn  
} ; +k!Y]_&(:f  
对于双参数函数的版本: 9aLS%-x!+  
&G5=?ub  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 >  N-x~\B!  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > {VWUK`3  
  { )I80Nq  
typedef Ret result_type; #A8d@]Ps  
} ; B,sv! p+q5  
等等。。。 5xZ*U  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy u$%>/cv  
,`7;S,f  
template < typename Func > ` [ EzU+  
struct func_return njk.$]M|nf  
  { \NYtxGV[Z  
template < typename T > X-oHQu5  
  struct result_1 Q AJX7  
  { B;M{v5s~]  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 39;Z+s";  
} ; =*q|568  
Te%'9-jk  
template < typename T1, typename T2 > R jO9E.nm  
  struct result_2 I0 y+,~\  
  { =<-tD<  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 55vpnRM  
} ; '1)BZ!  
} ; aqvt$u8  
>3H/~ Y  
myT z  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 NI eKS_ +  
!HA[:-JCz  
template < typename Func, typename aPicker > ;!<WL@C~  
class binder_1 Wt +, 6Cq  
  { aq[;[$w  
Func fn; m178S3  
aPicker pk; S7-ka{S  
public : Jji~MiMn  
dhe?7r ]u  
template < typename T > 9wP_dJvb  
  struct result_1 $!c)%qDq  
  { C24[brf  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; gY AXUM,  
} ; .p%p_  
.. qAE.%%  
template < typename T1, typename T2 > V:h-K`~ /  
  struct result_2 'hl>pso.  
  { &Z682b$  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; <uP>  
} ; 8y}9X v  
DXlP (={*  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} s)$N&0\  
-Iz&/u*}f  
template < typename T > [GeJn\C_?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const daT[2M  
  { kBY54pl  
  return fn(pk(t)); zdCeOZ 6  
} _8C0z=hz  
template < typename T1, typename T2 > 1xM'5C?~7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?2VY ^7N[  
  { Wvl>iHB  
  return fn(pk(t1, t2)); O YGh!sW  
} (yFR;5Fo  
} ; PMk3b3)Z  
^5TSo&qZ  
v\*43RL  
一目了然不是么? jsS xjf;O  
最后实现bind qr%9S dvx  
"J]_B  
7<[p1C*B  
template < typename Func, typename aPicker > o+W5xHe^1  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ]trVlmZXH}  
  { G#/}_P  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Evkb`dU3n  
} ^4^1)' %  
>W"gr]R<  
2个以上参数的bind可以同理实现。 (#* 7LdZ  
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。 d% ?+q0j  
'1A S66k  
十一. phoenix g(t"+ P  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: %sb)U~gP  
ZdHfZ3)dB  
for_each(v.begin(), v.end(), _[-+%RP  
( IM&2SSmYNH  
do_ &Zl$7  
[ $:"r$7  
  cout << _1 <<   " , " SU;PmG4  
] <v;;:RB6c  
.while_( -- _1), #%k!`?^fbK  
cout << var( " \n " ) *6~ODiB  
) F)/}Q[o8  
); JqTkNKi/s  
_^Lv8a3(O  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ][- N<  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor jC1mui|Y^  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 h+Km|  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 4g]Er<-P  
?Y2ZqI  
~vnG^y>%  
template < typename Cond, typename Actor > -x2/y:q`  
class do_while  5k.NZ  
  { eRQ}`DjTk  
Cond cd; }l&Uh &B`  
Actor act; )n 1b  
public : Ddde, WJA  
template < typename T > Z<ozANbk  
  struct result_1 oK&LYlU  
  { j <>|Hi #`  
  typedef int result_type; ^,')1r,  
} ; 24"Trg\WK[  
tLe!_p)  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Q=J"#EFs  
f7 V36Q8  
template < typename T > ZzLmsTtzIu  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const uZ( I|N$  
  { L+Yn}"gIs  
  do ]kq{9b';  
    { a'f"Zdh%w  
  act(t); mdvooJ  
  } LziEF-_  
  while (cd(t)); ;T~]|#T\6  
  return   0 ; |cStN[97%  
} }$3eRu +  
} ; K^`3Bg  
j?%^N\9  
C4],7"Sw  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). BL<.u  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 Pcut#8?  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 <y=VDb/  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 `,d*>  
下面就是产生这个functor的类: r(iT&uz  
aYr?J Ol  
02:]  
template < typename Actor > A,i.1U"w8  
class do_while_actor e>~g!S}G  
  { b{<qt})  
Actor act; q}>1Rr|U`  
public : ?D-1xnxep  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} duB{ 1  
!/+ZKx("9  
template < typename Cond > o9ZHa  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; GVk&n"9kp  
} ; :@)UI,  
SA&0f&07i  
=3OK 3|  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 km2('t7?  
最后,是那个do_ ;LE4U OK  
Jm$. $B&I  
}]_/:KUt  
class do_while_invoker aAZS^S4v  
  { r=P)iE:  
public : 0UZ>y/ C)=  
template < typename Actor > fyPpzA0  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ^I03PIy0l  
  { 9Z]~c^UB  
  return do_while_actor < Actor > (act); %0C<_drW  
} u-PAi5&n  
} do_; sm5\> L3V  
sS;6QkI"y  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? '^ bB+  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 )=l~XV  
最后来说说怎么处理break和continue "a))TV%N  
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。 1oD,E!+^d  
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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