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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda b~ig$!N]  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 b:O_PS5h  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, \qW^AD(it<  
T|$tQgY^  
l9%ckC*q  
b H5lLcdf  
  class filler u1'l4VgT  
  { Wxj(3lg/  
public : Sd I>  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} $WW7,  
} ; bB/fU7<{)u  
R SWw4}  
(3x2^M8  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: [ x.]  
]~3a~  
Y2uy@j*N  
NeEV=+<-G  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); z6qx9x|Ij  
[ p0_I7  
6m(+X M S  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 %,8 "cM`D  
HD$ r<bl  
m=iKu(2xRq  
g_Y$5ft`  
二. 战前分析 _!Z}HCk  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 2xy{g&G  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 G!F_Q7|-  
K.?S,qg  
{A MAQ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); N#Nc{WU 'B  
  /* --------------------------------------------- */ ?$\sMkn  
vector < int *> vp( 10 ); j=Q ?d]  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); h=au`o&CG  
/* --------------------------------------------- */ bV)h\:oC  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); F&+_z&n)  
/* --------------------------------------------- */ L?(1 [jB4G  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); cE,,9M@^  
  /* --------------------------------------------- */ 1X&scVw  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); "Q.C1#W}.  
/* --------------------------------------------- */ rc{F17~vX  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ]K5j(1EN  
<&1hJ)O  
V22Br#+  
>I/~)B`jhE  
看了之后,我们可以思考一些问题: caTKi8  
1._1, _2是什么? cKwmtmwB  
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。 v~!_DD au  
2._1 = 1是在做什么? 6l|SGt\  
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。 Q^lgtb  
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。 cR6 #$-a  
\S?;5LacZ  
(iO/@iw  
三. 动工 n5#9o},oK  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: m0Uk*~Gz  
`LTD|0;  
i~DLo3  
Ao9=TC'v$'  
template < typename T > Zqg AgN@  
class assignment TPKm>5g  
  { _(@ezX.p  
T value; Pf<BQ*n  
public : 'Hq#9?<2M  
assignment( const T & v) : value(v) {} tF!C']  
template < typename T2 > gln X C  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } *U,W4>(B  
} ; cbx( L8  
1[?xf4EMG  
ARB^]  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 3=lQZi<]%  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Zr!CT5C5  
{`% q0Nr  
Y-"7R>^I  
7I@@}A  
  class holder rY=dNK]d  
  { N?%FVF  
public : 4':U rJ+  
template < typename T > EhIa31>X  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ?trqe/  
  { 2C &l\16  
  return assignment < T > (t); o2riy'~  
} aD?ySc}  
} ; K./L'Me  
J35[GZ';D  
} qr ,  
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: YksJ$yH^  
>56;M7b(K  
  static holder _1; ==W] 1@s  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 rgrsNr:1  
1GgG9I  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); V7Mp<x%  
而不用手动写一个函数对象。 6Y= MW{=F  
`SESj)W(y  
sC RmLUD  
b@N*W]  
四. 问题分析 + gP 4MP  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 @1peJJ{  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 }mQh^  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 7|7sA'1 cM  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 C@FX[:l@-  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 rWzO> v  
X7fJ+C n  
五. 问题1:一致性 ?pp|~A)b  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| -*"Q-GO  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 %VzCeS9  
E{Y)=tW[  
struct holder U3ao:2zP  
  { C'//(gjQ-G  
  // Vbpt?1:  
  template < typename T > ,W&::/2<7  
T &   operator ()( const T & r) const Z<Ke /Xi  
  { h*X u/aOg  
  return (T & )r; gK"E4{y_@  
} 9iQc\@eGd  
} ; w}QU;rl8q  
VZ$FTM^b8  
这样的话assignment也必须相应改动: %N-f9o8  
Mhj.3nN  
template < typename Left, typename Right > T,Zfz9{n  
class assignment g:>Mooxzi  
  { E6y ?DXW H  
Left l; 73d7'Fw  
Right r; ;AK@Kb  
public : p7Q %)5o  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}  Wfyap)y  
template < typename T2 > 6):^m{RH^  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } q6 Rr?  
} ; x*z$4)RP  
!8i[.EAT  
同时,holder的operator=也需要改动: Sg}]5Mn`  
p4'Qki8Hd  
template < typename T > h; 8^vB y  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const $P%b?Y/  
  { h"+|)'*n  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); OQm-BL   
} LTc= D  
h$y0>eMWs  
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。 s+yX82Y  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 C'jE'B5b  
bMpCQ  
return l(rhs) = r; Qk.:b  
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。 dKwY\)\  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: H- aSLc  
WAt| J2  
template < typename Tp > } h pTS_  
class constant_t [>tyx{T Ye  
  { D%k]D/  
  const Tp t; ^l"  
public : <[mvfw  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} i=G.{.  
template < typename T > $f^ \fa[  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const XQ]5W(EP  
  { LxC"j1wfl  
  return t; ;\Vi~2!8  
} a\m@I_r.N  
} ; 27!9LU  
QX j4cg  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 w$5#jJX\  
下面就可以修改holder的operator=了 zf>r@>S!L  
}TS4D={1  
template < typename T > e)2s2y@zi  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const s&7,gWy}BE  
  { qc-4;m o  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); gM<*(=x'  
} aZMMcd   
p;VHg  
同时也要修改assignment的operator() L3g}Z1<!$  
Tv{X$`%  
template < typename T2 > ekj@;6 d]  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } J0vCi}L  
现在代码看起来就很一致了。 s1eGItx[w  
g :me:M  
六. 问题2:链式操作 m pWmExQ  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 S%7^7MSqA  
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。 BiUOjQC#  
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。 K;wd2/jmJ  
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。 ZzuEw   
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct @Gj|X>0  
phA^ kdW  
template < typename T > $m;rOKVU  
struct result_1 pU|SUM  
  { StP7t  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Q'~2,%3<  
} ; *MEDV1l_T  
n"1LVJN7  
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: ? }2]G'7?  
^&W(|R-,J&  
template < typename T >  {u}Lhv  
struct   ref >6(91J  
  { P7Ws$7x  
typedef T & reference; |hprk-R*OH  
} ; ?4U|6|1  
template < typename T > Gn*vVZ@`x  
struct   ref < T &> "Oh(&N:U  
  { 8Jd\2T7h  
typedef T & reference; x]gf3Tc58  
} ; EfR3$sp  
K)AJx"  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: S"Dw8_y7}  
CR-6}T   
template < typename T > QJaF6>m  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const XD 8MF)$9  
  { #UcqKq  
  return l(t) = r(t); +([ iCL  
} D4x~Vk%H  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 x*A_1_A  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Ifm|_  
'ju{j`b  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 Rmrv@.dr!  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: >!vb;a!  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 P-?ya!@"  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 y/ #{pyJ  
最后的布局是: ,h'q}5  
                Add XujVOf  
              /   \ YJlpP0;++  
            Divide   5 "`Q.z~  
            /   \ v}v! hs Q  
          _1     3 /\S1p3EW*  
似乎一切都解决了?不。 4&Uq\,nx  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 AiT&:'<UT  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 (1r.AG`g  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: L+}q !'8S  
ptS1d$  
template < typename Right > |(E.Sb  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const pr2b<(Pm  
Right & rt) const  p=Nord  
  { ubn`w=w$  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); >4A~?=  
} ,1"w2,=  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 '[ZRWwhr  
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。 cC.=,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。 ydCVG,"  
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。 XCNfogl  
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。 Mt@P}4   
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? ?d*0-mhQ,  
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: GUJaeFe  
Y!VYD_'P  
template < class Action > O'~c;vBI  
class picker : public Action J Cu3,O!q  
  { zW`$T 88~  
public : YEZd8Y  
picker( const Action & act) : Action(act) {} v(v Lk\K7  
  // all the operator overloaded *TpzX y  
} ; P< +5So0  
KWVEAHIn  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 un4q,Ac~0  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: %rpJZ t  
F)we^'X  
template < typename Right > 6t0!a@t  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const %ec9`0^4S  
  { J`T1 88  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); (~~*PT-  
} !%' 1 x2?  
}s_'q~R  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 1nv#Ehorg  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 S4j`=<T,  
j +j2_\  
template < typename T >   struct picker_maker *t{$GBP  
  { i,Yq oe`  
typedef picker < constant_t < T >   > result; _c=[P@  
} ; h&3*O[`  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Ex'6 WN~kD  
  { %[:\ZwT,-  
typedef picker < T > result; " h,<PF  
} ; )P:r;a'  
xkIRI1*!  
下面总的结构就有了: x.rOP_rs  
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。 (R _#lRaQ  
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。 [C PgfVz  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 H[ 6L!  
至此链式操作完美实现。 tn-_3C  
m_Owe/BC#m  
IL?mt2IQ>  
七. 问题3 \#P>k;D  
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。  D(}w$hi8  
Y<U"}}  
template < typename T1, typename T2 > ew(CfW2  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~{,U%B  
  { |wASeZMO2  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); MB9tnGO-Q  
} \atztC{-L>  
BlF]-dF\  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: W\s ]qsLS  
j';V(ZY&BB  
template < typename T1, typename T2 > 6#S}EaWf  
struct result_2 i5  x[1  
  { bI)ItC_wf!  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; LRO'o{4$E  
} ; Y6T1_XG  
fk%yi[  
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? mX78Av.z!  
这个差事就留给了holder自己。 FgILQ"+  
    yoKl.U"&  
usb.cE3 z  
template < int Order > 'J R2@W`]]  
class holder; Mp=2}d%P  
template <> HZBU?{  
class holder < 1 > l0Myem v?z  
  { Cx$M  
public : <szD"p|K  
template < typename T > nJJ9>#<g$  
  struct result_1 Nf0'>`/  
  { %vjLw`  
  typedef T & result; Mg H,"G  
} ; \%nFCK0  
template < typename T1, typename T2 > `8Y& KVhu  
  struct result_2 +*2wGAT  
  { o9)pOwk7;  
  typedef T1 & result; Y>KRI2](<  
} ; ]C |Zs=5  
template < typename T > ng]jpdeA  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const MWv_BXQ  
  { s#,~Zb=  
  return (T & )r; [h "*>J{  
} yc.Vm[!  
template < typename T1, typename T2 > UGuEZ-r  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const V[f-Nj Kf  
  { +u%^YBr  
  return (T1 & )r1;  lv_|ws  
} K!/"&RjW.  
} ; Z:3N*YkL  
oQgd]| v  
template <> 1O bxQ_x  
class holder < 2 > Sa!r ,l  
  { ]3@6o*R;  
public : pkjf5DWp  
template < typename T > I@VhxJh  
  struct result_1 iB[>uW  
  { tlw$/tMa  
  typedef T & result; 7cx~?xk <m  
} ; kTG4h@w  
template < typename T1, typename T2 > 6X(Yv2X&4%  
  struct result_2 1JIL6w_  
  { ("{JNA/  
  typedef T2 & result; <vx/pH)f  
} ; B .p&,K  
template < typename T > l6Hu(.Ls;j  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const +g_+JLQ  
  { R<VNbm;  
  return (T & )r; 8H4"mxO  
} Jx ;" @  
template < typename T1, typename T2 > o:kiIZ]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Fy|tKMhnc  
  { T9r"vw  
  return (T2 & )r2;  :[:5^R  
}  6e,|HV  
} ; D>9~JHB  
tx}} Kd  
J(*q OGBD  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 fj X~"U  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ZD{%0 uh  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: +]|aACt]  
hzIP ?0^E  
return l(i, j) = r(i, j); {@Y|"qIN  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) h8;B+#f`  
6~8A$:  
  return ( int & )i; UW7*,Bq  
  return ( int & )j; 5Hvg%g-c  
最后执行i = j; :TU;%@7  
可见,参数被正确的选择了。 %M{qr!?uj  
z-|gw.y  
pKDP1S# <  
8Xpf|? .  
K8NoY6  
八. 中期总结 u"IYAyzL  
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: j .Ro(0%  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ~m^.&mv3/  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ~ZeF5  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor (9:MIP  
6@pP aq6  
xW@y=l Cu  
`ER">@&  
O+I\Q?   
!mNXPqnN  
九. 简化 m&/{iCwp  
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。 9"mOjL  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ;V(- ;O  
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: 8 wGq:@# =  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 vK2sj1Hzr  
  +-*/&|^等 ~l$u~:4Ob  
2. 返回引用。 nR)/k,3W  
  =,各种复合赋值等 1e`/N+6u  
3. 返回固定类型。 x`8rR;N!  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) H..g2;D  
4. 原样返回。 P3|_R HIb  
  operator, 4\'1j|nS[  
5. 返回解引用的类型。 pG?AwB~@n  
  operator*(单目) l`9<mL  
6. 返回地址。 SS?^-BI  
  operator&(单目) &phers  
7. 下表访问返回类型。 /BB(riG  
  operator[] ^VsX9  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ~!( (?8"  
  operator<<和operator>> +2%ih !  
lSv?!2  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 XWH{+c"  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Il(p!l<Xz#  
>hqev-   
template < typename Left > AR9D;YfR~  
struct value_return j)4:*R.Z]  
  { +_Nr a  
template < typename T > =zw=J p  
  struct result_1 ~jdvxoX-  
  { a12Q/K  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; m0xL'g6F  
} ; 6*`KC)a  
6 &~8TH  
template < typename T1, typename T2 > qEvHrsw},  
  struct result_2 \lj.vzD-A  
  { r* #ApM"L  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; .!uXhF'  
} ; *_G(*yAe(  
} ; @Qw~z0PE<l  
{"X n`@Y  
b~;gj^  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait [RtTi<F^  
+<5q8{]Pk  
下面我们来剥离functor中的operator() ,&>LBdG`  
首先operator里面的代码全是下面的形式: %LBa;M  
S/ YT V  
return l(t) op r(t) j#^EZ/  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) O$QtZE61  
return op l(t) kev|AU (WX  
return op l(t1, t2) 6H+'ezM  
return l(t) op Rf*we+  
return l(t1, t2) op RTN?[`  
return l(t)[r(t)] l1(6*+  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] X}T/6zk  
*'5 )CC  
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: A-5xgp,  
单目: return f(l(t), r(t)); /Y=Cg%+  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); f4A;v|5_  
双目: return f(l(t)); ?f@g1jJP  
return f(l(t1, t2)); DONXq]f:,"  
下面就是f的实现,以operator/为例 ~)!yl. H  
~)5NX 4Po  
struct meta_divide 8<BYAHY^  
  { #-76E  
template < typename T1, typename T2 > vW`Dy8`06  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) "B18|#v  
  { ,;3#}OGg  
  return t1 / t2; }yQ&[Mt  
} P2y`d9,Q  
} ; l=EnK"aU  
=T_E]>FF9  
这个工作可以让宏来做: UQq ,Xq  
YU=Q`y[k  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ >R9Q|   
template < typename T1, typename T2 > \ +tsF.Is!t  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; _5<d'fBd  
以后可以直接用 GyU9,>|~T  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) XO[S(q  
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 HEqTlnxUu  
(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。。。) R8[l\Y>Ec  
?HD(EGdx  
c6v@6jzx0Y  
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 &(M][Uo{|'  
-D=J/5L#5  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > _=,\uIrk  
class unary_op : public Rettype ,1xX`:  
  { #cHH<09 rl  
    Left l; 9o)sSaTx=  
public : UoD S)(i  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} A0mj!P9  
6"3-8orj   
template < typename T > MNC=r?  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const QaAA@l  
      { 0r<?Ve  
      return FuncType::execute(l(t)); 4:umD*d 3E  
    } hw2'.}B"(  
*\#/4_yB}  
    template < typename T1, typename T2 > z{wW6sgPr  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const h%4aL38  
      { UA>3,|gV1  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); O} #Ic$38  
    } _H{6{!=y  
} ; &,v- AL$:Q  
#}M\ J0QG  
-DVoO2|Dv  
同样还可以申明一个binary_op Iax-~{B3AY  
3H^0v$S  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 9Hu;CKs  
class binary_op : public Rettype 6XP>qI,AJ  
  { Za[ ?CA  
    Left l; T]er_n  
Right r; Y"{L&H `  
public : Q!9  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} GtuA94=!V&  
<v=$A]K  
template < typename T > jF$bCbAUce  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const HZASIsl  
      { !+UU[uM  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); %wFz4 :  
    } } Z/[ "  
m&PfZ%'[  
    template < typename T1, typename T2 > HbI'n,+  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &9+]{jXF  
      { "U"phLX  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 1;*4y J2  
    } *&vlfH  
} ; tG7F!um(  
Cy frnU8g  
Y9 /`w@"v  
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 $#z-b@s=B  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ndmsXls  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) H]P*!q`Ko  
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。 bcR";cE  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! x/pX?k  
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。。。 @~z4GTF9i  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 oW5Ov  
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) 2jVvK"C  
下面是修改过的unary_op 8|LU=p`y'  
!.G knDT  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > K/YXLR +  
class unary_op e**<et.  
  { \y(ZeNs  
Left l; *@VS^JB  
  <.Dg3RH  
public : @+6cKP  
'uW&AD p  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} %{|67h  
%p(X*mVX  
template < typename T > { v  [  
  struct result_1 ` t>A~.f  
  { h]]B @~  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; DO 0  
} ; y]okOEV0  
o zMn8@R  
template < typename T1, typename T2 > )GKY#O09x9  
  struct result_2 &R))c|>OT&  
  { 0<XxR6w  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; eJ0Xfw%y%T  
} ; 9'=ZxV  
/,yRn31[  
template < typename T1, typename T2 > U+Vb#U7;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const KJ7-Vl>  
  { -uN M_|MO  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); $!vK#8-&{  
} O'{g{  
z.~jqxA9  
template < typename T > _7;D0l  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const cl'wQ1<:   
  { 4iv&!hAc;  
  return OpClass::execute(lt(t)); p Le[<N  
} S "/-)_{  
@e-2]z  
} ; qi['~((  
d5"rCd[  
&bigLe  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug !E6Q ED"  
好啦,现在才真正完美了。 iB}*<~`.Eg  
现在在picker里面就可以这么添加了: :W9a t  
%us#p|Ya  
template < typename Right > bZ#5\L2  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const G8.nKoHv7x  
  { 2;x+#D8  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 92ngSaNC  
} 9w6 uoM  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 HLCI  
NFPWh3),f  
D,()e^o  
z<_a4 ffR  
Svdmg D!  
十. bind *6G@8TIh  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 `i!fg\qnK  
先来分析一下一段例子 }nptmc  
[ @2$W?0i  
J$d']%Dwb  
int foo( int x, int y) { return x - y;} "y60YYn-#J  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 dsg-;*%  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Bh&dV%'  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 RN$>!b/  
我们来写个简单的。 0]zMb^wo  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ?XV3Y3  
对于函数对象类的版本: fX2OH)6U  
TiR00#b  
template < typename Func > 6`X}Z'4.Ox  
struct functor_trait B=%x#em  
  { i.^:xZ  
typedef typename Func::result_type result_type; DPkH:X  
} ; W\<HUd  
对于无参数函数的版本: -e>Z!0  
_M^^0kf  
template < typename Ret > MY^o0N  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ght3#  
  { ZZ T 9t#~  
typedef Ret result_type; nX\mCO4T  
} ; X]o"vx%C  
对于单参数函数的版本: ErgWsAw-  
,N nh$F  
template < typename Ret, typename V1 > L2wX?NA  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > nFWiS~(#sW  
  { "x nULQK  
typedef Ret result_type; Zy.3yQM9i  
} ; u\"/EaQ{  
对于双参数函数的版本: [Zzztn+  
SM1L^M3)  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > qlnA7cK!  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >  y(#6nG@S  
  { o' v!83$L  
typedef Ret result_type; yivWT;`  
} ; ~SmFDg$/m  
等等。。。 xu{VU^'Y  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy fWb+08}C  
^Pah\p4bj  
template < typename Func > +~=j3U  
struct func_return 7u rD  
  { c&Eva  
template < typename T > D;*cy<_K8  
  struct result_1 c`/=)IO4%  
  { uKj(=Rqq  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; KzJJ@D*4M]  
} ; abCxB^5VL  
suYbD!`(  
template < typename T1, typename T2 > 'Hs*  
  struct result_2 4?bvJJuf)  
  { *_P'>V#p  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; $sUn'62JlU  
} ; F)Z9Qlo  
} ; u \<APn  
k3KT':*  
sXNb  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 -8R SE4)  
!R gj'{  
template < typename Func, typename aPicker > mD|Q+~=|e  
class binder_1 dK0H.|  
  { D6"d\F m<  
Func fn; t<j_` %`8  
aPicker pk; L}'^FqO[IW  
public : P]OUzI,  
LFr$h`_D5  
template < typename T > 9M ;Y$Z  
  struct result_1 M?o_J4  
  { `~=NBN=tiL  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; zbGZ\pz  
} ; /8<c~  
S]Di1E^r;_  
template < typename T1, typename T2 > 6urU[t1  
  struct result_2 6'.)z ,ts  
  { E25w^x2  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; P,(_y8  
} ; g++-v HD  
EEo I|  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} }%<_>b\  
9XhH*tBn7(  
template < typename T > &pR 8sySu  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]EUQMyR  
  { mx}4iO:Xp  
  return fn(pk(t)); >_G'o  
} 8TK*VOf`  
template < typename T1, typename T2 > {oR@'^N  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `M(st%@n  
  { !w@i,zqu  
  return fn(pk(t1, t2)); h%NM%;"H/  
} "@|rU4Y  
} ; t;-F]  
X[f)0w%  
c-!3wvt)  
一目了然不是么? B(5>H2  
最后实现bind <M}O&?N 8x  
#{^qBP[  
g#Ta03\  
template < typename Func, typename aPicker > y y[Y=  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) YU!s;h  
  { -yTIv* y  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ,oPxt  
} ledr[)  
|`s:&<W+kp  
2个以上参数的bind可以同理实现。 N R 4\TU  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 Aon.Y Z  
CS5[E-%}T=  
十一. phoenix -WR<tkK  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 2;J\Z=7  
[7g-M/jvY  
for_each(v.begin(), v.end(), FC||6vJth  
( N9y+P sh  
do_ W-Vc6cq  
[ K5t.OAA:  
  cout << _1 <<   " , " '#e T  
] H SGz-  
.while_( -- _1), ,A)Z .OWOq  
cout << var( " \n " ) ET 0(/Zz  
) -YmIRocx  
); jzZ]+'t  
8OO[Le]1  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: U0srwt97S  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor &\Lu}t7Ru  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ZLPj1L  
那么我们就照着这个思路来实现吧: c@)?V>oe  
%+<1X?;,Fq  
#};Zgixo$  
template < typename Cond, typename Actor > };EB  
class do_while jW-;Y/S  
  { 412E7   
Cond cd; DyA /!%g  
Actor act; ]mUt[Yy:z  
public : fny6`_O  
template < typename T > M)AvcZNs  
  struct result_1 h@\HPYi#.  
  { b!`Ze~V  
  typedef int result_type; r .6?|  
} ; ,?Zy4-  
53pT{2]zAi  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} s.n:;8RibP  
qDz[=6BF  
template < typename T > x; -D}#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }UQ,B  
  { @LDs$"f9=  
  do " vc4QH$  
    { SBf=d<j 1)  
  act(t); X8?@Y@  
  } IiE^HgM  
  while (cd(t)); DUH_LnHw)  
  return   0 ; Q9B!0G.-bs  
} V0&7MY*  
} ;  6pfkv2.}  
&GvSgdttv  
~l{Qz0&  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). oDJ &{N|  
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。 ! hEZV&y  
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。 nZc6 *jiz  
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。 m_BpY9c]5  
下面就是产生这个functor的类: 7Kb&BF|Q  
C8)Paop$  
]=I2:Rb  
template < typename Actor > ,dw\y/dn  
class do_while_actor {;zHkmx  
  { o@]n<ZYo  
Actor act; _x#y   
public : TXS`ey  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 3>73s}3  
L~by`q N_  
template < typename Cond > jG)66E*"  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 0Zo><=  
} ; vv<\LN0  
p9mGiK4!  
Q)qJ6-R|HD  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 nn$^iw`  
最后,是那个do_ #o9CC)q5G  
ITi#p%  
!|]k2=+I  
class do_while_invoker ,Mi'NO   
  { /BvMNKb$$  
public : D`X<b4e8/  
template < typename Actor > #F2DEo^0  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const burSb:JF  
  { kM=&Tfpj  
  return do_while_actor < Actor > (act); 6Yt3Oq<U  
} NLYf   
} do_; pS7y3(_  
61OlnmvE  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Gl45HyY_  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 I,,SR"  
最后来说说怎么处理break和continue 5J&Gc;  
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。 _5O~ ]}  
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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