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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ;g+]klR!  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 NO2(vE  
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, 6Cv.5V hx  
gqfDa cDJL  
P\AqpQv  
>'b=YlUL  
  class filler ]ENK8bW  
  { Bd&`Xfebj  
public : {~'H  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} {n&Uf{  
} ; H O*YBL  
Ys3uPs  
_~&9*D$ {>  
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: lL0M^Nv  
 R%"K  
ugLlI2 nJ  
JNi=`X&A  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ]Lm'RlV  
>g}G}=R~3  
4-^[%&>}  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 )+EN$*H  
TH:W#Ot  
50$W0L$  
A gWPa.'3  
二. 战前分析 $FX,zC<=  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 R\O.e  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 vFhz!P~  
(>7>3  
"@yyXS r  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); E ]f)Os$  
  /* --------------------------------------------- */ !MV@) (.  
vector < int *> vp( 10 ); gKi{Y1  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); {dzoEM[ 1s  
/* --------------------------------------------- */ v"!4JZ%K  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ;gB`YNL  
/* --------------------------------------------- */ qZ+H5AG2  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ?obm7<  
  /* --------------------------------------------- */ +@:L|uFU  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 8ObeiVXf)  
/* --------------------------------------------- */ r*XLV{+4  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); J ^ G  
uQ3[Jz`y  
6q/ ?-Qcy  
[Qj;/  
看了之后,我们可以思考一些问题: $NG++N  
1._1, _2是什么? Z :nbZHByh  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 Adx`8}N8  
2._1 = 1是在做什么? i$uN4tVKT  
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。 5kMWW*Xtf  
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。 y7lWeBnC  
a`c:`v2o  
;rHO&(h-  
三. 动工 =RsXI&&vh  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 'i|rj W(  
m_7 nz!h  
<02m%rhuW  
5V5w:U>_z  
template < typename T > D4u% 6R|F  
class assignment  $xgBKD  
  { wCKj7y[  
T value; P'$ `'J]j  
public :  9A$m$  
assignment( const T & v) : value(v) {} cgT  
template < typename T2 > !0}\&<8/m  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } osP\D iQ  
} ; 5iX! lAFJ  
~Y!kB:D5;~  
EbQa?  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 #"*e+.j[;  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment [(mlv42"  
;;U :Jtn2  
{6Au3gt/  
zJN7<sv  
  class holder Y] g?2N=E  
  { +9A\HQ|22  
public : CI7A# 6-  
template < typename T > c-4STPNQi  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 0 p uY"[c  
  { P 7D!6q  
  return assignment < T > (t); ,_ 2x{0w:>  
} K7)kS  
} ; L"(4R^]  
k!L@GQ  
7<\C ?`q"  
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: b1?xeG#  
\IM4Z|NN"  
  static holder _1; 8At<Wic  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ?h8{xa5b  
TLa]O1=Bf.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Sm{>rR  
而不用手动写一个函数对象。 P ,mN >  
$iw%(H  
^"8wUsP  
VR? ^HA9  
四. 问题分析 _.)eL3OF  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 r?$ ?;%|C  
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。 5jcte< 5I_  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 N@T.T=r  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 rS XzBi{  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 UK[v6".^h  
RVw9Y*]b  
五. 问题1:一致性 a:STQk V  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| c,\i"=!$  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 0ezYdS~o  
E2wz(,@  
struct holder ;t#]2<d*  
  { u,. 3  
  // o2H1N~e#c  
  template < typename T > a}yXC<}$  
T &   operator ()( const T & r) const kma?v B  
  { %|W.^q  
  return (T & )r; +~zXDBS9  
} 3INI?y}t   
} ; m` AK~O2  
*~XA'Vw!  
这样的话assignment也必须相应改动: 6 ,ANNj  
22hSove.  
template < typename Left, typename Right > JAc_kl{4O  
class assignment 5N$E()m$  
  { k`KGB  
Left l; IIFMYl gF  
Right r; 4<,|*hAT  
public : Tb;d.^  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} XKOUQc4!R  
template < typename T2 > Xf'=+f2p  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } +FG$x/\*0  
} ; w42OF7f  
I5ss0JSl/  
同时,holder的operator=也需要改动: x+5k <Xi}  
{Bvj"mL]j  
template < typename T > iO w3MfO  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const +>^7vq-\'  
  { q-$`k  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Pf_F59"  
} 5i6 hp;=  
g:ErZ;[  
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。 rM}0%J'  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 R@ Y=o].2  
l U]un&[N  
return l(rhs) = r; vE, 37  
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~,23wP1  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: w?vVVA  
nt1CTWKM8^  
template < typename Tp > bKVj[r8D~  
class constant_t =s97Z-  
  { k8nLo.O  
  const Tp t; ITJ q  
public : $o?@ 0  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 8OhDjWVJ  
template < typename T > Ds8 EMtS  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const FyL_xu\e  
  { H[Q_hY[>V  
  return t; ^H'a4G3  
} ;oO v/3  
} ; a~LC+8|JW  
we7c`1E  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 =1;=  
下面就可以修改holder的operator=了 ;$j7H&UNQj  
,{eU P0]  
template < typename T > !/{+WHxIr|  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const uwIc963  
  { .ae O}^  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); dj6*6qX0'^  
} <-Bx&Q  
)u ?' ;  
同时也要修改assignment的operator() oS,I~}\kQ  
,.IEDF<&  
template < typename T2 > %bXtKhg5eJ  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } .3pbuU  
现在代码看起来就很一致了。 U_yE& 6 T  
m#H3:-h,  
六. 问题2:链式操作 cTZ.}eLh  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 n}-3o]ku  
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。  r}_c  
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。 N6oq90G  
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。 SU_SU".  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct [|`U6 8}u  
<oMUQ*OtV  
template < typename T > uZKP"Oy  
struct result_1 nx":"LFI  
  { he3SR @\T  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; xh@-g|+g  
} ; g\oSG)  
eEc4bVQa  
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: eHg3}b2r  
M<?Q4a'Q  
template < typename T > Wk;5/  
struct   ref w[Gh+L30=5  
  { Q'B6^%:<~  
typedef T & reference; >"X\>M`"  
} ; H/F+X?t$0  
template < typename T > U$&hZ_A  
struct   ref < T &> P3tx|:gV  
  { DLPUqKL]  
typedef T & reference; 9|' B9C  
} ; Z-=YM P ]Q  
jLg@FDb~  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:   \J^  
DLE8+NV8   
template < typename T > ,0$)yZ3*3,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const UnWW/]E  
  { [jx0-3s:X  
  return l(t) = r(t); Zwt;d5U  
} ihL/n  
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。 r WtZj}A  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 uw\1b.r'B  
6w3R'\9  
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 vP!GJX &n5  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: VUU]Pu &  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 X##1! ad  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 _=6 rE  
最后的布局是: 6bc3 37b  
                Add k4J8O3E  
              /   \ >r5P3G1  
            Divide   5 Lr;(xw\['  
            /   \ |8_JY2 R  
          _1     3  /RZR}  
似乎一切都解决了?不。 5vzceQE}  
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。 !#ri5{od  
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。 >>dm }X  
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: ~Z/ ^c,[:  
}'"Gr%jf(  
template < typename Right > Qq-"Cg@-/  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const S&nxok`e^  
Right & rt) const }]1BO  
  { .@ C{3$,VG  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); HY;o ^drd  
} =]R3& ]#n  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 <<A`aU^fX  
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。 jo +w>  
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。 PQW(EeQ  
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。 iL{M+Ic  
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。 @xsP5je]  
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? $$Vt7"F  
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: ?{"mP 'dD  
Dz=k7zRg"  
template < class Action > G}@#u9  
class picker : public Action PALl sGlf  
  { cR-~)UyrO  
public : pb60R|k  
picker( const Action & act) : Action(act) {} .N4  
  // all the operator overloaded E{xVc;t  
} ; <<9Va.  
M_ 0zC1  
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。 R)?{]]v  
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: QlFZO4 P3|  
Uv_N x10  
template < typename Right > C`rLj5E%  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const "o!{51!'  
  { M x5`yT7  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); - N>MBn  
} q+SD6qM  
h)lPi   
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > &WXY'A=  
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。 "Y`3DxXz  
fjo{av~]y  
template < typename T >   struct picker_maker wCMQPt)VS  
  { TG48%L  
typedef picker < constant_t < T >   > result; LVIAF0kX  
} ; P47V:E%  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > e[u?_h  
  { e/_C  
typedef picker < T > result; v1U?&C  
} ; VO3pm6r5  
ubMOD<  
下面总的结构就有了: dBsX*}C  
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。 psh^MX)Q  
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。 5cr(S~Q;  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 72W,FU~OD  
至此链式操作完美实现。 A*h{Lsx;  
)O+}T5c=  
iq#b#PYA  
七. 问题3 h-a!q7]l  
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。 zr v]  
|rw%FM{F  
template < typename T1, typename T2 > Xy,lA4IP  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const DF]9@{  
  { ^Jp&H\gI.  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); c'6g*%2k  
} M6 9 w-  
Kemw^48ts  
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: l:;PXy6)  
p;)"  
template < typename T1, typename T2 > j| Wv7  
struct result_2 A , CW_  
  { O-]mebTvw  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;  %R#L  
} ; c5q9 LQ/  
[L`ZE*z  
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? JTqDr  
这个差事就留给了holder自己。 r;9 r!$d  
    # ?1Sm/5k`  
!IU.a90V  
template < int Order > .M,RFC  
class holder; T lAR.cV  
template <> &wd;EGGT!q  
class holder < 1 > m42T9wSsx  
  { g,`A[z2  
public : ,y4I[[  
template < typename T > ~AY N  
  struct result_1 :.(;<b<\  
  { M7f;Pa  
  typedef T & result; nKR{ug>I)  
} ; NW~z&8L  
template < typename T1, typename T2 > I`[i;U{CK  
  struct result_2 UT~a &u  
  { Z nFi<@UB)  
  typedef T1 & result; #QCphhG  
} ; {NpM.;  
template < typename T > j R=s#Xz  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const $'W}aER  
  { 2._X|~0a  
  return (T & )r; 5<I   
} #T`t79*N  
template < typename T1, typename T2 > 4'W'}o|{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const yx V:!gl  
  { 2|\A7.  
  return (T1 & )r1; =to=8H-  
} N@B9 @8h  
} ; |AZg*T3:W  
/iG*)6*^k  
template <> 5cx#SD&5/  
class holder < 2 > 2VW}9O  
  { s  {^yj  
public : dr4Z5mw"E  
template < typename T > No2b" G@  
  struct result_1 }b1cLchl  
  { >#ZUfm{k$  
  typedef T & result; $d?.2Kg  
} ; `y#UJYXQE  
template < typename T1, typename T2 > 1+?^0%AC  
  struct result_2 54zlnM$  
  { );-~j  
  typedef T2 & result; 8p[)MiC5W^  
} ; +{sqcr1G  
template < typename T > % `Z! 4L  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ~  T>U  
  { -G6U$  
  return (T & )r; +iOKbc'  
} VK@!lJ u!  
template < typename T1, typename T2 > C]Q8:6b  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const FVh U^  
  { I%urz!CNE*  
  return (T2 & )r2; ]qhPd_$?D'  
} Haqm^Ky$  
} ; 3_A *$  
4@xE8`+b G  
G@j0rnn>B  
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> >。 |JCU<_<  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: (5\N B0  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: P;4w*((} ~  
w3$   
return l(i, j) = r(i, j); R :B^  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) qx%}knB  
:6%Z]tt  
  return ( int & )i; 2;w*oop,O  
  return ( int & )j; (W}bG>!#Q8  
最后执行i = j; ;J7F J3n  
可见,参数被正确的选择了。 JchSMc.9  
;| 1$Q!4  
 W%\C_  
<_Q1k>  
}V\N16f  
八. 中期总结 -lv)tHs<  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 1@$Ko5  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 )m. 4i=X  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 qgrg CJ  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 7F'`CleU  
{p,]oOq\  
)+fh-Ui  
}}<z/zN&^  
aM;W$1h  
/7 Cn(s5o  
九. 简化 }1rm  
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。 VH:]@x//{  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 GAAm0;  
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: HJY2#lSha6  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 0#MqD[U(  
  +-*/&|^等 %'T #pz  
2. 返回引用。 ,GgAsj: K  
  =,各种复合赋值等 &zo|Lfe  
3. 返回固定类型。 dh $bfAb  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) nqf,4MR  
4. 原样返回。 qcT'nZ:  
  operator, Mec5h}^  
5. 返回解引用的类型。 !*OJ.W&  
  operator*(单目) `[n(" 7,  
6. 返回地址。 m1*O0Tg]"  
  operator&(单目) F,'exuZ  
7. 下表访问返回类型。 ?y!E-&  
  operator[] \!ej<T+JR>  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 9 '2_  
  operator<<和operator>> 0c#/hFn  
aT`%;i^  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 <Z/x,-^*<  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: +U3m#Y)k  
vz!s~cAt  
template < typename Left > \oZ5JoO  
struct value_return J^g!++|2P  
  { T|6a("RL  
template < typename T > T'b_W,m~,u  
  struct result_1 /QJ?bD#a  
  { FeTL&$O  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; D~\$~&_]=  
} ; &EnuE0BD  
1&U>,;]*  
template < typename T1, typename T2 > GbaEgA'fa  
  struct result_2 *~x/=.}  
  { pLzk   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 5hy""i  
} ; Dv/WE>?Aw  
} ; -Zz$~$  
'uxX5k/D@t  
Ck|8qUz-  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 'u1?tQ=gmk  
c?,i3s+2Y  
下面我们来剥离functor中的operator() 4tS.G  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ez6EjUk  
;y2/-tL?  
return l(t) op r(t) Zc`BiLzrIG  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) S9",d~EM  
return op l(t) E3iW-B8u8  
return op l(t1, t2) 4BKI-;v$  
return l(t) op )6J9J+%bi  
return l(t1, t2) op ut I"\1hQ  
return l(t)[r(t)] =HlQ36;*  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] CtSl  
L-k@-)98  
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: & J2M1z%  
单目: return f(l(t), r(t)); [F6U+1n8e  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Uh):b%bS;J  
双目: return f(l(t)); HI11Jl}{  
return f(l(t1, t2)); 2mGaD\?K  
下面就是f的实现,以operator/为例 %eO0w a$a  
M!XsJ<jN/  
struct meta_divide k-{<=>uM  
  { PJL=$gBgKk  
template < typename T1, typename T2 > gY8>6'~mS  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ?TKRjgW`@_  
  { 2P@sn!*{1  
  return t1 / t2; e8#h3lxJ`  
} Gvr@|{k  
} ; R'@9]99  
_zwG\I|Q  
这个工作可以让宏来做:  VN\W]jT  
aN8|J?JH  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ZGKu>yM  
template < typename T1, typename T2 > \ 4QIX19{"  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; T"DlT/\  
以后可以直接用 T, )__h  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) %*0^0wz  
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 <yNM%P<Oy  
(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。。。) m1M t#@,$  
ZWKg9%y7  
''\O v  
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 s pp f  
9#MBaO8_"  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 75/(??2  
class unary_op : public Rettype jT]0WS-b  
  { \Yc'~2n  
    Left l; s)6U_  
public : e3nYbWBy]  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} )E-inHD /  
<#u=[_H  
template < typename T > 2;DuHO1  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A Sk|A!  
      { iA'lon  
      return FuncType::execute(l(t)); 1]@}|  
    } pH"#8O&  
HoRg^Ai?\  
    template < typename T1, typename T2 > j)/nKh4O  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #AL=f'2=f  
      { GycSwQ ,  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); \%f q  
    } pu 7{a  
} ; hPUYyjXPB  
1+jAz`nA:T  
WSp  
同样还可以申明一个binary_op gT0BkwIV  
JNt^ (z  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > T>2[=J8U  
class binary_op : public Rettype }NzpiY9  
  { di6QVRj1  
    Left l; HUv/ ~^<  
Right r; 7BK0}sxO  
public : #xQr<p$L6  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} / zB0J?  
D(AXk8Vub  
template < typename T > i+S) K  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Jrti cK$  
      { QxVq^H  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); !Wy6/F@Z  
    } k@f g(}6  
|"/8XA  
    template < typename T1, typename T2 > x7:s]<kE  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const gcPTLh[^Er  
      { 1 u| wMO  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); =|3ek  
    } (Pf+0,2  
} ; Mc09ES  
0?\Zm)Q~(  
4'g;TI^  
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 >VP= MbN  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 E*V`":efS  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) K9$>Yxe|  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 5NS[dQG5  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 2 Ga7$q  
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。。。 "a ueL/dgN  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 \>:CvTzF  
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) -:2$ %  
下面是修改过的unary_op e vrXo"3  
 -xSA  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ?Z Rs\+{vG  
class unary_op  [F0s!,P  
  { T>}5:,N~  
Left l; 8+a4>8[M  
  NdtB1b  
public : Q&wB$*u  
dv8>[#  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} I/d&G#:~  
xy5lE+E_U  
template < typename T > @ezH'y-v  
  struct result_1 D7lK30  
  { x(hE3S#+  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; _/uFsYC  
} ; 5R'TcWf#W  
BSYzC9h`  
template < typename T1, typename T2 > //T>G_1  
  struct result_2 rR9|6l 3  
  { ]h>_\9qO  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  ud xZ0  
} ; !/}O>v~o  
@hJ%@(  
template < typename T1, typename T2 > W3IpHV  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ),UX4%K=  
  { r\b3AKrIN  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); [s"O mAy4  
} lsNrAA%m  
]l1\? I  
template < typename T > ;i Fz?d3;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const U7 `A497Z  
  { mz @T  
  return OpClass::execute(lt(t)); M)eO6oX|  
} !n* +(lZ  
*+j* {>E  
} ; V.O(S\  
PJ]];MQ  
G?E oPh^m  
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 ~i~7 n a|  
好啦,现在才真正完美了。 v}1QH  
现在在picker里面就可以这么添加了: 5jd,{<  
b~'"^ Bts*  
template < typename Right > `S6x<J&T\/  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const jp0<pw_  
  { <\NY<QIwFw  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 5Yl <h)1  
} 2.%.Z_k)  
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[6:p2u  
x$1]M DAGb  
t.laO. 3  
R{ a"Y$  
@&X|5p"[g  
十. bind g=QDu7Ux  
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。 8g&? Cc  
先来分析一下一段例子 A9wh(P0\  
Zn ''_fjh  
fjU8gV  
int foo( int x, int y) { return x - y;} |QU <e  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 :/ Q   
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3  /% M/  
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。 l y(>8F  
我们来写个简单的。 c&AygqN  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: !{^PO <9  
对于函数对象类的版本: %@.v2 cT  
f ` R/ i  
template < typename Func > 1UE6 4Kl:S  
struct functor_trait #)C[5?{SNq  
  { gLy&esJl1  
typedef typename Func::result_type result_type; ](&{:>RNJ  
} ; ynE)Xdh  
对于无参数函数的版本: M7@2^G]p  
K?BOvDW"`  
template < typename Ret > ~} ,=OF-b  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ]=>F.GE  
  { (H ->IV  
typedef Ret result_type; H^s<{E0<  
} ; prTw'~(B  
对于单参数函数的版本: MM (xk  
T3k#VNH  
template < typename Ret, typename V1 > ZuS0DPS`L  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > aFS,GiB  
  { cVv;Jn  
typedef Ret result_type; (=* cK-3  
} ; yuat" Pg  
对于双参数函数的版本: >_|O1H./4  
qI~xlW  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > rEv$+pP  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > PfC!lI BU  
  { rvXWcu-"  
typedef Ret result_type; SjwyLc  
} ; P!+'1KR  
等等。。。 :'~ Y  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy fjs [f'L  
;|vpwB@B  
template < typename Func > QlO0qbG[y  
struct func_return 7z!tKs"TMT  
  { HN&Z2v   
template < typename T > Aq0S-HKF  
  struct result_1 Gu2P\I2zx  
  { l zYnw)Pv  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ni<A3OB  
} ; /+\uqF8F  
n~A%q,DmF  
template < typename T1, typename T2 > 2\7`/,U6  
  struct result_2 !+L/Khw/ C  
  { A7%:05  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; +YqZ ((  
} ; {`K m_<Te!  
} ; ~ ; -! n;  
)FpZPdN+h  
q.2ykL  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ; =X P&  
~wJFa'2  
template < typename Func, typename aPicker > !!`!|w  
class binder_1 l&?}hq^'Dn  
  { )e a:Q?  
Func fn; 7D!u1?]d{  
aPicker pk; 4)U.5FBk )  
public :  }(1JaG  
s;64N'HH  
template < typename T > -eN\ !  
  struct result_1 ^Nmg07_R  
  { Up,vD)tG  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; dO4{|(z  
} ; Oh'Y0_oB>  
aEWWFN  
template < typename T1, typename T2 > ,;(PwJe  
  struct result_2 N9vP7  
  { qHP78&wUx  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; yq NzdzX  
} ; L30$%G|  
&d5ia+ #  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} mGGsB5#w>  
9M1d%jT  
template < typename T > W~p/,HcM  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,I_^IitN  
  { Ns[ym>x#2  
  return fn(pk(t)); WN_pd%m  
} Pw;!uag  
template < typename T1, typename T2 > ^4`Px/&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const cPU/t kc  
  { h?FmBK'BAd  
  return fn(pk(t1, t2)); o`q_wdy?  
} ]<q[Do8k  
} ; *L'>U[Pl7  
K.z64/H:  
SY^dWLf  
一目了然不是么? V]vc(rH  
最后实现bind =pk)3<GwF  
't9hXzAfW  
o,!T2&}  
template < typename Func, typename aPicker > =l0Jb#d  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) v^_mFp-}\  
  { B-T/V-c7  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); RNhJ'&SYs  
} ]+m/;&0  
PGARXw+  
2个以上参数的bind可以同理实现。 F1Hh7 F  
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。 M!tXN&V]  
<6G1 1-K  
十一. phoenix D Kw*~0  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ;9}pOzF1q  
_%x4ty  
for_each(v.begin(), v.end(), f5GdZ_  
( iK IOh('G  
do_ brZ sA Q+k  
[ $L2%u8}8:  
  cout << _1 <<   " , " s-7RW  
] "9bN+1[<  
.while_( -- _1), zP;cTF(C  
cout << var( " \n " ) PDLpNTBf  
) rJo"fx  
); QERU5|.wc  
eJo3 MK  
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: x+@&(NMP5  
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 \Fe_rh  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 3F#+~^2  
那么我们就照着这个思路来实现吧: '/I:^9  
0'r%,0  
D)brPMS:o  
template < typename Cond, typename Actor > s ncIqsZ  
class do_while }elH75[64  
  { Z h/Uu6  
Cond cd; gs W0  
Actor act; G3G6IP  
public : e\b`n}nC  
template < typename T > V >,Z-&.%  
  struct result_1 pU!o7>p  
  { 8:.nEo'  
  typedef int result_type; jb /8?7  
} ; ?v-1zCls  
Se!)n;?7Sw  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} t+nRw?Z  
|7^^*UzSK:  
template < typename T > 3g~^LZ66  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const QI_59f>  
  { p[2GkP  
  do kHJ96G  
    { 7);:ZpDv%L  
  act(t); t!_x(u  
  } 1IgHc.s  
  while (cd(t)); A{<xc[w;p  
  return   0 ; 'xFYUU]#T^  
} &gc `<kLu  
} ; $gMCR b,  
iQ^: ])m>  
=w<v3wWN4  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 5% nt0dc  
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。 l oqvi  
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。 NfE.N&vI_c  
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。 c#b:3dXx9  
下面就是产生这个functor的类: *(cU]NUH_  
!ax;5@J  
ad!(z[F'Y  
template < typename Actor > H:a|x#"  
class do_while_actor CsSp=(  
  { ?kt=z4h9(  
Actor act; sXl ??UGe  
public : ][Y^-Ak1  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ke/_k/  
GoE#Mxhxo  
template < typename Cond > yZSvn[f  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ~"ONAX  
} ; {TZE/A3D,  
 }sMW3'V  
rbk<z\pc  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ZHy><=2  
最后,是那个do_ =sQ(iso%f  
7unA"9=[4V  
i=QqB0  
class do_while_invoker |#TXE|#ux  
  { K="I<bK  
public : p[YWSjf  
template < typename Actor > &]nd!N  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const sT<{SmBF  
  { j%M @#  
  return do_while_actor < Actor > (act); xQz#i-v  
} A9BxwQU#  
} do_; |vy]8?Ak  
v#=ayWgk  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? + x_ wYv  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 \:sk9k  
最后来说说怎么处理break和continue k.Zll,s  
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。 |h1^G v  
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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