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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda R*|y:T,H  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 t6(LO9Qc  
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, [H<![Z1*r  
OGpy\0%  
">_<L.,I  
bFD vCF  
  class filler @ qy n[C  
  { q~]S5  
public : ux`)jOQ`Y]  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} aDce Ohfx  
} ; 6O"?wN%$  
n;+CV~  
R9@Dd  
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: .0+=#G>  
:Aj8u\3!@  
/ Vy pN,  
t.Q}V5t{g  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); O< [h  
K9O%SfshF  
n,/eT,48`  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 }-jS0{i  
Xo[j*<=0  
DLggR3K_\  
Yz7H@Y2i  
二. 战前分析 .,[ NJ:l  
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。 +}1h  
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 @`t#Bi9  
&.^(, pt  
@{/GdB,}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); `s1>7XWf  
  /* --------------------------------------------- */ \vwsRT 1  
vector < int *> vp( 10 ); 5^lFksZ  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);  t~_vzG  
/* --------------------------------------------- */ w1U2cbCr/  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); wzX(]BG  
/* --------------------------------------------- */ w(Jf;[o  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); pV:;!+  
  /* --------------------------------------------- */ E/+H~YzO  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); "}ibH{$lM  
/* --------------------------------------------- */ B}S!l>.z  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); K!~j}z*  
QiO4fS'~W  
r:N =?X`N  
d ?Uj3G  
看了之后,我们可以思考一些问题: $mgamWNE8w  
1._1, _2是什么? @2(7 ZxI  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 [l# 8}dy  
2._1 = 1是在做什么? [u*-~(  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 0n dk=V  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ,jH<i.2R  
3T1t !q4/5  
m{#?fR=9  
三. 动工 0SS,fs<w3  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: J n>3c  
Lsu_ f'p0  
>%6a$r~@  
qe^d6  
template < typename T > fGdT2}gd  
class assignment 80m<OW1  
  { ;[nomxu|?  
T value;  vNWCv  
public : M$J{clr  
assignment( const T & v) : value(v) {} +>bm~6  
template < typename T2 > KYw~(+gHv2  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 0c}pg:XT  
} ; t.\<Q#bN#  
Cj/J&PDQ  
^lvYj E  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 9f=L'{  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment srL|Y&8p  
&JUHm_wd&S  
fI<|]c}P&J  
7l%]O}!d)  
  class holder 9N[(f-`  
  { wmV7g7t6  
public : O~P1d&:L  
template < typename T > ,]Gi942  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const };{Qx  
  { Th.Mn}1%L  
  return assignment < T > (t); RKi11z  
}  eeMeV>  
} ; sOVbz2 \yb  
\:mZ)f3K=  
TKH!,Ow9A  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: qX9x#92  
~SzHIVj:6  
  static holder _1; Nh^ lC  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 iVaCXXf'  
{u}d`%_.M  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ]&b>P ;j:  
而不用手动写一个函数对象。 u=QG%O#B  
tRtoA5  
XfZ^,' z  
1ze\ U>  
四. 问题分析 @LyCP4   
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 BT*z^Z H  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 #jqcUno  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 &"gQrBa  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 B0+r  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Z>l%:;H  
1Zo"Xb  
五. 问题1:一致性 8pXului  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| /LK,:6  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 -prc+G,qyp  
%|izt/B  
struct holder DS| HN  
  { XG!s+ShFV  
  // :aHLr[%Mz  
  template < typename T > O3JBS^;V2  
T &   operator ()( const T & r) const >OxSrc@A  
  { ).$q9G  
  return (T & )r; ;h~v,h  
} EP'I  
} ; ']&rPv kL  
zz m[sX}  
这样的话assignment也必须相应改动: dbsD\\,2%N  
<| =^['vi  
template < typename Left, typename Right > Y=5}u&\   
class assignment vT=?UTq  
  { Vi*HG &DD  
Left l; ix+sT|>  
Right r; i-FsA  
public : b#[EkI 0@  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} SJ8CBxA  
template < typename T2 > B:]%Iu|  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } PZ.q  
} ; WKvG|YRDq  
zL@FN sYVM  
同时,holder的operator=也需要改动: "i^< H  
`^mY*Cb e  
template < typename T > BM>'w,$KL  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const dWi:V 7t+  
  { [/V i*Z  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); &YOks.k  
} 7#[8td  
*l.tsICmbP  
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。 [bh8Nj\E  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 aovw'O\Q  
e-EY]%JO  
return l(rhs) = r; o,gH*  
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。 8`B]UcL)  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: *Sw1b7l  
jU2 vnGw_  
template < typename Tp > kn9e7OO##  
class constant_t Yc3Rq4I'G  
  { Wz+7CRpeP  
  const Tp t; x='T`*HD  
public : vrX@T ?>  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} [X^Oxs  
template < typename T > ZW@%>_JR]  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 0nsjihw  
  { iOrpr,@  
  return t; x^V9;V@6  
} F tw ;T|  
} ; $'%.w|MJp  
7GDrH/yK  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 J^gElp  
下面就可以修改holder的operator=了 PC)aVr?@@  
]L/AW  
template < typename T > krMO<(x+  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Ba#wW E  
  { vw)lD9-"  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); k];NTALOG  
} |w+N(wcJ  
Q4h6K 7  
同时也要修改assignment的operator() hF^y4v|5  
13aj fH  
template < typename T2 > LQz6op}R  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } fWs@ZCt  
现在代码看起来就很一致了。 LK:Jkjp^  
C )J@`E  
六. 问题2:链式操作 %DhM}f  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 srQ]TYH ,  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 C8W4~~1S  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 73kU\ux  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 g>pvcf(  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct %CIRN}  
NbPNcjPL  
template < typename T > jz$ ]"\G#  
struct result_1 e1/{bX5  
  { AU 4K$hC^  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; GV0-"9uwX~  
} ; DIBoIWSuR  
?rxq//S2  
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: $2w][ d1  
u3vM!  
template < typename T > 9p4=iXfR  
struct   ref QWI)Y:<K/  
  { s"JD,gm$  
typedef T & reference; 0Zh]n;S3m  
} ; ~ UNK[  
template < typename T > SIZZFihcYh  
struct   ref < T &> h,zM*zA_  
  { l4$Iv:  
typedef T & reference; bPA >xAH  
} ; @0 #JY:"  
CmxQb,Uls  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ybU_x  
c^1tXu|&  
template < typename T > $*+IsP!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const @hwe  
  { sR;u#".  
  return l(t) = r(t); { RC&Ub>  
} ib-H jJ8  
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。 L%HFsuIO-  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 bbs'>D3  
UvF5u(o  
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 t.Yf8Gy  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: )F_nK f"a  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 RXRoMg!-P  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 s("\]K  
最后的布局是: 3IG<Ot9  
                Add u{&#Gci  
              /   \ bm poptfL  
            Divide   5 tID=I0D  
            /   \ G^V a$ike  
          _1     3 hsHbT^Qm  
似乎一切都解决了?不。 Xp[xO0  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 Z;y(D_;_  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 hgK 4;R  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: =Q*x=}NH  
3X%h?DC  
template < typename Right > C}qHvwFm  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const mXs.@u/  
Right & rt) const IU;a$  
  { G%ZP `  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); G|YNShK4=9  
} |:]} u|O  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 m5v IS  
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。 ;;|.qgxc~  
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。 4L_)@n}  
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。 zbI|3  
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。 ZeqsXz  
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? e2yCWolmTS  
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: :gn&wi  
 {H*  
template < class Action > jG{OLF6 !  
class picker : public Action 14DhJUV"b  
  { c~+KrWbZ~  
public : )=VAEQhL-  
picker( const Action & act) : Action(act) {} L'w]O -86  
  // all the operator overloaded 1Qw_P('}  
} ; 55FRPNx-x  
@'<=E AXe  
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。 qrf90F)  
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: szCB}WY  
dNf:I,<DCf  
template < typename Right > )|/%]@` N  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Y/sZPG}4  
  { 03c8VKp'p  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ~owodc  
} ?,i}Qr [Q  
>Ptu-*  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ]iMqIh"  
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。 Z~].v._YV)  
Zo,066'+[.  
template < typename T >   struct picker_maker L{rd',  
  { W{c Z7$d  
typedef picker < constant_t < T >   > result; GVhy }0|  
} ; k{H7+;_  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > { [3xi`0-  
  { e/&^~ $h  
typedef picker < T > result; E\ls- (,  
} ; /+1(,S  
p|?FA@ 3  
下面总的结构就有了: 0Py*%}r1  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 a`R_}nus*  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ]tzF Ob  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 7pou(U  
至此链式操作完美实现。  md,KRE  
A$i^/hJs  
q[GD K^-g  
七. 问题3 lQd7p+ 21  
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。 T.jCF~%7F  
d8iq9AP\o  
template < typename T1, typename T2 > 6bPl(.(3  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0U~*uDU  
  { Mi;Pv*  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); o{hX?,4i  
} AvPPsN0  
F0~<p[9Nx  
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: CW2)1%1iz  
9VanR ::XX  
template < typename T1, typename T2 > Z&79: 9=#>  
struct result_2 h-kmZ<p|^  
  { QYi4A "$`  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; lF_"{dS_6(  
} ; xP,b/T #a  
YN+vk}8 <  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? a{@}vZx>3  
这个差事就留给了holder自己。 |B^Mj57DO  
    JHXkQz[Jb  
L ^r & .N\  
template < int Order > }8PO m#  
class holder; NJ]3qH  
template <> Y%eq2%  
class holder < 1 > Vn_~ |-Wt  
  { ~d].<Be  
public : i(_A;TT6  
template < typename T > GGf<9!:  
  struct result_1 Le:(;:eL>t  
  { E7M_R/7@y  
  typedef T & result; >,E^ R`y  
} ; Nk<^ Qv  
template < typename T1, typename T2 >  * k<@  
  struct result_2 {0 j_.XZ  
  { [F'|KcE3  
  typedef T1 & result; !=A;?Kdq  
} ; IrMB=pWo  
template < typename T > +<j7^AEG  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const UoPY:(?;i  
  { U2l3E*O  
  return (T & )r; 7Y R|6{@  
} y$_@C8?H  
template < typename T1, typename T2 > &!OEd ]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const *ziR&Fr!  
  { yIrJaS-  
  return (T1 & )r1; Zk`yd8C  
} 'E+"N'M|  
} ;  ?C#E_  
~MBPN 4r  
template <> \+l*ZNYM3  
class holder < 2 > Yj#tF}nPC  
  { NcP/W>lN  
public : jj1\oyQ8  
template < typename T > '3Lu_]I-  
  struct result_1 OQ7 `n<I<)  
  { .w;kB}$YC  
  typedef T & result; NC#F:M;b  
} ; 0/b  _T  
template < typename T1, typename T2 > ,wwO0,"y7  
  struct result_2 Rd&DH_<+^  
  { * <\K-NSL  
  typedef T2 & result; >WIc"y.  
} ; \ l#eW x  
template < typename T > l6y}>]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const z -!w/Bv@  
  { 3f] ;y<Km  
  return (T & )r; +a3E=GJ  
} iN[x *A|h  
template < typename T1, typename T2 >  L23}{P  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 8HQ.MXKP  
  { *y!O\-\S#>  
  return (T2 & )r2; \xj;{xc  
} F5Z,Jmi^M  
} ; N+=|WeZ  
p 1'l D  
U}RBgPX!  
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> >。 ;^5k_\  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: bI55G#1G  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: n4/Wd?#`  
`8ac;b  
return l(i, j) = r(i, j); s*ZE`/SM3  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) kFv*>>X`  
t$18h2yOL  
  return ( int & )i; d )O^(y1r  
  return ( int & )j; -GA F>  
最后执行i = j; cm(*F 0<  
可见,参数被正确的选择了。 .9r YBy  
_^r};}-}  
9%"7~YCDas  
U`%t&7)  
LE\=Y;%  
八. 中期总结 ->8Kd1^F  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: "XR=P> xk  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 +?$J8Paf  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 *Jd"3Si/  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor _&uJE&xl}  
#h5lz%2g  
`RL Wr,h  
uiVN z8H  
"lI-/ G  
V4:/LNq_]  
九. 简化 Io1j%T#ZT  
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。 7nek,8b  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 HIXAA?_eh=  
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: P:"R;YCvE  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ^#Ha H  
  +-*/&|^等 >fH0>W+!  
2. 返回引用。 Vr1}Zv3K'  
  =,各种复合赋值等 6ZqU:^3  
3. 返回固定类型。 |9#q7kM  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) {A/r)  
4. 原样返回。 EtKq.<SJ  
  operator, j_~KD}  
5. 返回解引用的类型。 2R[v*i^S  
  operator*(单目) a!9'yc  
6. 返回地址。 b=,B Le\  
  operator&(单目) C/e.BXA  
7. 下表访问返回类型。 gV2vwe  
  operator[] J~m$7T3Af  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 m,k 0 h%  
  operator<<和operator>> r5}p .  
um.ZAS_kmc  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 D&G6^ME  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 'D+xs}\  
rH3U;K!  
template < typename Left > c/|{yp$Ga>  
struct value_return *;fTiL  
  { IT| h;NUG  
template < typename T > L4>14D\  
  struct result_1 9>)b6)J D  
  { ^kKLi  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 9/k2 zXY  
} ; ZnEgU}g<2  
(Q*q# U  
template < typename T1, typename T2 > 1 l,fK)z  
  struct result_2 OS(`H5D  
  { .z>/A /&+  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; B\J[O5},  
} ; j&8YE7  
} ; 6}^x#9\  
y2A\7&7  
@t%da^-HS"  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait .U!EA0B  
1bFZyD"  
下面我们来剥离functor中的operator() \p4*Q}t  
首先operator里面的代码全是下面的形式: .]v>LsbhF  
dn(!wC]  
return l(t) op r(t) w2s`9  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) WLUgiW(0$  
return op l(t) aTvyz r1  
return op l(t1, t2) oGcgd$%ZB  
return l(t) op TO6F  
return l(t1, t2) op U,W OP7z  
return l(t)[r(t)] N[_T3(  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] !db=Iz5)  
@]Jq28  
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: q8{Bx03m6  
单目: return f(l(t), r(t)); :Awwt0  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Z",0 $Gxu  
双目: return f(l(t)); 1=5"j]0hY  
return f(l(t1, t2)); +^AdD8U  
下面就是f的实现,以operator/为例 opfnIkCe  
/TMVPnvz.  
struct meta_divide 'V&g"Pb  
  { ]46h!@~aC  
template < typename T1, typename T2 > v;(cJ,l  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) V IzIl\<aM  
  { C*YQ{Mz(f  
  return t1 / t2; (JbRhcg  
} +6WjOcu  
} ; dn h qg3Y  
D?KLV _Op  
这个工作可以让宏来做: NS[Z@@  
Ku[q #_7  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 4@{;z4*`  
template < typename T1, typename T2 > \ D$FTnY  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; $O|Xq7dp  
以后可以直接用 #un'?]tZF  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) &* VhtT?=5  
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 02]HwsvZ  
(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。。。) W? G4>zA  
J_)F/S!T  
Hcf"u&%  
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 gW~YB2 $  
s)\PY  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 4-bM90&1t  
class unary_op : public Rettype RPX.?;":  
  { \#[DZOI~  
    Left l; ~BI`{/O=  
public : 8(? &=>@  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Jq^[^  
 l7t  
template < typename T > (6fD5XtS  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1feVFRx'  
      { Sstz_t  
      return FuncType::execute(l(t)); tar/no  
    } R&!;(k0  
%s}{5Qcl/  
    template < typename T1, typename T2 > :a8Sy("  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X!hzpg(`hR  
      { =sW K;`  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); IR"C?  
    } V dJ  
} ; Ktk?(49  
'A[PUSEE  
+P))*0(c_  
同样还可以申明一个binary_op K-'uE)  
D&fOZVuqZ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > >FeCa h Fn  
class binary_op : public Rettype /%g@ ;  
  { Af\@J6viF7  
    Left l; EuHQp7  
Right r; $bhI2%_`M  
public : 'z9 1aNG]  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} oyiG04H&  
U2`:'  
template < typename T > VK/L}^=GOO  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const U9BhtmY  
      { X[/7vSqZ@w  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); hGKQK ^bn  
    } b\\l EM>o1  
+_X*one  
    template < typename T1, typename T2 > ?jmL4V2-f  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const uBG!R#T  
      { mBL?2~M  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); *lDVV,T'}w  
    } %S%UMA.  
} ; V1,p<>9  
iklZ[G%A0  
l>|scs;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 ~;b}_?%o  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 #y&5pP:@  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) y /vc\e  
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。 ;~1xhpTk  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! w.rcYywI  
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。。。 B|o@ |zF  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 |a) zuC  
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) # a4OtRiI  
下面是修改过的unary_op 6lpJ+A57#  
$J4)z&%dr  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ~|<'@B!6  
class unary_op B W)@.!C  
  { X+{brvM<  
Left l; )M8,Tv*~  
  %4R1rUrgt|  
public : id,' +<  
`#ff`j|a  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} jBEW("4R  
GsO(\hR6^  
template < typename T > |)d%3s\  
  struct result_1 pcIS}+L  
  { 2asRJ97qES  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; tW!*W?  
} ; $J<WFDn9  
%$Fe[#1  
template < typename T1, typename T2 > ZG+FX:v  
  struct result_2 AP`1hz4].-  
  { ~[F7M{LS  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; GfSD% "  
} ; K/(QR_@?  
@[v,q_^8  
template < typename T1, typename T2 > e2fv%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /)RH-_63  
  { $[Ut])4 ~  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); `'3&tAy  
} w)&4i$Lk6  
8,F|*YA  
template < typename T > Aua}.Fl,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const UvU@3[fw  
  { CL`+\ .  
  return OpClass::execute(lt(t)); T++q.oFc  
} @#^Y# rxb  
iD cYyNE  
} ; /V cbT >=  
a~R.">>$  
o&M.9V?~~  
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 ;,uATd|  
好啦,现在才真正完美了。 { 2Ew^Li  
现在在picker里面就可以这么添加了: :,yC\,H^  
;K7kBp\d  
template < typename Right > T#6g5Jnsp  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Kwm_Y5`A  
  { X. Ur`X  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); LN.*gG l  
} \N-3JOVy  
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。 F+NX [  
U8gj\G\`  
3mopTzs)  
R'vNJDFY  
!?).4yr  
十. bind [+l6x1Am  
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(k%w  
先来分析一下一段例子 Jqgm>\y  
l{]KA4  
Yv)c\hm(7j  
int foo( int x, int y) { return x - y;} }/\`'LQ  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 \ntUxPox.  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 [n&ES\o#(  
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。 2wPc yD  
我们来写个简单的。 \M|:EG%  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: _ iDVd2X"H  
对于函数对象类的版本: R i,_x  
(GGosXU-v  
template < typename Func > *_J{_7pwe  
struct functor_trait _<F;&(o  
  { N^wHO<IO 1  
typedef typename Func::result_type result_type; \Wg_ gA  
} ; qQ3pe:n?  
对于无参数函数的版本: 2"shB(:z>  
QBi]gT@&g  
template < typename Ret > Q}l~n)=  
struct functor_trait < Ret ( * )() > lup2> "?*  
  { bZAL~z+ V  
typedef Ret result_type; IsJx5GO  
} ; PJ?C[+&  
对于单参数函数的版本: oclU)f.,  
SO STtuT  
template < typename Ret, typename V1 > Ahba1\,N$  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Bxw(pACf  
  { Dm}M8`|X  
typedef Ret result_type; zkqn>  
} ; 4W49*Je  
对于双参数函数的版本: d-m.aP)y:  
ux!YVvTPd  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > |& jrU-(  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > <I2ENo5?  
  { &%@O V:C  
typedef Ret result_type; G3]#Du  
} ; 7TI6EKr  
等等。。。 Z1v~tqx  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy b$Dh|-8  
W#^.)V  
template < typename Func > '+vmC*-I(  
struct func_return r_,;[+!  
  { ZQ*Us*9I  
template < typename T > ;PMh>ZE`  
  struct result_1 D*PEIsV  
  { m__pQu:  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; l1O"hd'~s  
} ; uM,Ps}  
Z zp"CK 5  
template < typename T1, typename T2 > eV(9I v[  
  struct result_2 0b n%L~KU  
  { GP %hf{  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; |#SZd Xg  
} ; v2:i'j6  
} ; $?k]KD  
ZMiOKVl  
L1DH9wiQi  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 R?9x!@BV  
hOj+z?  
template < typename Func, typename aPicker > nfGI4ZE  
class binder_1 kQlwl9  
  { N]| >\  
Func fn; cL03V?} ~  
aPicker pk; >nih:5J,ja  
public : 9^8OIv?m8  
)i[Vq|n  
template < typename T > mK"s*tD  
  struct result_1 to,\n"$~!  
  { Fzt?M  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; )$df6sq  
} ; 3/ }  
Qr7v^H~E4.  
template < typename T1, typename T2 > 0x]?rd+q8Q  
  struct result_2 vDi Opd  
  { <Up ?w/9  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; kmt1vV.9  
} ; bJD$!*r\%!  
#)]t4wa_W  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} NsM`kZM4H  
b l+g7g;  
template < typename T > +`{OOp=  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const gOW8 !\V  
  { |K-`  
  return fn(pk(t)); |vGHhzZ|  
} Pgy[\t2K  
template < typename T1, typename T2 > 6W=V8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E0&d*BI2  
  { fbbbTZy  
  return fn(pk(t1, t2)); Dat',5  
} +0UBP7kn  
} ; Q% d1n*;+  
Bi :!"Nw[X  
/"u37f?[^  
一目了然不是么? u Z-ZZE C  
最后实现bind  <9yh:1"X  
u{\'/c7G  
S5y.H  
template < typename Func, typename aPicker > zhFm2  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) fbOqxF"?we  
  { ) =29Hm"  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); rZaO^}u]  
} ^rP]B-)  
+s"6[\H1d  
2个以上参数的bind可以同理实现。 S**eI<QFSk  
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。 @v#P u_  
\i%mokfbc  
十一. phoenix :Ez, GAk  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: $#u'XyA  
,bd jk(  
for_each(v.begin(), v.end(), 5h6o}  
( h3k>WNT7  
do_ DHw)]WB M  
[ G--X)h-  
  cout << _1 <<   " , " 15<? [`:6  
] Y-YuY  
.while_( -- _1), g""GQeR  
cout << var( " \n " ) E8}evi  
) K SO D(  
); x6s|al  
<]LljTm`i  
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: $Emu*'  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor e}d(.H%l0  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 u ij^tN%  
那么我们就照着这个思路来实现吧: RLnL9)`W  
!+^'Ej)z  
/+SLq`'u)  
template < typename Cond, typename Actor > rHX^bcYK  
class do_while W_Y8)KxG:L  
  { :Q3pP"H,}  
Cond cd; k_0@,b 3  
Actor act; %sr- xE  
public : P%(9`A  
template < typename T > IyyBW2  
  struct result_1 o5F:U4sG  
  { `**{a/3  
  typedef int result_type; <c pck  
} ; tULGfvp  
K=v:qY4Z  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ?[NC}LC  
"yaxHd  
template < typename T > NEri{qxm  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Nq6'7'x  
  { GN(<$,~g  
  do !ou#g5Q@z  
    { ~,HFd`  
  act(t); qEST[S V  
  } K -rR)-rI  
  while (cd(t)); ls]N&!/hq  
  return   0 ; V<0iYi;4=  
} )P:^A9&_n=  
} ; IFX$\+-  
cZ?QI6|[  
d-UeItyW*  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). rXX>I;`&  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 D'#Q`H  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 1I9v`eT4  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 Lau@HYW0  
下面就是产生这个functor的类: ;X,u   
"[|b,fxR  
e}e8WR=B  
template < typename Actor > fq6%@M~  
class do_while_actor == 5F[UX  
  { }bjZeh.  
Actor act; FoyYWj?,R  
public : ' {,xQf*x  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} cj8cV|8@  
m,E$KHt (  
template < typename Cond > +JU , ^A#X  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; i U$ ~H  
} ; U4pIRa)S  
!SQcV'  
|/*Pimk  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 F`nQS&y  
最后,是那个do_ Z nc(Q  
/8h=6"  
H0Pxw P>q  
class do_while_invoker Bvn3:+(47  
  { hJ'H@L7  
public : 6@J=n@J$p  
template < typename Actor > ZYwcB]xE z  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const w6% Q"%rp  
  { %T{]l;5  
  return do_while_actor < Actor > (act); 7C{ y NX#  
} q!5:M\  
} do_; _95296  
Q6@<7E]y  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? smQ^(S^  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 QOF@Dv Q  
最后来说说怎么处理break和continue +T+@g8S  
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。 Pd*[i7zhC  
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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