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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Bz-c$me1  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ,~$p,ALwN7  
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 ]jN  
n;C :0  
_|\~q[ep  
GPv1fearl  
  class filler LTCb@L{^i  
  { YnS#H"  
public : wn, KY$/  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} S9D<8j^  
} ; #PW9:_BE  
oUr66a/[U  
9@:2wR |  
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: $q{!5-e  
Y;Dp3v !  
m%?pf2%I#  
xY8$I6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Jbg/0|1  
J26 VnK  
{n.PF8A5X  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 El".I?E*  
7\[@ m3s  
:T$|bc  
r~8 $1"  
二. 战前分析 q=m'^ ,gPS  
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。 <CiSK!  
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,BMu=%  
t!X. |`h  
uc\Kg1{  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); e@ 07  
  /* --------------------------------------------- */ hJ? O],4J  
vector < int *> vp( 10 ); [`[|l  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ^_W#+>&--  
/* --------------------------------------------- */ aEWWP]  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); mh #a#<  
/* --------------------------------------------- */ 4G0m\[Du  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); nYSiS}?S .  
  /* --------------------------------------------- */ |O+H[;TB6  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ) 7@ `ut  
/* --------------------------------------------- */ F4z{LhZ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); gp?uHKsM  
@)M9IOR  
D|p9qe5%  
9};8?mucr  
看了之后,我们可以思考一些问题: yu|8_<bq  
1._1, _2是什么? FUb\e-Q=  
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。 +Q)XH>jh   
2._1 = 1是在做什么? !zpRrx_  
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。 ]Sz:|%JP1  
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。 MYvY]Jx3  
'ya{9EdlT  
yYYSeH  
三. 动工 E GS)b  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: (gU!=F?#m  
T/~f~Zz  
a0E)2vt4  
j0aXyLNX  
template < typename T > y9GoPC`z  
class assignment h"Q8b}$^)  
  { 5 PJhEB  
T value;  A,<E\  
public : >Q;l(fdj  
assignment( const T & v) : value(v) {} n'LrQU  
template < typename T2 > Uz8ff  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } #A/  
} ; Rsk4L0  
$GcqBg-Hi  
]p GL`ge5  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 CwzZ8.o$i  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment eJ-xsH*8  
p)-^;=<B3  
q3N jky1w  
o#Dk& cH  
  class holder ()?(I?II  
  { `UaD6Mc<Mz  
public : +GN(Ug'R  
template < typename T > u4?L 67x  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const _< V)-Y  
  { ^ VyKd  
  return assignment < T > (t); AeM^73t  
} BwpqNQN  
} ; 7S :\"A7  
lb3b m)@:  
&PHTpkaam  
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: ;xj?z\=Pg  
|SSSH  
  static holder _1; !>o7a}?  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 T3<4B!UB&  
'<)n8{3Q5w  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); .2t4tb(SUw  
而不用手动写一个函数对象。 L`TLgH&?R  
U '_Q>k  
& J'idYD  
3;9^  
四. 问题分析 Mfuv0P~  
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。 V2EUW!gn 2  
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。 f'RX6$}\1X  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 R) h#Vc(  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 'JE`(xD  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 V=l0(03j~  
Ic<2QknmP  
五. 问题1:一致性 Wvh#:Z  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ebhXak[w  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Q3~H{)[Kq  
Nh|uO?&C6  
struct holder =y*IfG9b  
  { t{9GVLZ  
  // ;H*T^0  
  template < typename T > eo?bL$A[s  
T &   operator ()( const T & r) const ;igIZ$&  
  { |wMN}bq|T  
  return (T & )r; sl l\g  
} Z5n1@a __  
} ; %[TR^Th6  
qe#tj/aZ  
这样的话assignment也必须相应改动: |HQW0  
1CZgb   
template < typename Left, typename Right > 9cF[seE"0  
class assignment @Nx 9)  
  { IEi^kJflU  
Left l; U7F!Z( 9  
Right r; B9z?mt'|r)  
public : JH9J5%sp  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} S%>]q s  
template < typename T2 > T!#GW/?  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } + &Eqk  
} ; iYoMO["X  
(w3YvG.  
同时,holder的operator=也需要改动: X+9>A.92  
ES7s1O$#  
template < typename T > ouQ T  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const M6j y\<a  
  { ~36!?&eA8  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); d7upz]K9g  
} q|(HsLs  
g! |kp?  
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。 0{D'n@veP  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 va@Lz&sAE%  
J ZS:MFA  
return l(rhs) = r; r#a=@  
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。 oG\Vxg*  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: F$]Pk|,  
-Q*gW2KmV  
template < typename Tp > v!5 `|\  
class constant_t q0vQ a  
  { NXrlk  
  const Tp t; >kVz49j  
public : L="}E rmK  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} >y 3=|  
template < typename T > )Aqtew+A&  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const h2R::/2.  
  { 7{*>agQh  
  return t; gM:".Ee  
} q2E_ A  
} ; ;.980+i1  
;e*!S}C,  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 %h!B^{0  
下面就可以修改holder的operator=了 } q8ASYNc  
zrb}_  
template < typename T >  =7eV/3  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 8d'0N  
  { Wne@<+mX  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ^1.By^ $  
} S,he6zS  
{`@G+JV~Jw  
同时也要修改assignment的operator() b \2 ds,  
~4'$yWG  
template < typename T2 > FZn w0tMq  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 3!]rmZ-W  
现在代码看起来就很一致了。 xA*<0O\V  
> ~O.@|  
六. 问题2:链式操作 Gd85kY@w7  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 JWxwJex  
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。 gPPkT"  
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。 ym1Y4,  
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。 ww1[rCh\+  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ]/L0,^RI  
<e6#lFQqK  
template < typename T > OneY_<*a<  
struct result_1 SmO~,2=  
  { K}Qa~_  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; WpvhTX  
} ; 3JR+O <3D  
S f# R0SA  
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: 9->if/r,o  
t?FBG4  
template < typename T > ?:0Jav  
struct   ref M o|2}nf  
  { (E1~H0^  
typedef T & reference; $ I?"lky  
} ; >A"(KSNL  
template < typename T > h<QY5=S F  
struct   ref < T &> V0mn4sfs  
  { Ny/MJ#Lq  
typedef T & reference; *vMn$,^0h9  
} ; )^hbsMhO  
?S=mybp  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: X:{!n({r=  
A04U /;  
template < typename T > -KbYOb  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const !&E-}}<  
  { :ShT|n7  
  return l(t) = r(t); jPkn[W# 6  
} aN3;`~{9  
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。 ?a]mDx>xh  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 )4;`^]F  
0"z9Q\{}  
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 ,V}WM%Km  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: qH_Dc=~la  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 K3uRs{l|  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 u*9V&>o  
最后的布局是: a 1*p*dM#  
                Add S+lqA-:  
              /   \ "0TZTa1e  
            Divide   5 !;'=iNOYR  
            /   \ uyx 2;f  
          _1     3 '|=;^Z7.K  
似乎一切都解决了?不。 zm;C\s rF  
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。 GC'O[q+  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 2X&qE}%k S  
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: [2cD:JL  
_@/8gPT*i  
template < typename Right > ^LLzZnkcZ  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const k9F=8q  
Right & rt) const wy2 D;;  
  { _o~ nr]zx  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 8q7b_Pq1U  
} 3G4-^hY<  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 c:.eGH_f  
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。 ?Mfw]z"\C)  
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。 ,R|BG  
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。 93hxSRw  
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。 oP.7/*p  
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? Z3!`J&  
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: 4B][S'f  
gQ.Sa j $  
template < class Action > FVBYo%Ap  
class picker : public Action Oow2>F%_#  
  { RG`1en  
public : i!Ga5v8n:  
picker( const Action & act) : Action(act) {} <a+Z;>  
  // all the operator overloaded |Q>IrT  
} ; 9&NgtZpt  
>LuYHr  
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。 tLmTjX .6  
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: e>7i_4(C  
3R V R  
template < typename Right > T[A 69O]v  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const [0 e_*  
  { [ikOb8 G#  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); xId.GWY1  
} Xha..r  
A5w6]:f2  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > gZ1?G-Q  
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。 bN@ l?w  
cN9t{.m  
template < typename T >   struct picker_maker J$v?T$LVw  
  { 1-QS~)+  
typedef picker < constant_t < T >   > result; .%QXzIa3F  
} ; ~PNub E  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > W@!S%Y9  
  { ;9g2?-svw  
typedef picker < T > result; OZ!^ak  
} ; F4{IEZ  
wlmRe`R  
下面总的结构就有了: {]|J5Dgfe  
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。 0SPk|kr  
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。 dcT80sOC  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 j <RrLn_  
至此链式操作完美实现。 _<2E"PrT   
G*v,GR  
}o{(S%%  
七. 问题3 &jr3B;g!C  
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。 KY] C6kh  
N,U8YO  
template < typename T1, typename T2 > ;jTN | i'  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const y*h<MQ  
  { 6S\8$  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); {FTqu.  
} @xZR9Z8]L  
RCLeA=/N@0  
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: C{wEzM :  
M& CqSd  
template < typename T1, typename T2 > \5cpFj5%  
struct result_2 }4S6Xe  
  { ;6hOx(>`=  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 2)~> R  
} ; 2dgd~   
4nz35BLr  
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&^&K}  
这个差事就留给了holder自己。 k-""_WJ~^  
    c6/=Gq{.  
sUm'  
template < int Order > W+1^4::+  
class holder; uUw5l})%Fi  
template <> & "B=/-(  
class holder < 1 > Jpo (Wl  
  { D7qOZlX16  
public : Fea(zJ_  
template < typename T > /JU.?M35  
  struct result_1 Oz#{S:24M+  
  { Q)z8PQl O  
  typedef T & result; BDZ?Ez \Sg  
} ; xi; `ecqS<  
template < typename T1, typename T2 > VOh4#%Vj  
  struct result_2 $, fX:x  
  { EDs\,f}  
  typedef T1 & result; _t}WsEQ+P  
} ; 5+ MS^H  
template < typename T > $ o#V#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const b\+`e b8_  
  { fLAw12;^  
  return (T & )r; t<?,F  
} )sQ*Rd@t[8  
template < typename T1, typename T2 > B^jc3 VsR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const t@+}8^ M  
  { b*Q&CL  
  return (T1 & )r1; R_S.tT!  
} zs#@jv$  
} ; 26x[X.C:  
{P#|zp4C{  
template <> YkQd  
class holder < 2 > _/<x   
  { 2jCfT>`3  
public : IRqy%@)  
template < typename T > Hl |z</*+  
  struct result_1 N_q|\S>t/  
  { Tc3yS(aq  
  typedef T & result; =[jXe  
} ; ^&Y#)II  
template < typename T1, typename T2 > l0i^uMS  
  struct result_2 ?= fyc1  
  { 4x[S\,20  
  typedef T2 & result; .y:U&Rw4  
} ; $\y'I Q%  
template < typename T > i,9)\1R  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 3>VL}Ui}  
  { g_COp "!~9  
  return (T & )r; %vi<Ase g  
} -v|qZ'  
template < typename T1, typename T2 > gCY';\f!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const *<ewS8f*6  
  { q;)JISf.  
  return (T2 & )r2; 0v$~90)  
} K0Fh%Y4)QH  
} ; s.NGA.]$  
WaR`Kp+>  
SS.dY""89  
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> >。 fIv*T[  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: / FEVmH?  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: e'D&8z_;  
;q6Ki.D  
return l(i, j) = r(i, j); "C0Q(dr/n  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) GYUn6P  
p,i[W.dy.'  
  return ( int & )i; jPW#(3hoE  
  return ( int & )j; d)f :)Ew  
最后执行i = j; [RTs[3E^  
可见,参数被正确的选择了。 =P #]  
Aj+F |l  
o`N  9!M  
9j:"J` '  
_MX>#!l  
八. 中期总结 Jz *;q~  
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: x0w4)Ic5  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 $,Yd>%Y  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 6MdiY1Lr!K  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor U H/\  
?zHPJLv|Y  
/HRFAqep  
n$,*|_$#  
E#t>Qn  
H-fX(9  
九. 简化 3]3|  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 v9O~@v{=  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Q%mB |i|  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ':m,)G5&  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 FZE"7ec>m  
  +-*/&|^等 PQ$%H>{  
2. 返回引用。 gi _5?$  
  =,各种复合赋值等 O2dW6bt  
3. 返回固定类型。 t "'7m^j  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 7X'u6$i  
4. 原样返回。 XaPV9 4  
  operator, k%QpegN  
5. 返回解引用的类型。 l u%}h7ng  
  operator*(单目) 9kS^Abtk  
6. 返回地址。 &t:Gx<]  
  operator&(单目) FNY8tv*/x  
7. 下表访问返回类型。 [>5-$YOT  
  operator[] $F+ LDs  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 |f_[\&<*  
  operator<<和operator>> A*P|e-&Q8  
t+T4-1 3a  
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。  dZ0vA\z|  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: p\aaJ  
o;<Xo&  
template < typename Left > M>ruKHipFE  
struct value_return G@jZ)2  
  { $ Kncvu  
template < typename T > "J8vjr1/  
  struct result_1 _k ~KZ;l  
  { OCaq3_#tZ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; UH-*(MfB  
} ; !SdSE^lz`  
J!pygn O  
template < typename T1, typename T2 > kw %};;  
  struct result_2 [dIXR  
  { Rww{:R  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; fnX`Q[b4\A  
} ; k" PayyAC  
} ; |\IN.W[EL  
+kO!Xc%P&  
*ipFwQ  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ^^as'Dk  
0C irfcs}Z  
下面我们来剥离functor中的operator() DiwxXqY  
首先operator里面的代码全是下面的形式: *><F'   
nR}sNl1  
return l(t) op r(t) 6GSI"M6s  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) !y:v LB#q  
return op l(t) 2Mvrey)  
return op l(t1, t2) 6qoyiT%P&  
return l(t) op *4+"Lh.KS  
return l(t1, t2) op lG!|{z7+0  
return l(t)[r(t)] #_J@-f7^  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] UT=tT )4b  
Z/0fXn})  
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: 4@n1Uk  
单目: return f(l(t), r(t)); D=m9fFz  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ;/fF,L{c  
双目: return f(l(t)); vss(twg  
return f(l(t1, t2)); uRRQyZ  
下面就是f的实现,以operator/为例 r1.nTO%  
_w/EP  
struct meta_divide ,dov<U[ia  
  { g-H N  
template < typename T1, typename T2 > o( RG-$  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) W<$Z=(_v  
  { }Q?c"H!/  
  return t1 / t2; %?uc><&?e  
} K[Kh&`T  
} ; Fzpfoz<N  
sCis4gX.]  
这个工作可以让宏来做: UXugRk%d  
5b/|!{  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 2FF4W54I  
template < typename T1, typename T2 > \ Nq` C.&  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; N#7QzB9]  
以后可以直接用 | e?64%l5P  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Mjfx~I27  
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 RGg(%.  
(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。。。) ,M6 Sy]Aj  
OCJnjlV%  
`m?c;,\  
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 Fpa ;^F  
,:`4%  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > l>{R`BZ/  
class unary_op : public Rettype lR[qqFR  
  { bQP{|  
    Left l; T/xp?Vq6/  
public : J6%AH?Mt  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 0 79'(%  
%8Dz o  
template < typename T > {R61cD,n  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const J-) XQDD  
      { T[4<R 5}  
      return FuncType::execute(l(t)); dd%h67J2<  
    } )\be2^p  
%]6~Eq%s  
    template < typename T1, typename T2 > x-<)\L&  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %4 XJn@J  
      { `|#Qx3n%  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); uN^=<B?B  
    } \, &co  
} ; $w0lrh[+  
WN5`;{\  
R8UYP=Kp  
同样还可以申明一个binary_op 0zCw>wBPW  
,4,V4 N  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > mBJeqG  
class binary_op : public Rettype D8nD/||;Z  
  { #8bsxx!s  
    Left l; <b?!jV7  
Right r; G4;3cT3'  
public : >'xGp7}y  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 5"]~oPK  
-}4NT{E  
template < typename T > 8kt5KnD2  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const lz0TK)kuC  
      { -:9P%jWt  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Za7q$7F7Bc  
    } 6^n0[7  
|*X*n*oI  
    template < typename T1, typename T2 > JwRF(1_sM  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const q;D+ai  
      { -;XKcS7Ue  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); {(#%N5%  
    } -MugnB6  
} ; gx:;&4AD  
dg7=X{=9jv  
5P h X"7  
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 BH@)QVs-  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 @[?!s%*2  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ph|ZG6:  
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。 NHgjRP z"  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! GOB(#vu  
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。。。 HXVBb%pP  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 '[(nmx'yVJ  
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) 's!-80sd  
下面是修改过的unary_op rf9_eP  
ixh47M  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > )g@S%Yu  
class unary_op V' 2EPYB  
  { l  n }}5Q  
Left l; m:O(+Fl  
   ql&*6KZ"  
public : tNmy& nsA  
oXt,e   
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Vjm_F!S  
.2\0~x""  
template < typename T > `wTlyS3[  
  struct result_1 =KX<_;E  
  { hvt@XZT  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; -,":5V26  
} ; Q7o5R{.oJ  
F[7x*-NO-  
template < typename T1, typename T2 > k6?cP0I)5  
  struct result_2 `Xc irfp  
  { 9<]a!:!^  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; )yb+M ez  
} ; gKb0)4 AK  
xwzT#DXGJ  
template < typename T1, typename T2 > g "!\\:M  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const gS"Q=ZK"  
  { OalP1Gy  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2));  D\T!4q'Q  
} U06o ;s(  
ZAg;q#z j  
template < typename T > "t&{yBQ0u  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 76#.F  
  { L,-u.vV  
  return OpClass::execute(lt(t)); ~ |,e_ zA  
} CYB=Uq,  
O rk  
} ; bv\ A,+  
voRfjsS~  
VVrwOo CN  
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 iM64,wnA  
好啦,现在才真正完美了。 6;uBZ &g  
现在在picker里面就可以这么添加了: qCJ=Z  
d0C8*ifFO  
template < typename Right > ^[M~K5Y  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const +|nsu4t,<  
  { {>.>7{7  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); T~Yg5J  
} dV$!JTsd  
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。 8SD}nFQ  
cy:;)E>/  
eECj_eH-  
I>m;G `  
#DaP=k"XV  
十. bind VA]ZR+m  
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。 &y3B)#dIJ  
先来分析一下一段例子 ~&[u]u[  
;2W2MZ!TF  
$u,G Vq~  
int foo( int x, int y) { return x - y;} r|8V @.@i  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 M-91 JOt~  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 fle0c^=  
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。 >DmRP7v   
我们来写个简单的。 |2UauTp5yK  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: u-/3(dKt  
对于函数对象类的版本: I;iR(Hf)?q  
)9pBu B  
template < typename Func > }I<N^j=/pO  
struct functor_trait ?hSha)1:  
  { 2vXGO|W  
typedef typename Func::result_type result_type; uk{J@&F  
} ; G+Ei#:W,  
对于无参数函数的版本: }` @?X"r  
9t\ [N/  
template < typename Ret > &1$8q0  
struct functor_trait < Ret ( * )() > }-@I#9  
  { >huqt|S*9  
typedef Ret result_type; $U mE  
} ; h=wf>^l  
对于单参数函数的版本: 7#/|VQX<A  
Oylp:_<aT  
template < typename Ret, typename V1 > )ldUayJ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > r?XDvU  
  { C_89YFn+  
typedef Ret result_type; a j_:|]j  
} ; Rmgxf/  
对于双参数函数的版本: 9w$7VW;  
Ty iU1,oO  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > [EcV\.  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 9/Q S0  
  { !%)L&W_  
typedef Ret result_type; n K0hTQ  
} ; zXDd,ltm  
等等。。。 kOzt"t&  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy :'b%5/ ^q  
+"G(  
template < typename Func > /T4VJ{D  
struct func_return }W)Mwu'W  
  { _/8y1) I  
template < typename T > ^K*~ <O-  
  struct result_1 j!"iYtgV  
  { \j/}rzo]  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 0I6499FQ  
} ; 7j{Te)"  
K-ju,4A  
template < typename T1, typename T2 > ,$SkaTBe  
  struct result_2 [j1^$n 8V  
  { mKMGdN~  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; |4LQ\'N&  
} ; 012:BZR  
} ; &?fvt  
c[6zX#{`  
lP-kZA!  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 orK+B4  
SSo~.)J  
template < typename Func, typename aPicker > 'II vub#q  
class binder_1 ^$ZI>L0+  
  { "&s9cO.H  
Func fn; -!JlM@  
aPicker pk; " -<}C%C  
public : tzP@3+.w  
U5 -zB)V  
template < typename T > ]VmzKA|h+  
  struct result_1 +EQpD.  
  { YGi/]^Nba  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 23,%=U  
} ; 1@s^$fvW  
y`T--v3mI  
template < typename T1, typename T2 > Y|Nfwqz  
  struct result_2 z;``g"dSw  
  { [Ja(ArO3|[  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ,$ho2R),Fn  
} ; MJpP!a^Q  
ye56-T  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Kn3YI9  
{: Am9B  
template < typename T > {A !;W  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Q;d+]xj  
  { H ,01o5J  
  return fn(pk(t)); j P{:A9T\  
} dY48S{  
template < typename T1, typename T2 > uVoF<={  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &! 5CwEIF  
  {  rytGr9S  
  return fn(pk(t1, t2)); 7/[TE  
} -d\AiT  
} ; {yul.m  
9 kTD}" %2  
QfKR pnj(o  
一目了然不是么? "Yc^Nc  
最后实现bind L5i#Kh_  
u-]vK  
g!~-^_F  
template < typename Func, typename aPicker > 5&G Q=m  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) p3>Q<  
  { ,'/HcF?yf  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); IF,i^,  
} wliGds  
z_)OWWdN  
2个以上参数的bind可以同理实现。 >e5q2U   
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。 ^!-E`<jW8  
tU-#pB>H  
十一. phoenix %N?W]vbra  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 'b?#4rq}  
%Q>~7P  
for_each(v.begin(), v.end(), YL0WUD_>  
( 1( QWt  
do_ E.En$'BvB  
[ Q 37V!  
  cout << _1 <<   " , " K{eqB!@j  
] zyQ,unu  
.while_( -- _1), zz+M1n-;o  
cout << var( " \n " ) QiQ2XW\E  
) oX=*MEfX  
); v#T?YK  
c1Fru  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ^=heen<S%  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor [<@A8Q5,y  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 8\W3Fv Q  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 6qmo ZAg  
E#&c]9QM75  
4F1.D9u  
template < typename Cond, typename Actor > r P<d[u  
class do_while `CTkx?e[  
  { gz)wUQ|W  
Cond cd; [E..VesrM  
Actor act; 945 |MQPn  
public : 8as$h*W h  
template < typename T > JaB tX'  
  struct result_1 Rd;~'gbG  
  { %Hl:nT2M  
  typedef int result_type; 3=G5(0  
} ; y~#R:&d"  
->RF`SQu  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} nEa'e5 lg  
+0JH"L5!  
template < typename T > Pv/%s) &y&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )0 42?emn  
  { ,]>`guD V  
  do m`1}O"<&i  
    { }. Na{]<gh  
  act(t); *BP\6"X  
  } 1z $}*`  
  while (cd(t)); u\Erta`  
  return   0 ; 2+r )VF:  
} EnsNO_"e|  
} ; @poMK:  
$.x?in|_  
66Cj=n5  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Cs~\FI1wR  
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。 L2V $%*6  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 aLyhxmn ^)  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 d q+7K  
下面就是产生这个functor的类:  4.Jaw+  
ngH~4HyT  
c?3F9 w#  
template < typename Actor > ck4T#g;=  
class do_while_actor 9DP75 ti  
  { wYS KtG~/S  
Actor act; "YdDaj</  
public : |WwFE|<  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} =+sIX3  
5k7(!  
template < typename Cond >   xhVq  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; JQvQm|\nc  
} ; NXG}0`QVT  
OrKT~JQVC&  
6jy n,GU  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 g`f6gxc  
最后,是那个do_ ( _F  
lDX&v$  
%q\P'cK  
class do_while_invoker $/U^/2)  
  { FO3eg"{N  
public : BBuYO$p  
template < typename Actor > ~sU! 1  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const V n!az}  
  { 5 xzB1n8  
  return do_while_actor < Actor > (act); H* JC`:  
} X7B)jH%N  
} do_;  pmpn^ZR  
s R0e&Y  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? A1s=;qr  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ; hRpAN  
最后来说说怎么处理break和continue Y_ ;i  
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。 x#}eC'Q  
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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