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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ZX./P0  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 5taT5?n2  
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, {[?(9u7R  
zue~ce73J  
^sLdAC  
Cd}<a?m,  
  class filler 68WO~*  
  { lp%pbx43s  
public : );&:9[b_  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ou{2@"  
} ; mSl.mi(JiZ  
-fW*vE:  
z/@slT  
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: ?QdWrE_  
%S^8c  
,S]7 'UP  
SbrecZ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true );  Sw, +p  
nazZ*lC  
EaY?aAuS:  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 0rs"o-s<  
V#gK$uv  
HJ[cM6$2  
rlSeu5X6  
二. 战前分析 L2i_X@/  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 e)? .r9pA;  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ,G?WAOy,  
#r~# I}U  
X[BIA+6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); DgQp HF  
  /* --------------------------------------------- */ jZkcBIK2  
vector < int *> vp( 10 ); 1FL~ndJs  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ZdWm:(nkU  
/* --------------------------------------------- */ ,K"U> &  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); %axh`xK#  
/* --------------------------------------------- */ 5 ,B_u%bb  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); _FU_Ubkr  
  /* --------------------------------------------- */ yfjWbW  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); [ =9T*Sp  
/* --------------------------------------------- */ ;) z:fToh  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); +`3)oPV)  
Gd xnpE  
g63(E,;;J  
m6\E$;`  
看了之后,我们可以思考一些问题: e>7>j@(K]  
1._1, _2是什么? hPkWCoQpq  
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。 b;W3j   
2._1 = 1是在做什么? 1N#| }ad  
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。 G+"t/?/  
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。 L;NvcUFn  
:tB1D@Cb6  
{14fA)`%  
三. 动工 v,{ :Ez(H  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: H.|#c^I  
RSyUaA  
PI:4m%[  
lH x^D;m6  
template < typename T > u=?.}Pj  
class assignment  +yH7v5W  
  { 0$)>D==  
T value; HU8900k+  
public : c"n\cNP<  
assignment( const T & v) : value(v) {} ]7F=u!/`<C  
template < typename T2 > HV!m8k=6  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } $%CF8\0  
} ; rq/yD,I,  
+ocol6G7W  
9Zt`u,;  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ~Ei$nV  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment n.`($yR_  
7$vYo _  
Ustv{:7v  
Q_Q''j(r6b  
  class holder jk; clwyz/  
  { 85|OGtt  
public : j9x<Y]  
template < typename T > G C),N\@Q  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const j^j1  
  { 3nIU1e  
  return assignment < T > (t); +eWQa`g  
} _(W+S`7Z  
} ; 7 S#J>*  
dUeN*Nq&(,  
nX6u(U  
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: N=T<_`$5  
t9kzw*U9  
  static holder _1; b,l$1{  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 (Ft+uuG  
Zw 26  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); n71r_S*  
而不用手动写一个函数对象。 *KZYv=s,u  
6"L cJ%o  
~9a<0Mc?  
x*/t yZg6  
四. 问题分析 \+oQd=K@  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 [i21FX  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 zsEc(  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 BM%e0n7  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 h0*!;Z7  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Q Uwd [  
vjbASFF0=  
五. 问题1:一致性 !_]Y~[  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| [N-Di"  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 YFLZ%(  
?h ZAxR\  
struct holder !fV+z%:  
  { {g'(~ qv  
  // 0cv{  
  template < typename T > p,EQ#Ik  
T &   operator ()( const T & r) const CmP9Q2  
  { I13y6= d  
  return (T & )r; MD}w Y><C  
} JK7G/]j+Ez  
} ; GL>O4S<`  
m<<+  
这样的话assignment也必须相应改动: sNbxI|B  
|%BOZT  
template < typename Left, typename Right > uP`Z12&  
class assignment +RHS!0  
  { KaLzg5is  
Left l; f$o_e90mu  
Right r; $f$SNx)),  
public : z{%<<pZ  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} bt@< ut\  
template < typename T2 > XnH05LQ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } rP'me2 B  
} ; 7zl5yK N  
'NbHa!  
同时,holder的operator=也需要改动: mtpeRVcF  
H-!,yte  
template < typename T > [>vLf2OID  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const dUD[e,?  
  { s2a{>II6  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); _f7 9wx\B  
} Ky`qskvu  
SjK  
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。 <q)#  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 DVO.FTV^`  
fQ7V/x!  
return l(rhs) = r; +Z,;,5'5G  
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。 QDZWX`qw{  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 2zX]\s?3  
ynp8r f  
template < typename Tp > `T1  
class constant_t W PC]%:L"  
  { 1Te %F+7  
  const Tp t; 9FF0%*tGo  
public : 1l9 G[o *  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} g/4[N{Xf  
template < typename T > D2 #ZpFp"h  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const V(}:=eK  
  { pG_;$8Hc  
  return t; k``_EiV4t  
} yER(6V'\iQ  
} ; y4yhF8E>;U  
)',R[|<  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Q;Ak4 [  
下面就可以修改holder的operator=了 $Ph|e)p  
2 'l'8  
template < typename T > pR<`H'  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const SV4E0c>  
  { C-xr"]#]  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); @b\$yB@z  
} `&qL(66  
W@>% {eE  
同时也要修改assignment的operator() &{5,:%PXw  
VCYwzB  
template < typename T2 > , };& tR  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } #-rH1h3*q  
现在代码看起来就很一致了。 0^ _uV9r  
" > ypIR<  
六. 问题2:链式操作 $L `d&$Vh  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 'JtBZFq  
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+9p:o  
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。 /|w6:;$;mn  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 `6;?9NI  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct e v}S+!|U  
+SzU  
template < typename T > RIR\']WN  
struct result_1 x%=si[P  
  { q$L%36u~/  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; a9e>iU  
} ; 2 B1q*`6R  
P.se'z)E  
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: rE7G{WII  
PxX 4[ P  
template < typename T > h#I>M`|  
struct   ref gE'sO T9v  
  { 8bGd} (  
typedef T & reference; Gf6p'(\zun  
} ; E*& vy  
template < typename T > Ha#= (9.  
struct   ref < T &> Ng&%o  
  { ejKucEgD  
typedef T & reference; F~ty!(c  
} ; 4(n-_BS  
&$BjV{,/zc  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 1y &\5kB  
@3i\%R)n;  
template < typename T > bG"~"ipn%  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const +.8 \p5  
  { rw[ph[\X  
  return l(t) = r(t); |T /ZL!  
} sFKX-S~:  
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。 AOZP*\k  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Y;eZ9|Ht9  
[|wZ77\  
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 sfH_5 #w  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 5&g@3j]  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Oamg]ST  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ]OhiYU4  
最后的布局是: $QF{iV@6d4  
                Add f^ZRT@`O  
              /   \ >~rTqtKd  
            Divide   5 O^PKn_OJ  
            /   \ ?5__oT  
          _1     3 3d8L6GJ  
似乎一切都解决了?不。 [Y/} ^  
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。 OF>mF~  
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。 2>9C-VL2  
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: hF?1y`20  
1#g2A0U,  
template < typename Right > j3oV+zZ49  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const lgAoJ[  
Right & rt) const g9pZ\$J&  
  { h f)?1z4  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); OnziG+ak  
} $p8xEcQdU#  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 T~?Ff|qFC  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 X #dmo/L8  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 :k]1Lm||  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 h^45,E C  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 A|[?#S((]  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? @u+]aI!`-  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: eeg)N1\  
fb7;|LF  
template < class Action > )* :gqN  
class picker : public Action ]#<4vl\  
  { +QavYqPF  
public : A Q U+mo  
picker( const Action & act) : Action(act) {} L+F@:H6/0  
  // all the operator overloaded f)rq%N &  
} ; o|^3J{3G  
S72+d%$  
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。 YaqR[F  
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: k}CVQ@nd  
@IKYh{j4  
template < typename Right > "^[ 'y7i  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const bP#:Oi0v`  
  { NYUL:Tp  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); atH*5X6d  
} 7"D", 1h  
2|y"!JqE1  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > |i*37r6]=  
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。 X0 5/uX{  
h&iC;yj=  
template < typename T >   struct picker_maker P5V}#;v  
  { \7eUw,~Q>  
typedef picker < constant_t < T >   > result; K3&qq[8.e  
} ; c):/!Q  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 539>WyG5  
  { Es`Px_k  
typedef picker < T > result; s) t@ol  
} ; M?49TOQA  
*R,5h2;  
下面总的结构就有了: `hm-.@f,9  
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。 //MUeTxR  
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。 A2FYBM`Q&D  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 qwcD`HV,  
至此链式操作完美实现。 \K{ z  
]c*4J\s  
qZh/IW  
七. 问题3 =*.~BG  
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。 K3m/(jdO  
:kV#y  
template < typename T1, typename T2 > }#+^{P3;  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r<EY]f^`u  
  { 0> E r=,e  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); :4w ?#  
} xH,a=8&9  
(E 3b\lST  
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: \l0[rcEf  
ttQGoUkj  
template < typename T1, typename T2 > fbvL7* (  
struct result_2 ~=LE0.3[  
  { hE/cd1iJ$  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; )q4[zv9  
} ; ^ +\dz  
#%2rP'He  
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? UDFDJm$  
这个差事就留给了holder自己。 R w\gTo  
    I@N8gn  
(lqC[:  
template < int Order > ]N]!o#q}L  
class holder; gVuFHHeUz  
template <> n8[!pH~6  
class holder < 1 > e%M;?0j  
  { =XQ%t @z0  
public : RP|`HkP-2  
template < typename T > ?$pCsBDo  
  struct result_1 y Pp9\[+^j  
  { cVpp-Z|s8  
  typedef T & result; IPpN@  
} ; y.k~Y0  
template < typename T1, typename T2 > 8Fh)eha9f  
  struct result_2 >'$Mp<  
  { Y@iS_lR  
  typedef T1 & result; N~gzDQ3  
} ; ej d(R+  
template < typename T > 3}1u\(Mf  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const pki%vRY  
  { r5/0u(\LB  
  return (T & )r; T>Z<]s  
} :-Z2:/P  
template < typename T1, typename T2 > qR{=pR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const cjY-y-vO  
  { 6MW{,N  
  return (T1 & )r1; ,`Z1m o>n  
} 3?yg\  
} ; (C L%>5V  
l'qg8  
template <> D_7,m%Z:  
class holder < 2 > T-L||yE,h  
  { vr l-$ii  
public : X?',n 1  
template < typename T > }.(B}/$u  
  struct result_1 bJ%h53  
  { 3"e,q Y  
  typedef T & result; *^4"5X@  
} ; Qv-_ jZ  
template < typename T1, typename T2 > rlLMT6r.8  
  struct result_2 C!!M%P  
  { 6 "sSoj  
  typedef T2 & result; B9 uoVcW  
} ; WH}y"W  
template < typename T > {P./==^0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ^CX6&d  
  { e T{ 4{  
  return (T & )r; xCTML!H  
} RqrdAkg  
template < typename T1, typename T2 > P@B]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const x9g#<2w8  
  { X_h}J=33Q  
  return (T2 & )r2; cT,sh~-x,  
} bE..P&"  
} ; 4$<JHo @.  
cq]6XK-W  
~ 7s!VR  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 q9_OGd|P  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: " 8MF_Gu):  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 7$=In K  
0S~rgq|O  
return l(i, j) = r(i, j); ?`ZU R& 20  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Gef TdO.&  
HV|,}Wks6s  
  return ( int & )i; r19 pZAc  
  return ( int & )j; Otuf] B^s  
最后执行i = j; >bW #Zs,6  
可见,参数被正确的选择了。 VONDc1%ga  
cwg"c4V  
H{wl% G  
_DtV  
bG#>uE J-  
八. 中期总结 5j(k:a+!H  
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: ~>|ziHx  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 .q>iXE_c  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Lf&kv7Wj  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor bAMdI 5Zk?  
l_p2Riv  
,J@  
S1_RjMbYM  
#6=  
rILYI;'o  
九. 简化 7. oM J  
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。 fHFE){  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 z} #JK? u  
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: !Vk^TFt`  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ;=z:F<Y  
  +-*/&|^等 @ 6vIap|  
2. 返回引用。 W<g1<z\f  
  =,各种复合赋值等 fJg+Ryo  
3. 返回固定类型。 z03K=aZ  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 9'B `]/L  
4. 原样返回。 WyiQoN'q  
  operator, |6- nbj  
5. 返回解引用的类型。 2>%=U~5  
  operator*(单目) HRA|q  
6. 返回地址。 x%B%f`]8  
  operator&(单目) GbI/4<)l}  
7. 下表访问返回类型。 a7opCmL  
  operator[] l/5 hp.  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 [/r(__.  
  operator<<和operator>> `a/`,N  
^2rN>k,?  
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。 J&_n9$  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Pq$n5fZC !  
1% `Rs  
template < typename Left > ? r4>"[  
struct value_return =3P)q"  
  { %|oym.-I6  
template < typename T > At;LO9T3z  
  struct result_1 h?U O&(  
  { i%?*@uj  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; * ;FdD{+  
} ; }GM'.yutX  
(ZlU^Gw#UB  
template < typename T1, typename T2 > z1a7*)8P  
  struct result_2 -9?]IIVb  
  { QT}tvm@PMq  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; <P<z N~i9j  
} ; .%-8 t{dt  
} ; c+ie8Q!  
o8MZiU1Xf  
8Zdn,}Z  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait pxi3PY?  
#'}*dy/  
下面我们来剥离functor中的operator() :`sUt1Fw.  
首先operator里面的代码全是下面的形式: \;Weizq5  
x+]"  
return l(t) op r(t) 6A ah9   
return l(t1, t2) op r(t1, t2) |.dRily+  
return op l(t) |w=zOC;v  
return op l(t1, t2) ['D]>Ot68  
return l(t) op l]SX@zTb  
return l(t1, t2) op /-s6<e!  
return l(t)[r(t)] pgo$ 61  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] DmcZta8n]  
8P`"M#fI  
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: eMzk3eOJ  
单目: return f(l(t), r(t)); 5)40/cBe  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 46;uW{EY  
双目: return f(l(t)); eO1lnO|  
return f(l(t1, t2));  !VpoZ  
下面就是f的实现,以operator/为例 t{>q|0  
-?a 26o%e  
struct meta_divide ]M3yLYK/P  
  { k?}Zg*  
template < typename T1, typename T2 > U0+-W07>  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) MQ2_`pi  
  { mE[y SrV  
  return t1 / t2; V]^$S"Tv  
} jEwIn1  
} ; cwL_tq  
2mU.7!g)  
这个工作可以让宏来做: F'Z,]b'st3  
v:#tWEbo-  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ [F7hu7zY8  
template < typename T1, typename T2 > \ Ys7]B9/1O  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ?7A>+EY  
以后可以直接用 $cg cX  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Hr C+Yjp  
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 t JmTBsn  
(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。。。) 6\t@)=C,Q  
dN6?c'iN?2  
7p[n  
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 qP ,EBE  
'"Nr,vQo  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > gG uO  
class unary_op : public Rettype 05R@7[GWq  
  { &,/ S`ke=  
    Left l; y`Z\N   
public : Wn6Sn{8W{  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 1;iUWU1@  
ry]l.@o;  
template < typename T > W*G<X.Hf  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const QGz|*]  
      { g)B]FH1  
      return FuncType::execute(l(t)); OTv)  
    } \7_y%HR  
@VI@fN  
    template < typename T1, typename T2 > @6]JIJE  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const SrJE_~i  
      { QV8g#&z  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); -g<oS9   
    } i~72bMwsA  
} ; =pr7G+_u  
XP}<N&j  
A}w/OA97RO  
同样还可以申明一个binary_op ?A0)L27UE&  
sos5Y}  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > z9"U!A4  
class binary_op : public Rettype .Y|!:t|  
  { $Kd>:f=A  
    Left l; 7$#u  
Right r; kf9X$d6   
public : ; @X<lCk  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} {h4E8.E  
tX[WH\(xI  
template < typename T > bd`P0f?  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const F[MFx^sT{  
      { MfkZ  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); {)Xy%QV  
    } &j6erwaT  
62u4-}JzF  
    template < typename T1, typename T2 > ?4uL-z](V  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )gi9f1n`  
      { d5-qZ{W  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); <naz+QK'  
    } [B3RfCV{  
} ; SWLo|)@[/  
/@5YW"1  
13f)&#, F  
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 )}v l\7=  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 P {'b:C  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 2zpr~cB=  
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。 DwF hK*  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! @|!z9Y*  
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。。。 Z:gyz$9w  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 7 [7"A  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 6B-16  
下面是修改过的unary_op t,' <gI  
JtZ7ti  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > =M-p/uB]  
class unary_op wY}@'pzX  
  { s^SJY{  
Left l; ]^]wP]R_  
  kVL.PY\K  
public : 7z-[f'EIUI  
^Dx&|UwiZa  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} _cwpA#x`}  
;kK/_%gN-G  
template < typename T > jdBLsy@  
  struct result_1 Pz^544\~ou  
  { 4P0}+  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 11lsf/IP  
} ; D{!IW!w  
xC?h2hIt  
template < typename T1, typename T2 > <Gsu Z  
  struct result_2 &{i{XcqH'  
  { 0$njMnB2l  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; #;<Y[hR{P  
} ; W9)&!&<o  
pJ{Y lS{  
template < typename T1, typename T2 > W>LR\]Ti@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D,6:EV"sa  
  { t&p|Ynz?i  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Dzbz)Zst  
} &wX]_:?  
cnLro  
template < typename T >  3CJwj  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const cNH7C"@GVu  
  { _G0 x3  
  return OpClass::execute(lt(t)); ##{taR8  
} DI%saw  
r/1(]#kOX  
} ; [ 3HfQ  
ctUp=po  
wS*E(IAl  
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 Y ay?=Y{  
好啦,现在才真正完美了。 Mfs?x a  
现在在picker里面就可以这么添加了: N;gfbh]  
;\]@K6m/Ap  
template < typename Right > *`U~?q}  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 0aAoV0fMDz  
  { o}!PQ#`M  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ME dWLFf  
} UI#h&j5pW  
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。 ww/Uzv  
=#\:}@J5I  
If.r5z9  
Q20 %"&Xp]  
he4(hX^  
十. bind Y0>y8U V  
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。 *2?@ |<(r  
先来分析一下一段例子 &FD>&WRV  
iB{V^ksU  
fIF8%J ^3  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 7 3m1  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 "}!G!k:  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 5m*,8]!-  
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。 Vc2`b3"Br  
我们来写个简单的。 g 'gdgfvn  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: #S(Hd?34,  
对于函数对象类的版本: v1[29t<I!  
XRH!]!  
template < typename Func > Uv.)?YeGh  
struct functor_trait 40/Y\  
  { OCUr{Nh  
typedef typename Func::result_type result_type; kl`W\tF  
} ; :>*7=q=  
对于无参数函数的版本: / +\9S  
9my^ Y9B  
template < typename Ret > q7!{?\T%  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ] @'!lhLi  
  { xU vs:  
typedef Ret result_type; 99S ^f:t  
} ; dscgj5b1~  
对于单参数函数的版本: P%6~&woF  
<m m[S  
template < typename Ret, typename V1 > i$@:@&(~Y  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > rc{v$.o0  
  { yLGRi^d#  
typedef Ret result_type; N$DkX)Z  
} ; *Uh!>Iv;  
对于双参数函数的版本: RpK@?[4s  
sRW<me;  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > K8~d^G  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > B6"0OIDY"  
  { _+,TT['57s  
typedef Ret result_type; gSgr6TH0  
} ; Gq6*SaTk  
等等。。。 <UI [%yXj  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy <[phnU^ 8  
sS Mh`4'  
template < typename Func > (ZGbh MK  
struct func_return  <Uur^uB  
  { y(&Ac[foS}  
template < typename T > 6mE\OS-I  
  struct result_1 >Q/Dk7#  
  { VQs5"K"  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [e q&C_|D  
} ; :U\tv[  
,bd_:  
template < typename T1, typename T2 > 5bIw?%dk(  
  struct result_2 u y+pP!<  
  { /{[o ~:'p  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; mR~&)QBP.  
} ; [Zrr)8A  
} ; j+!v}*I![  
omFz@  
@7u0v  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 [m -bV$-d  
\GBuWY3B  
template < typename Func, typename aPicker > [RL9>n8f  
class binder_1 >sF)Bo Lc  
  { 4 :v=pZ  
Func fn; edD)TpmE,  
aPicker pk; (BM47 D=v  
public : .d*8C,  
FsPw1A$y  
template < typename T > : DNjhZ  
  struct result_1 RNL9>7xV  
  { D=$)n_F  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; #z(]xI)"  
} ; xoL\us`A  
+mPx8P&%  
template < typename T1, typename T2 > -/4P3SG/  
  struct result_2 Kq!3wb;  
  { }b}m3i1  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; jCY %|  
} ; x38 QD;MT  
b$7 +;I;  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}  k'YTpO  
zqku e%^?-  
template < typename T > 0_/[k*Re  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const V+\Wb[zDJ  
  { l}h!B_P'  
  return fn(pk(t)); N mG#   
} QP x^_jA  
template < typename T1, typename T2 > :3PH8TL  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K}y f>'O  
  { xo)P?-  
  return fn(pk(t1, t2)); [UR-I0 s!/  
} @iiT<  
} ; hoP]9&<T  
/ 1RpM]d  
_{>vTBU4F  
一目了然不是么? wL1MENzp*z  
最后实现bind 4| f*eO  
Y2TtY;  
,6/V" kqIP  
template < typename Func, typename aPicker > TC('H[ ]  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) #mT"gs  
  { 5-V pJ  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); -LSWmrj  
} LeQjvW9y  
"Q<MS'a  
2个以上参数的bind可以同理实现。 VTM/hJmwJ  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 wzA$'+Mb  
=|=(l)8  
十一. phoenix &m3lXl  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 0Gk<l{o?^  
y-k.U%  
for_each(v.begin(), v.end(), [0of1eCSl  
( v19-./H^ j  
do_ 4*L_)z&4;  
[ x2EUr,7  
  cout << _1 <<   " , " F [M,]?   
] }k0_5S  
.while_( -- _1), s iaG'%@*r  
cout << var( " \n " ) Gt1U!dP  
) PCvWS.{  
); ! if   
pmM9,6P4@  
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: !1k_PY5)  
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 Dv"9qk  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ;gkM{={`p  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ZNoDFf*h  
'F<TSy|4kI  
sB</DS  
template < typename Cond, typename Actor > T%Lx%Qn  
class do_while [GR; ?R5  
  { |>Vb9:q9Po  
Cond cd; *hx  
Actor act; .8R@2c`}Cs  
public : D- c4EV  
template < typename T > PsYpxNr  
  struct result_1 9p/Bh$vJ  
  { 1^}+=~  
  typedef int result_type;  g(052]  
} ; -@s#uA h  
n]9$:aLZ  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} %4H%?4  
 Sf'CN8  
template < typename T > I0 -MRU~[K  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %{|pj +  
  { \<' ?8ri#  
  do L#J1b!D&<6  
    { fl(wV.Je|  
  act(t); \Z/@C lCm  
  } ;'|Ey  
  while (cd(t)); l;Wj]  
  return   0 ; 'NmRR]Q9  
} ~a:  
} ; vQCy\Gi   
}j%5t ~Qa  
XZ7Lk)IR  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). "x-j~u?  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 TDh5lI  
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。 N['  .BN  
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。 tA;}h7/Lc~  
下面就是产生这个functor的类: 8=l%5r^cq  
kj_c%T ]/  
,prf;|e?  
template < typename Actor > XTy x r  
class do_while_actor t# i #(H  
  { b;n[mk  
Actor act; az$FnVNn=  
public : v+XJ*N[W  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} %v|B *  
vzM ^$V  
template < typename Cond > .]^?<bG  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; :> '+"M2r  
} ; ;I}fBZ 3  
$i&zex{\  
uFE)17E  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 z_HdISy0  
最后,是那个do_ 3w=J'(RU  
Vk suu@cch  
5+vaE 2v  
class do_while_invoker _/|\aqF.  
  { aUp g u"  
public : ]9CFIh  
template < typename Actor > ^!d3=}:0  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const vN:Ng  
  { >6T8^Nt  
  return do_while_actor < Actor > (act); )GpK@R]{  
} Ac@VGT:9  
} do_; *w&e\i|7  
x:Y1P:  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 7! Nsm  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 It(_v  
最后来说说怎么处理break和continue A^g(k5M*  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 dN q$}  
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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