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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda S8kzAT  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 dPpJDY0  
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, F#L1~\7  
mA.,.<xE@  
)l! /7WKY  
1_!?wMo:f  
  class filler :_xfi9L~W0  
  { 7f k)a  
public : mrsmul{  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} }pf|GdL  
} ; pl[@U<8aw  
F =*4] O  
31 <0Nw;l  
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: S"?fa)~  
N<b2xT  
IUEpE9_  
#^]vhnbN  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); lw~ V  
Xm|~1 k_3  
){)-}M  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 h*40jZ  
YL!{oHs4  
' =5B   
Id`V`|q  
二. 战前分析 Nr]Fh  
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。 $kN=45SR  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 oj{CNa  
\1<|X].jNY  
^>ir&$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ia_@fQ  
  /* --------------------------------------------- */ ,W[J@4.  
vector < int *> vp( 10 ); DrioBb@  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); G9Kck|50  
/* --------------------------------------------- */ uxDM #  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); } LC  
/* --------------------------------------------- */ (K8Ob3zN_  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 2ry@<88  
  /* --------------------------------------------- */ 'oY#a9~Z{  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 0fvOA*UP  
/* --------------------------------------------- */ {PxFG<^U  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); J;^PM:6  
%GY'pQz  
H"UJBO>$  
f@hM^%  
看了之后,我们可以思考一些问题: uY>M3h#qx  
1._1, _2是什么? ZB)R4  
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。 ? _bFe![q  
2._1 = 1是在做什么? iSoQ1#MP)2  
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。 XKws_  
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。 vOz1& |;D  
-8FUR~WJ  
,m]5j_< }  
三. 动工 Bf #cBI  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: R3a}YwJFXF  
-@_v@]:  
Q 318a0  
-L]-u6kC[  
template < typename T > 1|"BpX~D  
class assignment x$o^;2Z  
  { bFajK;  
T value; _ {wP:dI "  
public : )kI**mI}  
assignment( const T & v) : value(v) {} 7p]Izx8][  
template < typename T2 > Ic_NQ<8  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } >l AtfN='  
} ; +e2:?d@  
4P1}XYD-2  
KgkRs?'z  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 N2'aC} I  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment j:'g*IxM_  
YK6'/2!  
[yk-<}#B  
F{a;=h#@Q  
  class holder t>?tWSNf  
  { EZ|v,1`e  
public : 4LB8p7$|a3  
template < typename T > E}S%yD[  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const n6WKk+  
  { 8aWEl%  
  return assignment < T > (t); &R@([=1  
} EmcLW74  
} ; s^eiym P  
YcDKRyrt  
}kr?+)wB  
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: r)}U 'iv*%  
T#3@r0M  
  static holder _1; /A-WI x  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 : (X3?%  
u)<s*jk  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); -c0ypz  
而不用手动写一个函数对象。 7>j~;p{  
{LF4_9 =  
CKK}Z;~:  
77)WNL/ x  
四. 问题分析 RM `qC  
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。 yTd8)zWq  
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。 L0!CHP/nRS  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 W!? h2[  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 S$Zi{bU`G  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 \*e\MOp6  
BXYH&2]Q  
五. 问题1:一致性 S=mqxIo@m  
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?| m!%aB{e  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 thJ~* 0^  
_;;Zz&c  
struct holder %;dj6):@  
  { (XVBH 1p"  
  // oXnaL)Rk  
  template < typename T > ,oA<xP-*  
T &   operator ()( const T & r) const esnq/  
  { 6ABK)m-y  
  return (T & )r; [#q>Aq$11  
} W~ET/h  
} ; l^Rb%?4Z  
LQ# E+id&  
这样的话assignment也必须相应改动: kzRJzJquP  
I8 :e `L  
template < typename Left, typename Right > s4"Os gP+  
class assignment gk%@& TB/  
  { rYr*D[m]  
Left l; n^T,R  
Right r; kUgfFa#_  
public : DaQl ip  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} R);Hd1G  
template < typename T2 > ~bhS$*t64  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } rtj`FH??11  
} ; \]u;NbC]  
G*@!M%/  
同时,holder的operator=也需要改动: ?F AI@4  
Y/FPkH4  
template < typename T > h0rPMd(K  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 9VnBNuT  
  { IQ I8 v  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); T[bCY 6  
} RPW46l34  
h <LFTYE@  
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。 E7MSoBX9M  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ",$_\l  
f_jhQ..g<g  
return l(rhs) = r; AzOs/q8O  
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。 A#=TR_@:  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: <:}nd:l1  
H3D<"4Q>  
template < typename Tp > XnQR(r)pR2  
class constant_t jb.H[n,\  
  { W#p7M[  
  const Tp t; Oo|PZ_P  
public : Ur(R[*2bx  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} r0XEB,}  
template < typename T > Db,"Gl  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const -^xbd_'  
  { eluN~T:W  
  return t; @&ZQDi  
} "=djo+y  
} ; pd|KIs%jl  
Jay"  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 \l~^dn}  
下面就可以修改holder的operator=了 i41~-?Bc  
OM*c7&  
template < typename T > 4 O!2nP  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const %y6(+I #P  
  { Qq<@;4  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); gc.Lh~  
} #J"xByQKK  
N*o{BboK;  
同时也要修改assignment的operator() UZyg_G6  
q!ZM Wg  
template < typename T2 > |58HPW9  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } @Vre)OrN#  
现在代码看起来就很一致了。 0<uek  
Ek_5% n  
六. 问题2:链式操作 y7,I10:D  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 =SfNA F  
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。 >rCD5#DG  
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。 {o}U"b<+Ra  
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。 )L:z r#  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct [IL*}M!  
><<>4(eF p  
template < typename T > @NLcO}  
struct result_1 gM&IV{k3  
  { ?b;2 PH"  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; $Nu{c;7"  
} ; F8f}PV]b  
h'y%TOob  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: X-c|jn7  
 w4U,7%V  
template < typename T > y{%0[x*N<m  
struct   ref 0gd`W{YP  
  { wFJf"@/vJ  
typedef T & reference; 3p0v  
} ; >h\y1IrAaG  
template < typename T > Eomfa:WL  
struct   ref < T &> 7D6`1 &  
  { _K^Q]V[nZ  
typedef T & reference; 0bT j/0G?  
} ; 4&}%GH>}  
u 272)@R  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Bf ut mI  
paqGW]  
template < typename T > *N">93:  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const =;rLv7(a  
  { YM}a>o  
  return l(t) = r(t); F]ao Ty  
} h?mDtMCw2  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 S,m(  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 \P<aK$g  
5Gz!Bf@!!  
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 2S?7j[@%i`  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: >,e^}K}C  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 =;Gq:mHi  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Vrt$/ d  
最后的布局是: F9fLJol  
                Add Z`Y&cKsn  
              /   \ ,md_eGF  
            Divide   5 fiGTI}=P  
            /   \ K:,V>DL  
          _1     3 xfYKUOp/  
似乎一切都解决了?不。 Qs&;MW4q  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 G4* LO  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 m\&|#yq  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: a-{|/ n%  
ingG  
template < typename Right > {VcRur}&Y8  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const S!(3-{nC  
Right & rt) const n' ~ ==2  
  { cQ8[XNa  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ~gDYb#p  
} F.[%0b E  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ,!#Am13  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 Gv-VDRS  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 O~3 A>j  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 )DgXsT  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 1 G>Ud6(3<  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? %'Cj~An  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: nu0pzq\6  
G+zhL6]F  
template < class Action > 8y LcTA$T  
class picker : public Action }]x \ `}o  
  { /K:r4Kw  
public : HpnF,4A>  
picker( const Action & act) : Action(act) {} )w7vE\n3  
  // all the operator overloaded 3~>-A=  
} ; @j!,8JQEd  
eh86-tQI~(  
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。 CMj =4e  
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: ,'8%'xit  
+_5*4>MC  
template < typename Right > W A/dt2D|  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ;uBGB h<  
  { ;_<~9;  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ~KK} $iM  
} sxNf"C=-.  
[D"6&  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > z|#*c5Y9w  
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。 ?P kJG ,~  
wC1pfXa  
template < typename T >   struct picker_maker _*mn4n=  
  { P5Xp #pa  
typedef picker < constant_t < T >   > result; $qNF /rF  
} ; IiPX`V>RC  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > [\8rh^LFi  
  { VGS%U8;  
typedef picker < T > result; L!}!k N:?  
} ; <ToS&  
$$9H1)Ny  
下面总的结构就有了: [JOa^U=  
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。 yGa0/o18!?  
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。 (?z?/4>7<  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 @%4'2b  
至此链式操作完美实现。 cYSn   
=H{<}>W'  
7`|'Om?'  
七. 问题3 |Z:yd}d  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 >Pw5! i\  
YVIE v  
template < typename T1, typename T2 > DyC*nE;  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1Lb)S@Q`*R  
  { <LbLMV  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); lC5zqyG  
} #u&fUxM:AS  
+7.|1x;C  
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: KuR]X``2  
Y@FYo>0O  
template < typename T1, typename T2 > l2F#^=tp  
struct result_2 ,r B(WKU  
  {  /YJo"\7  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 01.q9AGy  
} ; GfONm6A  
L3eF BF/  
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? ,DFN:uf=l  
这个差事就留给了holder自己。 J!C \R5\  
    @)pC3Vi^  
KL$.E!d  
template < int Order > >|3Y+X  
class holder; ?!RbS#QV}  
template <> f^pBXz9&=  
class holder < 1 > um9&f~M  
  { ]it. R-  
public : 7y Cf3  
template < typename T > ZF>:m>  
  struct result_1 -d ,D!  
  { [ja^Bhu  
  typedef T & result; Oo|JIr7i  
} ; b7.7@Ly y  
template < typename T1, typename T2 > o/-RGLzAo  
  struct result_2 8m0*89HEu  
  { j2G^sj"|  
  typedef T1 & result; /\1'.GR  
} ; =M1}HF,7>l  
template < typename T > y[7M(K  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const , z\Qd07u  
  { ]L3U2H`7  
  return (T & )r; WJ8i=MO67  
} JD *HG]  
template < typename T1, typename T2 > OY1bFIE  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const @Ou H=<YN  
  { Cu@q*:'  
  return (T1 & )r1; , Q0Y} )  
} ?`+VWa[,e  
} ; \GEz.Vb  
:!Ci#[g  
template <> OU{c| O  
class holder < 2 > uH\EV`@'  
  { `+w= p7ET  
public : lWRl  
template < typename T > U$2Em0HO}  
  struct result_1 ,7V?K j  
  { Do4hg $:40  
  typedef T & result; kn:hxdZ  
} ; NfDS6i.Fqp  
template < typename T1, typename T2 > Zj[m  
  struct result_2 |X@s {?  
  { vA6`};|  
  typedef T2 & result; ;Z*rY?v  
} ; eg;r38   
template < typename T > z}-CU GS  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const gdIk%m4  
  { /Xi21W/  
  return (T & )r; 2)IM<rf'^  
} 1gK|n  
template < typename T1, typename T2 >  )M;~j  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const !SuflGx,q  
  { h; q&B9  
  return (T2 & )r2; %ddH4Q/p  
} n[>hJ6  
} ; zU1D@  
> %KEMlKZ  
"E+;O,N-  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 w6Gez~ 8  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: )2c]Z|  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: X>$Wf3  
$6m@gW]N  
return l(i, j) = r(i, j); vyS>3(NZ  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) = cRmaD  
5& %M L  
  return ( int & )i; d5-Q}D,P  
  return ( int & )j; PxYK)n9&  
最后执行i = j; ?Tc|3U  
可见,参数被正确的选择了。 rn . qs  
T[4xt,[a  
@7}XBg[pI  
0d2RB^"i  
Rir0^XqG  
八. 中期总结 l^I? @{W  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ~Bl,_?CBr  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 mh4 VQ9  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。  dF `7]  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ,q%X`F rc  
0WzoI2Q  
8b0j rt  
?5't1219  
50 w$PW  
qt.4dTd:_  
九. 简化 &n,v@ gt  
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。 0`zdj  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 oi`L ;w|]  
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: BcQUD?LC`  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 4U\>TFO  
  +-*/&|^等 W'"hjQ_  
2. 返回引用。 d7BpmM  
  =,各种复合赋值等 O-[YU%K3?  
3. 返回固定类型。 F3V:B.C  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool)  }c||$  
4. 原样返回。 N5)H(<}  
  operator, AAfhh5i  
5. 返回解引用的类型。 41/civX>V  
  operator*(单目) @F8NN\  
6. 返回地址。 Pg.JI:>2Ku  
  operator&(单目) lZ5-lf4  
7. 下表访问返回类型。 y~*B%KnEQy  
  operator[] tX% C5k  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ,Gy,bcv{  
  operator<<和operator>> ts&\JbL  
8p829  
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。 o#"yFP1  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: +s_a{iMVP  
Zbl*U(KU?  
template < typename Left > *0oa2fz%  
struct value_return =oXlJ[)h  
  { XR8`,qH>  
template < typename T > hgYFR6VH  
  struct result_1 `6-flc0r  
  { BO}IN#  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; EO(l?Fgw]$  
} ; Q`K^>L1  
-hfDf{QN  
template < typename T1, typename T2 > wL3BgCxqDL  
  struct result_2 cq]0|\Vz  
  { OLF6["0Rn  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; #k<l5x`  
} ; m!zv t  
} ; Jv 5l   
aPe*@py3T  
f-^*p  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Uf_mwEE  
7#"y mE  
下面我们来剥离functor中的operator() Z}zka<y6K6  
首先operator里面的代码全是下面的形式: D]d! lMK/  
:9 &@/{W  
return l(t) op r(t) pHk$_t  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) wqm{f~nj=  
return op l(t) Z  OAg7  
return op l(t1, t2) Z 9cb  
return l(t) op `r&Ui%fk;0  
return l(t1, t2) op ~eTp( XG  
return l(t)[r(t)] x!85P\sm  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] *kf%?T.  
wmK;0 )|H  
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: }x{1{Bw>Y  
单目: return f(l(t), r(t)); L4+R8ojG  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); P\[K)N/1  
双目: return f(l(t)); gzK/l:  
return f(l(t1, t2)); rx]Q,;"  
下面就是f的实现,以operator/为例 ku57<kb  
[GM!@6U  
struct meta_divide  ZJ)>gV  
  { )2Q0NbDn  
template < typename T1, typename T2 > #WUN=u   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 8>|4iT  
  { 8DD1wK\U~  
  return t1 / t2; #6y fIvap  
} {?w *n_T.  
} ; Ac*)z#H  
* XDe:A  
这个工作可以让宏来做: 9]chv>dO)=  
W7s  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ <b4} B   
template < typename T1, typename T2 > \ _;x`6LM  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; aFnyhu&W'  
以后可以直接用 ?=?*W7  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) \2f?)id~  
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 ;eFV}DWW  
(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。。。) zb~;<:<  
T z:,l$  
.1h\r, #  
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 4 y.' O  
Z5wDf+  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Vl(id_~_  
class unary_op : public Rettype b*Hk} !qH  
  { b!QRD'31'j  
    Left l; 7 mA3&<&q  
public : ~s?y[yy6i  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} DjZTr}%q  
%"E!E1_Sv  
template < typename T > KKg\n^  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :[PA.Upi  
      { hOqNZ66{  
      return FuncType::execute(l(t)); -e51 /lhpd  
    } Q[!?SSX%  
v!S(T];)  
    template < typename T1, typename T2 > F_}y[Yn^  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const } ?+0s=Z  
      { I_Gm2 Dd  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); q|lP?-j  
    } d n%'bt  
} ; RXWdqaENx  
g p9;I*!  
a*,V\l|6  
同样还可以申明一个binary_op 2*-qEUl1  
:E|+[}|  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > RLw/~  
class binary_op : public Rettype 1?TgI0HS  
  { ,F'y:px  
    Left l; ]RVme^=  
Right r; *= %`f=  
public : /byF:iYI  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} bL:+(/:  
ldKLTO*&  
template < typename T > B(wi+;  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Py9:(fdS  
      { vXSpn71Jb  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Y}\3PaUa  
    } 527u d^:  
*MWI`=c  
    template < typename T1, typename T2 > {Z$]Rj  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Tz(Dhb,  
      { lP(<4mdP  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); M;z )c|Z  
    } .D=#HEshk  
} ; b3=XWzK5  
Pl|*+g  
e 7Sg-NWV  
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 'F1<m^  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Hc0V4NHCaL  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) x;7p75Wm  
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。 <Lle1=qQ  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! `1 Tg8  
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。。。 }V+&o\4  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 M7gqoJM'Q  
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) m}m|(;T  
下面是修改过的unary_op {X\FS   
YL4yT`*  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ?I.bC   
class unary_op >BMtR0  
  { ~c=*Y=)LG  
Left l; rN~V^k  
  ~VF?T~Kr_  
public : Bo*Wm w  
*u34~v16,  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 4Gh%PUV#  
!NhVPb,  
template < typename T > @j r$4pM?  
  struct result_1 m`,h nDp  
  { (bogAi3<F  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;  ZN;fDv  
} ; ;Ac!"_N?7  
zL+M-2hV  
template < typename T1, typename T2 > jdD`C`w|,  
  struct result_2 |y]8gL^  
  { 7YU}-gi  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Eo{js?1G_  
} ; J s,.$t  
U&gl$/4U@  
template < typename T1, typename T2 > a3_pF~Qx  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const G7HvA46  
  { .!1E7\  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); CakB`q(8  
} s.!gsCQme  
VC NQ}h[D  
template < typename T > 3_Re>i  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const lHgmljn5u  
  { L 3C'q  
  return OpClass::execute(lt(t)); sGJZG  
} )9rJ]D^B  
g^2H(}frc  
} ;  [ "Jt2  
A@G%*\UZ  
^<e(3S:  
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 ~,84E [VV  
好啦,现在才真正完美了。 GplEad $  
现在在picker里面就可以这么添加了: dMH}%f5;1  
]*AQT7PH  
template < typename Right > !2g*=oY  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Y{dj~}mM+  
  { )!D,;,aQ  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); #Bas+8 @,  
} U#n1N7P|$F  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 @yn1#E,  
;U<rFs40  
Qnv)\M1  
5q.)K f+  
zAd%dbU|  
十. bind )>^!X$`3  
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。 sMWNzt  
先来分析一下一段例子 y)+l U  
-IG@v0_w  
i}LVBx"K(  
int foo( int x, int y) { return x - y;} $%3%&+z$I  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ,y*|f0&"~  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 $[*<e~?  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 DqBiBH[%h  
我们来写个简单的。 J?bx<$C@  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: CF@j]I@{   
对于函数对象类的版本: 8}!WJ2[R  
'di(5  
template < typename Func > /.[78:G\,  
struct functor_trait hW-?j&yJ?  
  { j|ZhGerp  
typedef typename Func::result_type result_type; JE/Kf<  
} ; !&vPG>V  
对于无参数函数的版本: g,5Tr_  
sb*)K,U  
template < typename Ret > =E-V-?N\  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ]9NA3U7F  
  { Z {*<G x  
typedef Ret result_type; 5g;i{T/6~x  
} ; 6^"Spf]  
对于单参数函数的版本: `-82u :"  
qgw)SuwW  
template < typename Ret, typename V1 > 77p8|63  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > pu6@X7W"  
  { pK@8= +  
typedef Ret result_type; GC^>oF  
} ; <Is~DjIav  
对于双参数函数的版本: tx||<8  
!$8 e6  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > rE$=~s  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ~k'SP(6#C  
  { # Q61c  
typedef Ret result_type; F>[T)t{m=  
} ; % (x9~"  
等等。。。 YS+|n%?  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy zqa7!ky  
ppK`7J>Z  
template < typename Func > v<t r1cUT  
struct func_return jkfc=O6^  
  { RD0=\!w*5  
template < typename T > 4b :q84  
  struct result_1 <e@+w6Kp'7  
  { QL`Hb p  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; q jmlwVw  
} ; *VgiJ  
XMw*4j2E  
template < typename T1, typename T2 > >K-S&Y  
  struct result_2 qv.s-@l8  
  { j )b[7%  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; gano>W0  
} ; d\v1R-V  
} ; :"I!$_E'  
yJ?S7+b  
q=`i  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 |kh7F0';"  
0 pPSg9  
template < typename Func, typename aPicker > :2(U3~3:  
class binder_1 B 42t  
  { B0|!s  
Func fn; }GL@?kAGR5  
aPicker pk; zX}t1:nc  
public : aV`_@F-8  
rki0!P`  
template < typename T > }*s`R;B|,  
  struct result_1  w0`8el;  
  { Eohv P[i  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ?]PE!7H  
} ; ?n(OH~@$i  
%+HZ4M+hV  
template < typename T1, typename T2 > yU'<b.]  
  struct result_2 <S68UN(Ke  
  { 0Tq=nYZA  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; r6gfxW5  
} ; &ws^Dm]R  
fv/Nf"  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} dh S7}n  
xY>@GSO1  
template < typename T > l~Rd\.O  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const FE,BvNBZ  
  { kmT5g gy  
  return fn(pk(t)); Dbl+izF3  
} f O,5 u;  
template < typename T1, typename T2 > 2rPmu  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const H<Ik.]m  
  { M)1Y7?r]  
  return fn(pk(t1, t2)); }WDzzjDR+  
}  x>$e*  
} ; ]+A%3 7  
7-#   
#Ic)]0L  
一目了然不是么? +o-jMvK9  
最后实现bind ???`BF[|  
+^|_vq^XR  
Lv UQ&NmY  
template < typename Func, typename aPicker > MUn(ZnQy|  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) #ADm^UT^  
  { vb`R+y@  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Ake@krh>$  
} SNtk1pG>  
y4)iL?!J~  
2个以上参数的bind可以同理实现。 M>[e1y>7  
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。 z"P/Geb:O  
`3yK<-  
十一. phoenix Z@,[a  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: d$hBgJe>N  
Q|xa:`3?  
for_each(v.begin(), v.end(), * }) W>  
( 7!Qu+R  
do_ Z0%:j\W4c  
[ 4i7+'F  
  cout << _1 <<   " , " 49.B!DqQW&  
] %X|u({(zb  
.while_( -- _1), \zKO5,qw  
cout << var( " \n " ) &P7Z_&34Z  
) !|\l*  
); 4-m6e$p;  
OE*Y%*b  
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: 7@ \:l~{  
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 l"-Z#[  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 o$Ju\(Y$<+  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 6=:s3I^  
`I.pwst8i-  
d}Q% I  
template < typename Cond, typename Actor > pO92cGJ8  
class do_while LU/;` In  
  { EpH_v`  
Cond cd; |'-%d^ Z  
Actor act; R.!.7dO  
public : % Ai' 6  
template < typename T > _&%FGcAS  
  struct result_1 T@A Qe[U'v  
  { *:"@  
  typedef int result_type; mv 7W03  
} ; dXfLN<nD>U  
0j;q^>  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} yd=b!\}WJ  
#a9O3C/MP  
template < typename T > 5;+KMM:zb  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,x$^^  
  { 7=%Oev&0g-  
  do kH8/8  
    { k.z(.uc=  
  act(t); <RKT |  
  } F1A40h7R$Y  
  while (cd(t)); 1ktxG1"1  
  return   0 ; $<AaeyR!N  
} Q':hmulT!  
} ; o7 t{?|  
5 owK2  
bQ(-M:  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). @fb"G4o`:  
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。 &d0sv5&s  
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。 4jt(tZS  
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。 mRa\ wEg%  
下面就是产生这个functor的类: 0<O()NMv  
)2_[Ww|.  
-n8d#Qm)  
template < typename Actor > 9:P]{}  
class do_while_actor wZs 2 aa  
  { qV6WT&)T  
Actor act; hJsP;y:@Lm  
public : FWA?mde  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ]IEZ?+F,  
<z\`Ma  
template < typename Cond > ?U{<g,^  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ^GyZycch  
} ; }B a_epM  
em'ADRxG+  
&gPP# D6A  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 &O^-,n  
最后,是那个do_ [q U v|l1  
*~>p;*  
X'-Yz7J?o  
class do_while_invoker !|up"T I  
  { 0EF~Ouef  
public : (|F.3~Amq  
template < typename Actor > $rI 1|;^  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Fn7OmxfD  
  { Qn,6s%n  
  return do_while_actor < Actor > (act); _&/ {A|n  
} a6-.|tt#t  
} do_; r0 )ne|&Hp  
1Dl6T\20  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? > (9\ cF{  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 g4 eW<  
最后来说说怎么处理break和continue a]T&-#c,}  
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。 BjeD4  
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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