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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Yj49t_$b  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 p6V0`5@t  
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, $6 f3F?y7  
^ZcGY+/~  
{!L~@r  
/([kh~a  
  class filler ;)*eo_tQ  
  { %tGO?JMkd  
public : Bwxd&;E  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} \R_C&=  
} ; gwMNYMI  
_G@GpkSe>  
ZY+qA  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: d#FQc18v}k  
?:q*(EC<  
XRi8Gpg  
Q1 97mN+0  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 73;GW4,  
CD~.z7,LC  
7?_CcRe  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 L="}E rmK  
3=j"=-=  
PJH&  
rV#ch(  
二. 战前分析 /U9"wvg  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 :$c |  
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 VTE .^EK!  
;e*!S}C,  
7!E,V:bt'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); } q8ASYNc  
  /* --------------------------------------------- */ zrb}_  
vector < int *> vp( 10 );  =7eV/3  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 8d'0N  
/* --------------------------------------------- */ W'TZ%K) I  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); f-Z/t fC  
/* --------------------------------------------- */ x%B/  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); rx|pOz,:  
  /* --------------------------------------------- */ G"t5nHY\.  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); a:w#s}bL  
/* --------------------------------------------- */ j#ab_3xH  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ` Sz}`+E  
G 3ptx! D  
9%9#_?RW  
Dlvz )  
看了之后,我们可以思考一些问题: NzvXN1_%  
1._1, _2是什么? |+9&rAg  
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。 dy[X3jQB  
2._1 = 1是在做什么? :V||c5B+  
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。 d2$IH#~9B  
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。 OneY_<*a<  
D&y7-/  
K}Qa~_  
三. 动工 WpvhTX  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: % pCTN P  
S f# R0SA  
<a3 WKw  
"w<#^d_6  
template < typename T > R:qW;n%AF  
class assignment H Pz+Dm  
  { (E1~H0^  
T value; >m\(6x8RE  
public : >A"(KSNL  
assignment( const T & v) : value(v) {} pQB."[n  
template < typename T2 > %xLh Z\  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } V0mn4sfs  
} ; Ny/MJ#Lq  
Mi_$">1-W  
)^hbsMhO  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 pA4xbr2  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment %WS+(0*1  
JBZ@'8eqi]  
WcGS9`m/  
@=u3ZVD  
  class holder JucY[`|JV  
  { y@yD5$/  
public : 8&dF  
template < typename T > *o ix6  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Aos+dP5h,8  
  { #/37V2E  
  return assignment < T > (t); Fsg*FH7J  
} lyhiFkO iH  
} ; A=0'Ks  
 Vxt+]5X  
(QB2T2x  
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: veECfR;  
47/iF97  
  static holder _1; tZo} ;|~'  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 u ^RxD^=L  
LDa1X2N  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); #g!.T g'  
而不用手动写一个函数对象。 alb.g>LNPP  
_q^E,P  
`Q,H|hp;k;  
<~=Vg  
四. 问题分析 a8Wwq?@  
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。 xgtR6E^k  
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。 yB6?`3A:  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 -UT}/:a  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 O#r%>;3*  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 &)<)^.@3G^  
sDV Q#}a  
五. 问题1:一致性 Cgc\ ah  
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?| =2x^nW  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 w4Z'K&d=  
7K:PdF>/  
struct holder poFg 1  
  { i@J ;G`  
  // 4B][S'f  
  template < typename T > P!k{u^$L  
T &   operator ()( const T & r) const #X"@<l4F  
  { Xn ;AZu^'R  
  return (T & )r; A+{VGP^  
} (7*}-Uy[C  
} ; 6W Ur QFK  
xkA K!uVy  
这样的话assignment也必须相应改动: bZV/l4TU  
%8x#rohP  
template < typename Left, typename Right > /a o5FL  
class assignment U/BR*Zn]*  
  { Tm?#M&'  
Left l; { (}By/_  
Right r; Z/J y'$x  
public : yV(\R  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} T[A 69O]v  
template < typename T2 > <9 ;!3xG  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ct}9i"H#1  
} ; e(G |;a  
#LOwGJ$yVz  
同时,holder的operator=也需要改动: 40 0#v|b  
v.5+7,4  
template < typename T > )dSi/  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 4X|zmr:A  
  { xN%K^Tree  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); :\U{_@?`%  
} g=o4Q< #^y  
B7vpsSL  
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。 OZ!^ak  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 L8 @1THY  
h)nG)|c  
return l(rhs) = r; " 2Dngw  
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。 8Q+36!  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: *uvQ\.  
Xn\jO>[Ef  
template < typename Tp > I++. ee  
class constant_t 7t_^8I%[  
  { 8HdAFRw  
  const Tp t; -|\ZrE_h  
public : ^sg,\zD 'X  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} C"enpc_C/  
template < typename T > 3oG,E;(  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const >yh2Lri  
  { &iVs0R  
  return t; \D&KC,i5f  
} RCLeA=/N@0  
} ; C{wEzM :  
u> / TE  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 \5cpFj5%  
下面就可以修改holder的operator=了 g$o&Udgs  
;6hOx(>`=  
template < typename T > 2)~> R  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const (_{y B[z>`  
  { '[O;zJN;  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); uRe'%?W  
} y18Y:)DkL  
&G$Ucc `  
同时也要修改assignment的operator() &YeA:i?  
NW)1#]gg%  
template < typename T2 > gv{ >`AN  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } j 1HW._G  
现在代码看起来就很一致了。 /|#fejPh  
W|(1Y D  
六. 问题2:链式操作 Vs{|xG7W D  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 e(8Ba X _  
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。 /JU.?M35  
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。 Oz#{S:24M+  
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。 w)jISu;RG  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct G<;*SYAb  
S>; 5[l 4  
template < typename T > ;IM}|2zuN  
struct result_1 RY*U"G0#w  
  { qb` \)X]9  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; EDs\,f}  
} ; ,3 u}x,  
B4 8={  
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: ,wdD8ZT'Ip  
8SS|a  
template < typename T > vgN&K@hJ  
struct   ref !FFU=f  
  { @!d{bQd,  
typedef T & reference; *G 9V'9  
} ; ef E.&]  
template < typename T > XHGFf_kW_N  
struct   ref < T &> LB?u8>a' I  
  { %GIr&V4|  
typedef T & reference; `x%>8/  
} ; "Os_vlapHo  
xFg>SJ7]  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: u,Kly<0j  
SOvF[,+  
template < typename T > dN[\xVcj  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const R .2wqkY  
  { Ef13Q]9|  
  return l(t) = r(t); 0Z]!/AsC  
} YkQd  
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。 w917N 4$  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 |)/aGZ+  
{+Cy U!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 gr-OHeid  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: @49S`  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 I[X772K  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 6Sn.I1Wy  
最后的布局是: `,*5wBC  
                Add y Fq&8 x<X  
              /   \ hqkz^!rp  
            Divide   5 k~FRD?[u  
            /   \ ?p8_AL'RS  
          _1     3 >t_6B~x9  
似乎一切都解决了?不。 ?= fyc1  
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。 F`]2O:[  
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。 WQO) =n  
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: GF=g<H M  
ZO$%[ftb  
template < typename Right > jsi!fx2Rm  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const R]*K:~DM  
Right & rt) const Q>1[JW{$}  
  { KL Xq\{X  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 5bpEYW+  
} W-lN>]5}m  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 fZA4q0  
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。 <dhM\^ [  
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。 c6]D-YNF G  
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。 nwCrZW  
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。 W#3Q ^Z?  
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? v^+Sh|z/  
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: A1zjPG&]  
x{ WD;$J  
template < class Action > "wh , Ue  
class picker : public Action !0mI;~q|F  
  {  U}j0D2  
public : -_eLf#3  
picker( const Action & act) : Action(act) {} s.NGA.]$  
  // all the operator overloaded WaR`Kp+>  
} ; #$qTFN  
f^XOUh  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 'Ne@e)s9  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 1c{DY  
aPbE;" f  
template < typename Right > e.V:)7Uc  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 001FmiV  
  { l8#EM1g-  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ]f9Cx\d:k  
} \.#>=!Ie  
%;YHt=(1*X  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > NGOfb  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 RF0HjgP  
hSyql  
template < typename T >   struct picker_maker N7R!C)!IL  
  { F6 flIG&h  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ;cN{a&  
} ; n t7.?$  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > "vE4E|  
  { t" Z6[XG  
typedef picker < T > result; _MX>#!l  
} ; zu|\fP  
2WxQ(:d=  
下面总的结构就有了: `~CQU  
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。 HJYScwjQ;`  
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。 HBx=\%;n  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 #';:2Nyq  
至此链式操作完美实现。 xbYi.  
* *G9H  
.gOL1`b*  
七. 问题3 "d5n \@[t  
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。 OMg<V  
?zHPJLv|Y  
template < typename T1, typename T2 > LW_ f  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?R.j^ S^  
  { @A ^;jk  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); qVwIo.g!  
} bY QRBi  
m#Z# .j_2  
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: ..'_o~Ka  
/,Re "!jh  
template < typename T1, typename T2 > z]D69O b  
struct result_2 *w0%d1  
  { |3yL&"  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; oJ|j#+Ft  
} ; ?|B&M\}g  
eb"5- 0  
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? ZlzjVU/E  
这个差事就留给了holder自己。 =k`Cr0aPF  
    uw +M  
Qe0lBR?H  
template < int Order > i|*)I:SHU  
class holder; 'o>B'$  
template <> rK]Cr9WM  
class holder < 1 > =CVBBuVy  
  { 'K{Z{[s{  
public : FNY8tv*/x  
template < typename T > [>5-$YOT  
  struct result_1 d;9FB[MmOJ  
  { <.izVD4/Gg  
  typedef T & result; *QQzvhk  
} ; xCl1g4N  
template < typename T1, typename T2 > p hzKm9  
  struct result_2 !Bq3Z?xA}  
  { bsA-2*Q+  
  typedef T1 & result; 3/W'V,5G6  
} ; x!58cS*  
template < typename T > :~N-.#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ly_HWuFJ3  
  { TXvI4"&  
  return (T & )r; 9=h'9Wo  
} <oA7'|Bu<  
template < typename T1, typename T2 > 2OR{[L*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 1--C~IjJ+  
  { A='N=^Pm  
  return (T1 & )r1; fbKkq.w  
} KP5C} ZK+s  
} ; Y U5(g^<  
J!pygn O  
template <> 8MzVOF{"  
class holder < 2 > )@Yf]qx+Y<  
  { "PTZ%7YH}  
public : .NC:;@y  
template < typename T > X1-'COQS%&  
  struct result_1 g+>(dnX  
  { kN4{13Qs*  
  typedef T & result; 64G[|" j D  
} ; .ndCfdy~  
template < typename T1, typename T2 > aYS!xh206  
  struct result_2 K<Iv:5-2  
  { 4\u1TYR  
  typedef T2 & result; "x*e gI  
} ; PV\+P6aIb  
template < typename T > ]<rkxgMW>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const oO|KEY(  
  { cacr=iX  
  return (T & )r; bITPQ7+  
} KZ ;k)O.Ov  
template < typename T1, typename T2 > ,J^b0@S  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const "haL  
  { dj7hx"BI  
  return (T2 & )r2; 6GSI"M6s  
} LzXmb 7A  
} ; %9N7Ln|%  
i}mVQ\j5  
Zrk4*/ VY  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 iwp{%FF  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ^l=!JP=M=  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 4N zwE(  
-$jEfi4I  
return l(i, j) = r(i, j); W~~7 C,!  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) fW3(&@  
I]<_rN8~o  
  return ( int & )i; B!_mC<*4`X  
  return ( int & )j; (# Gw1  
最后执行i = j; MLje4  
可见,参数被正确的选择了。 ke]Lw  
rrqR}}l  
LO khjHR  
dx &'fe*?  
`YLD`(\  
八. 中期总结 Yu[ t\/  
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: f~y%%+{p  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 >x+6{^}Q>  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 o` ZQd,3  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Dhw(#{N  
UU mTOJr  
2w_WAdi  
Ax?y  
O%(fx!c`  
kabnVVn~  
九. 简化 uK$9Ll{lk  
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。 mdmvT~`  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 !tMuuK?IL=  
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: BJB^m|b)  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 D2!X?"[ P  
  +-*/&|^等 P+PR<ZoI{f  
2. 返回引用。 Xti[[sJ  
  =,各种复合赋值等 =K{"{5Wb  
3. 返回固定类型。 5eoska#y   
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) / !Wu D\B  
4. 原样返回。 }Q?c"H!/  
  operator, f3&[#%  
5. 返回解引用的类型。 %?uc><&?e  
  operator*(单目) ;WM"cJo9  
6. 返回地址。 $Ifmc`r1  
  operator&(单目) -UdEeZz.  
7. 下表访问返回类型。 [}/LD3  
  operator[] u7\J\r4,+  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 (?`kYTw7g'  
  operator<<和operator>> {QZUDPPR  
Z!@~>i  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 v!Pb`LCqK  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 8x8 uo  
V9( @Y  
template < typename Left > v:o({Y 1Aq  
struct value_return KgOqbSJ  
  { ng:9 l3 x  
template < typename T > ph[#QHB  
  struct result_1 wS+ ^K  
  { NufLzg{  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 4.h=&jz&  
} ; X M#T'S9y8  
.ir<s>YM  
template < typename T1, typename T2 > B}:(za&  
  struct result_2 ]2'na?q9  
  { HATA-M  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; jm0- y%  
} ; P%=#^T&`}  
} ; '0uh D.|G  
!z<%GQ CT  
9C[ywp  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait lR[qqFR  
("+}=*?OF3  
下面我们来剥离functor中的operator() kc @[9eV  
首先operator里面的代码全是下面的形式: zG9Y!SY\-  
Q7$.LEioN  
return l(t) op r(t) @,u/w4  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) k RD%b[*d  
return op l(t) Zh*u(rO  
return op l(t1, t2) `v}%33$hA  
return l(t) op D <&X_  
return l(t1, t2) op H5]^ 6 HwX  
return l(t)[r(t)] (+u39NQV  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] J-) XQDD  
\XM^oE#G  
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: $dzy%lle  
单目: return f(l(t), r(t)); D]W$?( =4  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 9}uW}yJ  
双目: return f(l(t)); )\be2^p  
return f(l(t1, t2)); ks97k8B  
下面就是f的实现,以operator/为例 8 <7GdCME  
=gvBz| +  
struct meta_divide r8&^>4  
  { OD 3f.fT  
template < typename T1, typename T2 > On@<J&%  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 4RV%Z!kcD!  
  { 0=q;@OIf  
  return t1 / t2; * U$!I?  
} 2aB^WY'tC  
} ; uN^=<B?B  
S h,&{z!  
这个工作可以让宏来做: 'd&0Js$^  
\nB8WSvk2W  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 4jBC9b}O  
template < typename T1, typename T2 > \ 'GoZqiYT  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Da:unVbU  
以后可以直接用 Ck@J,~x1D  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) HJ[/|NZU$  
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 3=$q  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) >sjhA|gXk  
/K{9OT@>  
""h)LUrl  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 6"t;gSt 4  
L%$|^T=%  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > E+tB&  
class unary_op : public Rettype N, *m ,  
  { D?,#aB"  
    Left l; bY2 C]r(n  
public : a9Z%JS]  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Ppt2A6W  
80Y\|)  
template < typename T > saAxGG  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  4)4+M  
      { wwowez tER  
      return FuncType::execute(l(t)); ,i6RE  
    } V&|Ed  
?EpSC&S\  
    template < typename T1, typename T2 > ELjK0pE}-  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #D9e$E(J^  
      { TO*BH^5R  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); qdG~!h7j  
    } h:)Ci!D;  
} ; [kzd(u  
kWb2F7m  
;v~-'*0  
同样还可以申明一个binary_op (N K9vW4F  
t"lyvI[  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ZBG}3Z   
class binary_op : public Rettype Rqy0Q8K<  
  { ]cC[-F[  
    Left l; R@yyur~'_(  
Right r; TtDg*kZ  
public : 1w0OKaF5  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} l Js <  
/?6|&  
template < typename T > J5[~LZKW  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const r-IVb&uF b  
      { qXW})(  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); J.+BD\pa  
    } 8; R|  
`L5~mb;7*  
    template < typename T1, typename T2 > BH@)QVs-  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qr50E[  
      { X$b={]b  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ORWm C!  
    } Yy JPHw)Z  
} ; SL&hJs4c'  
H{c?lT  
Tv]<SI<B[  
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 LaIJ1jf  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 vhT_=:x  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) o{kbc5_  
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。 HygY>s+3[  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! DtWwG C  
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。。。 %T=A{<[`  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 zT* .jv  
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) +wk`;0sA  
下面是修改过的unary_op N_Af3R1_  
!b-bP,q  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Na,_  
class unary_op ` C+HE$B  
  { (|fm6$  
Left l; z ggB$5  
  YEx)"t8E  
public : "$5\,  
a!c[!  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} W~B5>;y  
b~C$R[S  
template < typename T > tAFti+Qb  
  struct result_1 &~f3psA  
  { sK=}E=  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; a)! g7u  
} ; [r OaM$3|  
zN_:nY>  
template < typename T1, typename T2 > - ?!:{UXl  
  struct result_2 $O:w(U  
  { 68'>Zbelb  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 7C?.L70ZY  
} ; .2\0~x""  
4oXbPr>  
template < typename T1, typename T2 > HT_TP q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y/8K;U|  
  { =vh8T\  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); =FBpo2^QB;  
} qkP/Nl. u  
/WnE:3G  
template < typename T > q1hMmMi  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Q7o5R{.oJ  
  { N 6O8Wn  
  return OpClass::execute(lt(t)); dd7 =)XT+  
} y9;#1:ic  
qJT0Y/l:(  
} ; YY4-bNj[p  
7TX,T|>9  
VLg EX4  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug *Wb=WM-.  
好啦,现在才真正完美了。 m^\TUj  
现在在picker里面就可以这么添加了: 4`2$_T$ F  
P8gX CX!>U  
template < typename Right > x@cN3O  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const K,}w]b  
  { ~%|G+m>  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); xQlT%X;'  
} H.J5i~s  
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。 fRg=!<#%  
8<)$z?K   
>n7["7HHk  
FX,$_:f6Y  
 D\T!4q'Q  
十. bind bn 4 &O  
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。 8]0:1 {@  
先来分析一下一段例子 qGPb  
%bX0 mN  
MdhT!?  
int foo( int x, int y) { return x - y;} R/<=mZ  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 $)e:8jS=  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3  td(M#a-  
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。 o;-<|W>  
我们来写个简单的。 }Pg' vJW  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 0v"&G<J  
对于函数对象类的版本: Wc#:f 8dr  
O rk  
template < typename Func > 1 2]fQkp  
struct functor_trait nY) .|\|i  
  { de-0?6  
typedef typename Func::result_type result_type; %N~C vN@T  
} ; VVrwOo CN  
对于无参数函数的版本: e.6Dl_  
Q59/ex  
template < typename Ret > BxX$5u  
struct functor_trait < Ret ( * )() > hZNEv|  
  { Plz-7fy33  
typedef Ret result_type; qCJ=Z  
} ; t58m=4  
对于单参数函数的版本: TIRHT`"i  
.~dEUt/|)  
template < typename Ret, typename V1 > :+kUkb-/  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > U %:c],Fk  
  { S[@6Lp3q_  
typedef Ret result_type; 9|K*G~J  
} ; l6B.6 '4)w  
对于双参数函数的版本: T~Yg5J  
W<gD6+=8  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > TJ2/?p\x  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > iiwpSGFl]  
  { g+Ph6W  
typedef Ret result_type; h1%y:[_  
} ; ?\yB)Nd y  
等等。。。 :2q ?>\  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy p\ txlT  
AZ8UXq  
template < typename Func > wd`R4CKhP]  
struct func_return -v*x V;[  
  { \FI^ Vk  
template < typename T > ^~I @ spR4  
  struct result_1 X"J%R/f  
  { 8D~Dd!~P  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; &y3B)#dIJ  
} ; w?ai,Pw  
~&[u]u[  
template < typename T1, typename T2 > V/UB9)i+  
  struct result_2 ._BB+G  
  { RUrymkHFB  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; $u,G Vq~  
} ; "=`~iXT{e  
} ; 0e9A+&r  
w:tGPort  
U~g@TfU;  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 rAatJc"0  
S 1>Z6  
template < typename Func, typename aPicker > WRMz]|+}4  
class binder_1 /2:Q6J  
  { cJq<9(  
Func fn; |\p5mh  
aPicker pk; anitqy#E  
public : :+pPr Gj"  
bVmvjY4  
template < typename T > fbL!=]A*3  
  struct result_1 Y_shy6" KH  
  { }I<N^j=/pO  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; H5^Y->  
} ; v j@V !j?  
) hPVX()O!  
template < typename T1, typename T2 > s{%fi*  
  struct result_2 6(5c7R#  
  { 3z$\&& BR  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; @S}|Ccfc_  
} ; 0XQ-   
.??rqaZ=  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 3V!x?H$  
>huqt|S*9  
template < typename T > M7pvxChA  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const B#H2RTc  
  { i-Ljff  
  return fn(pk(t)); I9s$bRbT  
} Q~CpP9%  
template < typename T1, typename T2 >  XDvq7ZD  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,9$>d}N  
  { K \m4*dOv  
  return fn(pk(t1, t2)); :6sGX p  
} 'XME?H:q a  
} ; z7$}#)Z7  
g BH?l/  
c; d"XiA  
一目了然不是么? $u- lo|  
最后实现bind ^8U6"O6|X  
oYGUjI  
92NC]_jw  
template < typename Func, typename aPicker > -q|*M:R  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) | )S{(#k  
  { |<7i|J  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); >T$7{ ~  
} 3# :EK M~!  
<X9T-b"$h  
2个以上参数的bind可以同理实现。 'NRN_c9  
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。 G:){^Z?  
w-8)YJ Y  
十一. phoenix -{r!M(47  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: pIrv$^  
]b!R-G!gV  
for_each(v.begin(), v.end(), 's/27=o  
( \Z8Y(]6*  
do_ L)=8mF.  
[ 1pl2;!  
  cout << _1 <<   " , " Ld'EABM  
] F F(^:N  
.while_( -- _1), G0^V!0I&O  
cout << var( " \n " ) %j!z\pa  
) cKSfqqPm$"  
); L_`Xbky  
"&s9cO.H  
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: -!JlM@  
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 " -<}C%C  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 tzP@3+.w  
那么我们就照着这个思路来实现吧: </2,2AV4q*  
SIJ# ?0,  
V&$  J;  
template < typename Cond, typename Actor > t P At?  
class do_while Fj36K6!#?  
  { 'XG:1Bpm  
Cond cd; h7)VJY  
Actor act; ~&vA_/M  
public : `mQP{od?"?  
template < typename T > 1'gKZB)TG7  
  struct result_1 /,-h%gj  
  { m.|qVN  
  typedef int result_type; #.RG1-L  
} ; QGu7D #%|  
n^3NA| A  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} fB@K'JQG  
nA|gQibA  
template < typename T > kwDjK"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -DbH6u3  
  { GC,vQ\  
  do ?T$*5d  
    { zLE>kK  
  act(t); AD0ptHUBa  
  } 1 yxZ  
  while (cd(t)); *tIdp`xT/T  
  return   0 ; m[//_TFf]  
} UA1]o5K  
} ; ^/ULh,w!fP  
0m)-7@  
"{,\]l&o  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). A?^A*e  
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。 :%+^}   
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。 K*J4&5?/  
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。 dVjcK/T<  
下面就是产生这个functor的类: 8N</Yi|n  
a)YJ4\Qg[  
!4DG P28  
template < typename Actor > nEeQL~:  
class do_while_actor p =#'B*'w  
  { j=!(F`/  
Actor act; Po2_ 0uX  
public : v3=&{}+j.  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} dlU JYI  
;HD 4~3   
template < typename Cond > oP 6.t-<dU  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; {PP ^Rb)  
} ;  <Hq6]\<  
.I f"'hMY  
)Gu0i7iN  
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}VS)  
最后,是那个do_ c %6 @ z  
/ynKKJx<Y  
>llwNT  
class do_while_invoker ,E n(gm  
  { EU&6 Tg  
public : ]x5(bnW x  
template < typename Actor > y^0HCp{  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const <s59OdzP  
  { fwar8 i1  
  return do_while_actor < Actor > (act); 9Y!0>&o  
} 2Mv)0%,c  
} do_; )U"D4j*p  
{d *qlztO  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ~(*co[_  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Lv`8jSt\  
最后来说说怎么处理break和continue 71}L# nQ  
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。 F|h ,a;2  
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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