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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ~Iw7Xq E2  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 rBR,lS$4  
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, $]O;D~  
gYb}<[O!  
 {oQ.y  
?VVtEmIN  
  class filler 7S+_eL^  
  { h:%L% Y9z  
public : Reci:T(_  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} a?&{eMEe}  
} ; }s i{  
hes$LH  
~m4{GzB  
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: UOh % "h  
\Nd8,hE  
CF"u8yE  
L<8:1/d\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ]!l]^/ .  
9&(d2  
H$GJpXIb  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 -U'3kaX5<  
:f1Q0klwP  
cO}`PD$i  
gzdR|IBa  
二. 战前分析 `rt?n|*QF  
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。 Hqsj5j2i  
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 gKyYBr  
EtVRnI@  
M3>c?,O)J  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ~ti{na4W<  
  /* --------------------------------------------- */ J QSp2b@'H  
vector < int *> vp( 10 ); >;|~ z\8  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Ih_2")d  
/* --------------------------------------------- */ ib$_x:OO"  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); lN@SfM4\  
/* --------------------------------------------- */ !2]eVO  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); df@r2 /Y  
  /* --------------------------------------------- */ 6[cC1a3r:  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); vd0;33$L  
/* --------------------------------------------- */ ,LD[R1TU8  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 3 *0/<1f1!  
1D@'uApi.  
fcDiYJC*  
P'wn$WE[n\  
看了之后,我们可以思考一些问题: (A@~]N ,U/  
1._1, _2是什么? Z+# =]Kw)  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 ^Bkwbj  
2._1 = 1是在做什么? `R\aNgCS}  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 iv3=J   
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 G.ag$KF  
0[ (Z48  
(7v]bqfw  
三. 动工 AHa%?wb  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: x}acxu 2H7  
}ZPO^4H;-  
HfQZRDH  
/HlLfW  
template < typename T > &356   
class assignment 6I5,PB  
  { s"tyCDc.c  
T value;  12W`7  
public : \U(;%V  
assignment( const T & v) : value(v) {} .O h4b5  
template < typename T2 > Zq,[se'nh"  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } EL--?<g  
} ; ]f%yeD  
LYYz =gvZl  
(4;m*' X  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 (Nzup 3j  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment b#h}g>l  
+0{$J\s  
Rv-`6eyAA  
%Y0,ww2  
  class holder wNNInS6  
  { 0[/GEY@  
public : R&lJ& SgC  
template < typename T > T4 :UJj}  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const )9oF?l^q  
  {  j<BW/  
  return assignment < T > (t); CxvL!ew  
} PT t#Ixn,  
} ; @e`%'  
REEs}88);'  
FabDK :  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: {Kbb4%P+h  
@y"/hh_?  
  static holder _1; F_<n8U:Y  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 df85g  
pJnT \~o  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 6"OwrJB  
而不用手动写一个函数对象。 \B72 # NR  
.dbZ;`s  
%S'gDCwq  
0@O:C::  
四. 问题分析 >g{ w,  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 b8QQS#q)V  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 7? 1[sPM  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 xOKLc!J  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ]U4)2s  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 x6h';W_ 8  
@pV~Q2%  
五. 问题1:一致性 Lo<-;;vQ  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| vZ&{   
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ZmXO3,sf)  
*6C ]CS  
struct holder j3W)  
  { xE.yh#?.k  
  // ?QJS6i'k  
  template < typename T > hggP9I :s,  
T &   operator ()( const T & r) const IasWm/  
  { Rhfx  
  return (T & )r; d ynq)lf  
} 5{PT  
} ; /i[1$/*  
88]4 GVi  
这样的话assignment也必须相应改动: NZ|(#` X  
r bfIH":  
template < typename Left, typename Right > cs-wqxTX[$  
class assignment ?W27 h  
  { 3 |se]~  
Left l; |H .  
Right r; kWSei3  
public : qk+RZ>T<o  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} dcn/|"jr  
template < typename T2 > Ifx EM  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } t.s;dlx[@  
} ; *v}3So  
8@)4)+e  
同时,holder的operator=也需要改动: #;+ABV  
'5usPD  
template < typename T > Qm(KvL5  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const G`D~OI  
  { 9%^IMUWA  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ji&%'h  
} ~;QzV?%  
q{c/TRp7  
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。 }hm "49,O  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 3* v&6/K  
Gg,&~ jHib  
return l(rhs) = r; mw!EDJ;'  
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。 '(6 ^O=  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ~43T$^<w;  
FD1Z}v!5IJ  
template < typename Tp > .='hYe.  
class constant_t "0V8i%a  
  { _rN1(=J  
  const Tp t; <N~&Leh  
public : -W\1n#J  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} [_X.Equ  
template < typename T > (K74Qg  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const s(?A=JJ  
  { c %f'rj  
  return t; v PJ=~*P=  
} 1y{@fg~..  
} ; R'z -#*[  
ir?Y>  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 GV"X) tGo  
下面就可以修改holder的operator=了 V,?BVt  
c]x'}K c  
template < typename T >  L7rEMq  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 4k]DktY}.  
  { V."qxKsz  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); qt.Y6s:r_  
} ;,2;J3,pA  
D8O&`!mf  
同时也要修改assignment的operator() jTh^#Q  
T1_qAz+  
template < typename T2 > *?`<Ea  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } uO{'eT~  
现在代码看起来就很一致了。 c`M ,KXott  
+8zC ol?j  
六. 问题2:链式操作 P-LdzVt(^  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 )zMsKfQ  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 |9;MP&68  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 qN@-H6D1=  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 _yu_Ev}R  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Mv1V Vk  
1=^edQ+   
template < typename T > BIn7<.&  
struct result_1 ;XDGlv%  
  { R]xXG0  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; *B0 7-  
} ; +]*hzWbe  
VUbg{Rb)  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: k0>]7t$L  
6?uo6 I  
template < typename T > lD]/Kx  
struct   ref ){M)0,:  
  { bmd3fJb`r  
typedef T & reference; |Ev V S  
} ; J69B1Yi  
template < typename T > UPr8Q^wm  
struct   ref < T &> g>&b&X&Y_  
  { QP={b+8  
typedef T & reference; yrCY-'%  
} ; :h!&.FB  
;R4qE$u2^  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: bi<?m^j  
JXNfE,_  
template < typename T > :WM[[LOaC  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const wx*)7Y*  
  { ;z3w#fNMv  
  return l(t) = r(t); Yd>ej1<  
} Xt%>XP  
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。 \|< 5zL  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 iL\eMa  
j%TcW!D-_  
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 QBwgI>zfS"  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: j{: >"6  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 _N2tf/C&=  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 /2jw]ekQ'  
最后的布局是: dZi ?Z  
                Add z&W5@6")`  
              /   \ o0`|r+E\  
            Divide   5 k,M %"FLQ  
            /   \ =3R5m>6!/  
          _1     3 f!D~aJ  
似乎一切都解决了?不。 'du{ky  
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。 U%zZw)  
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。 oH vVZ  
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: $9In\ x  
\Bg?QhA_D  
template < typename Right >  `xm4?6  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const  `GQ'yv  
Right & rt) const Qf<@ :T*  
  { vb1Gz]~)>  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); [;*Vm0>t  
} 4&a,7uVer  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 %Tvy|L ,  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 cUPC8k.1  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 mO~A}/je  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 O%R*1 P9  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 "<LVA2v;  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? |8<P%:*N  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 0//B+.#  
tc4"huG  
template < class Action > }+3IM1VTW{  
class picker : public Action #5a'Z+  
  { c=Y8R/G<  
public : " +n\0j;  
picker( const Action & act) : Action(act) {} @!MhVNS_<  
  // all the operator overloaded /'uFX,  
} ; SPEDN}/^  
/N?vVp  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 v<SCh)[-p  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: @b,&b6V  
yD n8{uI  
template < typename Right > /`"&n1  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const I[$SVPe#  
  { 9YjO  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); e|&}{JP{[  
} @*}?4wU^k  
SGUu\yS&s  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 5J0Sc  
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。 ]%8f-_fSy  
;;cPt44s  
template < typename T >   struct picker_maker Y#[>j4<T  
  { bo%v(  
typedef picker < constant_t < T >   > result; oY$L  
} ; fj,]dQ T  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > <z+b88D  
  { 5lp};  
typedef picker < T > result; /H m), 9NN  
} ; ^>H+#@R  
xM6v0Ua  
下面总的结构就有了: SF#Rc>v  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 K,o@~fj  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 'CkN  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 gJv;{;%  
至此链式操作完美实现。 Il&}4#:  
8fI&-uP{g  
LNR~F_64Q  
七. 问题3 |'bRVqJ  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 5[{#/!LX)  
MaX:o GF,  
template < typename T1, typename T2 > rt5eN:'qY  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const wWU5]v  
  { 5f'<0D;K  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); C1 YG=!  
} xU5+"t~  
PiTe/  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: _ o-lNt+  
:a#p zEK  
template < typename T1, typename T2 > u|'}a3  
struct result_2 Bt\z0*t=s  
  { i8Y$cac!  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ^& R H]q  
} ; Ad@Odx=o*R  
5?()o}VjAO  
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? 3{;W!/&>  
这个差事就留给了holder自己。 Es~|:$(N]|  
    5_}e?T&s  
!Ui"<0[,  
template < int Order > 01P ~K|s  
class holder; :?}U Z#  
template <> l*+5WrOS  
class holder < 1 > _P]!J~$5  
  { h)746T )  
public : P4~=_Hh  
template < typename T > %^C.e*  
  struct result_1 &K*x[  
  { cx(W{O"Jb  
  typedef T & result; sivd@7r\Fa  
} ; mGK-&|gq  
template < typename T1, typename T2 > 5v uB87`  
  struct result_2 m<cvx3e  
  { I )LO@  
  typedef T1 & result; +[sZE X  
} ; 3nJd0E  
template < typename T > U =G^w L  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const H"g$qSx  
  { <e :2DB&  
  return (T & )r; nvdo|5  
} [v!TQwMU  
template < typename T1, typename T2 > u VZouw#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Rt{`v<  
  { W?B(Jsv  
  return (T1 & )r1; BIr24N  
} K[XFJ9  
} ; +C(v4@=nd  
v GT#BS%  
template <> 'xC83}!k  
class holder < 2 > N2~q\BqA  
  { /W6r{Et  
public : b(Ev:  
template < typename T > 3/w) mY-o  
  struct result_1 > WsRCBA  
  { 8?S)>-mwv  
  typedef T & result; MwlhL?  
} ; x\ pC&  
template < typename T1, typename T2 > <$\En[u0  
  struct result_2 ,;2x.We  
  { J"x M[c2  
  typedef T2 & result; }5)sS}C  
} ; onuhNn_=>  
template < typename T > e[lRY>Pe5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 2A+I8/zRG  
  { y'9 bs  
  return (T & )r; & m'ttUG?  
} ?d -$lI  
template < typename T1, typename T2 > 3xJ_%AD\'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ~\ 9bh6%R  
  { CS:mO |  
  return (T2 & )r2; "z^&>#F  
}  !lf:x  
} ; 5 E%dF9q  
|Ki\Q3O1  
IkU:D"n7  
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> >。 I#]$H#}Av  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: SX{6L(  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 8qEK6-  
8G>;X;W  
return l(i, j) = r(i, j); Ng6(2Wt0e  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) \?bp^BrI  
(]Z$mv!  
  return ( int & )i; P| [i{h  
  return ( int & )j; 0.^9)v*i  
最后执行i = j; WCbv5)uTUs  
可见,参数被正确的选择了。 M. Fu>Xi  
?Afx{H7  
:>Gm&w (n  
?s<'3I{F`  
CL^MIcq?  
八. 中期总结 FuZ7xM,  
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: (]|rxmycA  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 2/9P&c-rp  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 [8k7-}[  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor B}.G(-u?7  
rmCrP(  
f3 lKdXnP  
;P-xKRU!Xx  
yK +&1U2`  
yTDlDOmV!  
九. 简化 V}l >p?  
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。 U20G{%%  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 $lj1924?^  
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: *3hqz<p4:  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 o9!DK  
  +-*/&|^等 UGy~Ecv  
2. 返回引用。 vG'JMzAm  
  =,各种复合赋值等 g+ik`q(ge  
3. 返回固定类型。 y[*Bw)F\N  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) zS*X9|p  
4. 原样返回。 Z#wmEc.}C  
  operator, ^/Id!Y7  
5. 返回解引用的类型。 5Pis0fa  
  operator*(单目) ]_S&8F}|  
6. 返回地址。 =o5ZcC  
  operator&(单目) $Nr :YI  
7. 下表访问返回类型。 ~;Ga65_6_  
  operator[] Nb[z+V{=  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 V~+{douq  
  operator<<和operator>> 6g*B=d(j  
':71;^zXf  
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。 "WTnC0<  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: */Oq$3QGsV  
vj I>TIy  
template < typename Left > Vwp fkD`  
struct value_return [@OXvdTV  
  { (hefpqpi  
template < typename T > #\G{2\R  
  struct result_1 taXS>*|B  
  { Q:\I %o  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; #c V_p  
} ; EPCu  
bQlShVJL  
template < typename T1, typename T2 > JVAJL q  
  struct result_2 (]Z%&>*  
  { `z$<1Q T  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; J9^RP~>bs  
} ; tI&Z!fj  
} ; hlxZq  
y< hIXC  
zrjqB3R4@O  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait !<3(+H  
DfFsCTu  
下面我们来剥离functor中的operator() 4/$ $?w4  
首先operator里面的代码全是下面的形式: v\#69J5.>)  
>dol  
return l(t) op r(t) KaC+x-%K  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Y@._dliM  
return op l(t) Int 6xoz  
return op l(t1, t2) V.kU FTCvf  
return l(t) op ![Z'jC py  
return l(t1, t2) op =<I90j~)  
return l(t)[r(t)] :] Jwcp  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] #$xiqL  
0n S69tH  
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: }"j7Qy)cs  
单目: return f(l(t), r(t)); A-vK0l+  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 2{zFO3i<3  
双目: return f(l(t)); |q5R5 mQ  
return f(l(t1, t2)); :Vc+/ZyW  
下面就是f的实现,以operator/为例 &[}T41  
n83,MV?-  
struct meta_divide }E+}\&  
  { >ZKE  
template < typename T1, typename T2 > yz!j9pJ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) eN@V?G26K  
  { N<$U:!Z  
  return t1 / t2; F{\MIuoy  
} -E#!`~&V  
} ; O0#wM-M  
[ "}0umt  
这个工作可以让宏来做: R=~+-^O!  
U]lXw+&  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ DQ^yqBVgQ  
template < typename T1, typename T2 > \ oJy]n9  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; [^B04x@  
以后可以直接用 _ 97  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) w? A&XB+  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 0"$Ui#r`  
(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。。。) |D u.aN  
Q>u$tLX&  
4(MZ*6G]?  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 , KF>PoySA  
? &ew$%  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 5_b`QO  
class unary_op : public Rettype zJS,f5L6)  
  { E ~xK1x"  
    Left l; HONrt|c  
public : -crKBy  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} w `6qT3v  
ZKyK#\v<  
template < typename T > #L.fGTb  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f_X]2in  
      { >(Jy=m?  
      return FuncType::execute(l(t)); KK`P<^8J  
    } k.>*!l0  
`6`NuZ*6g  
    template < typename T1, typename T2 > ~?8B~l^  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const dhpEB J  
      { SlI0p&2,  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); #Yi,EwD  
    } uBw1Xud[YI  
} ; #q40  >)]  
?"\`u;  
v bzeabm  
同样还可以申明一个binary_op ipnvw4+  
.?9+1.`  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ?c0OrvM  
class binary_op : public Rettype a02;Zl  
  { K~OfC  
    Left l; M%+l21&  
Right r; ^Afq)26D  
public : cAIMt]_  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} z-K?Ak B1  
u&1n~t`  
template < typename T > :)X?ML?  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const FW(y#Fmqs  
      { Zso&.IATng  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); BL6t>  
    } C"_f3[Z  
T (]  
    template < typename T1, typename T2 > S',i  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pzmm cjEC  
      { fw,ruROqD  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); JS% &ipm  
    }  (-DA%  
} ; o1='Fr  
/`#sp  
V*xT5TljS-  
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 <n< @ O5  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 |BhfW O8p  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 1C(6.7l  
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。  `W< 7.  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! |^Nz/PN  
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`?2g_4N  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 o-2FGM`*VB  
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) Fv=7~6~  
下面是修改过的unary_op @gc lks/M  
=( b;Cow  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Y ::\;s  
class unary_op IE!fNuR4  
  { 5f2ah4 g  
Left l; w#g0nV"X6  
  R?!xO-^t  
public : Y\luz`v  
d)`XG cx{=  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} P]gksts9f.  
zlzr;7m  
template < typename T > HubSmbS1  
  struct result_1 'gd3 w~  
  { eSf e s  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; iaBy/!i  
} ; G4->7n N  
!U.Xb6  
template < typename T1, typename T2 > Z#YkAQHv5  
  struct result_2 s.+2[R1HF  
  { ^G%Bj`%  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; &\8.y2=9p  
} ; 9{@#tx  
IQ[ ?ej3W  
template < typename T1, typename T2 > ZK<kn8JJ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const T677d.zaT  
  { 4q o4g+  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 9'F-D  
} 6dQa|ACX_  
7qSlqA<Hs  
template < typename T > Dt?O_Bdv[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2xRb$QF  
  { uV.3g 1 m  
  return OpClass::execute(lt(t)); ?PORPv#  
} %:^,7 .H@  
<Ur(< WTV  
} ; E< nXkqD  
|VM c,_D  
>ijFQ667>j  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug %||}WT-wv  
好啦,现在才真正完美了。 ?z0f5<dL  
现在在picker里面就可以这么添加了: `C"Slz::  
32jOs|<\  
template < typename Right > Rro|P_  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 3nv7Uz  
  { @>f]0,"(  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); )\_xB_K\  
} yA_;\\  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 9i@AOU  
n's3!HQY[  
2%\Nq:; T  
cC w,b]  
pj>b6^TI6C  
十. bind 'Ht$LqG  
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。 dgPJte%i  
先来分析一下一段例子 ]4SnOSV?S  
P{mV  
wm0vqY+N$  
int foo( int x, int y) { return x - y;} WL-+;h@VQ  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Im%|9g;P  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Zzr+p.  
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。 *9e T#dH  
我们来写个简单的。 Lu\]]m  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 8=ubMqr[  
对于函数对象类的版本:  !J!zi  
pgz3d{]ua  
template < typename Func > 1;r^QAK&  
struct functor_trait VaZ+TE  
  { =MO2M~e!  
typedef typename Func::result_type result_type; FV^CSaN[R  
} ; J411bIxD+q  
对于无参数函数的版本: o+{}O_r  
3=~"<f l  
template < typename Ret > -H~g+i*J  
struct functor_trait < Ret ( * )() > >R3~P~@30  
  { _H^Ij  
typedef Ret result_type; x-+[gNc 6  
} ; vFY/o,b \  
对于单参数函数的版本: pW O-YZ#+  
=Xzqp,  
template < typename Ret, typename V1 > mtuq  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 8,2l >S  
  { d}tn/Eu?B  
typedef Ret result_type; 9x.vz  
} ; OqUEj 0X  
对于双参数函数的版本: wqBGJ   
ie^:PcU  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > [bkMl+:/HG  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > @eMDRbgq;[  
  { 0X+Jj/-ge  
typedef Ret result_type; R[ S*ON  
} ; Taxi79cH  
等等。。。 _=B(jJZ   
然后我们就可以仿照value_return写一个policy W ]5kM~Q@  
5)V]qV$   
template < typename Func > evsH>hE^  
struct func_return C-]H+p  
  { q]:+0~cz  
template < typename T > n"Ec%n  
  struct result_1 l)D18  
  { Y{Kpopst  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; o1"U'y-9V  
} ;  S]ZO*+  
=O1CxsKt6  
template < typename T1, typename T2 > LfyycC2E  
  struct result_2 !;lA+O-t  
  { >4GhI65  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 7>xxur&  
} ; |Z6rP-  
} ; k#`.!yI,  
=Y|TShKk  
lT$Vv= M  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 qfE/,L(B  
4nkH0dJQ  
template < typename Func, typename aPicker > N-jFA8n  
class binder_1 @Qd6a:-6  
  { iKV;>gF,)v  
Func fn; Eag->mw/~  
aPicker pk; 2i', e  
public : bj(U?$  
g]iWD;61  
template < typename T > 7~cN  
  struct result_1 IvetQ+  
  { E& T9R2Y  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 1W8[ RET  
} ; LYGFE jS[  
-`]B4Nt6  
template < typename T1, typename T2 > JoKD6Q1D  
  struct result_2 M]jzbJ3Q  
  { 4 u X<sJ*  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; $q DH  
} ; P\iw[m7O  
~t<BZu  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} !fwLC"QC  
Xo(K*eIN  
template < typename T > ma~WJ0LM\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !rb)Y;WQt  
  { J\_tigd   
  return fn(pk(t)); (o{QSk\  
} VyCBJK  
template < typename T1, typename T2 > .zlUN0oe  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ; z:}OD  
  { :Ff1Js(Z  
  return fn(pk(t1, t2)); -#3B>VY  
} / !jd%,G  
} ; vBj{bnl  
p(Y'fd}  
KLsTgo|J  
一目了然不是么? 4&K~EX"^T  
最后实现bind $&n!j'C:  
|6`yE]3 -(  
SWO$# X /  
template < typename Func, typename aPicker > &kXf)xc<~  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) R JnRbaC  
  { 2aW&d=!ZV  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); S`K8e^]  
} =B*,S#r  
J.?6a:#bU/  
2个以上参数的bind可以同理实现。 0u QqPF t  
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。 b,D+1'  
& @^|=>L  
十一. phoenix DDN#w<#  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 76} N/C  
65=i`!f  
for_each(v.begin(), v.end(), q<r{ps  
( m$*dPje  
do_ nW{ ). P  
[ h<6@&yzp  
  cout << _1 <<   " , " ?t'O\n)M  
] j9) Z'L  
.while_( -- _1), ^=pn!lK;^  
cout << var( " \n " ) _tb)F"4V  
) `t {aN|3V[  
); +MGEO+  
+aEE(u6%E@  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: pUYa1=  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor MJ8z"SKnV  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 wR@fB  
那么我们就照着这个思路来实现吧: o9<jj>R;  
9FX'Uws  
4ZQX YwfC|  
template < typename Cond, typename Actor > /tJJ2 =%l  
class do_while Ca*^U-  
  { #J, `a.  
Cond cd; JdfjOlEb  
Actor act; 87>\wUJ  
public : K S,X$)9  
template < typename T > /(E)|*~6  
  struct result_1 Hl?\P6   
  { _E:]qv  
  typedef int result_type; .AWRe1?  
} ; v\c.xtjI5x  
bMxzJRrNg  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} B+*F?k[  
8D;>]>  
template < typename T > ]EE}ax%#aq  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +[V?3Gdb  
  { (4>k+ H  
  do zK}$W73W^  
    { !HY+6!hk  
  act(t); 1$q SbQ  
  } x a7x 2]~-  
  while (cd(t)); 0{@E=}}h  
  return   0 ; Yr ,e7da  
} g&\A1H  
} ; zo7Hm]W`  
rts@1JY[  
s0E:hn:  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). @L=xY[&{  
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。 _Sosw|A  
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。 P,j)m\|  
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。 [L{q  
下面就是产生这个functor的类: @2L+"=u#  
m.&z:`x[  
-$QzbRF5R  
template < typename Actor > ?r'rvu'/  
class do_while_actor R}#?A%,*  
  { 3(}W=oI  
Actor act; `(q+@#)  
public : :&/'rMi<T  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 3*/y<Z'H  
(m|p|rL  
template < typename Cond > p4fU/  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; K!).QB'  
} ; H .JA)*b-  
}(hx$G^M  
(caxl^=  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 bsmZR(EnU  
最后,是那个do_ TXv3@/>ZlG  
X<OwB-N  
q#xoM1  
class do_while_invoker 'Wn'BRXq3  
  { \@N8[  
public : :tl* >d~  
template < typename Actor > VA&_dU]*  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Z_zN:BJ8L  
  { %u, H2 *  
  return do_while_actor < Actor > (act); Ovq-rI{  
} ?<k s^2D  
} do_; k^w!|%a[  
nVoL7ew+  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? QgqR93Ic  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 rUc2'Ct  
最后来说说怎么处理break和continue (OLjE]9;  
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。 J2f}{!b+I  
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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