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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda AB<bW3qf(  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 .I^Y[_.G  
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, 5fmQ+2A C1  
?PV@WrU>B  
$8[JL \  
"`a,/h'  
  class filler )$*B  
  { vP%:\u:{  
public : rQpQ qBu  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} f&$$*a  
} ; -7 Kstc-  
+p]@b  
'S=eW_ 0/  
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: 6&2{V? W3  
_C'VC#Sy  
v Et+^3=  
r& :v(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); yK_$d0ZGE~  
#N y+6XM  
2mO9  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 " #U-*Z7  
'P%&*%  
wx2 z9Q  
byZj7q5&Q  
二. 战前分析 _u~`RlA  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 scrss  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 p DU+(A4>  
b%VZPKA;  
,}I m^~5  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); |n(b>.X  
  /* --------------------------------------------- */ 'loko#6  
vector < int *> vp( 10 ); /c7jL4oD  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); (^<skx>  
/* --------------------------------------------- */ =#&+w[4?&.  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); X7MA>j3m  
/* --------------------------------------------- */ T@n};,SQ  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ;YBk.} %  
  /* --------------------------------------------- */ w.=rea~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' );  4NIb_E0  
/* --------------------------------------------- */ aq(i^d  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 8>X]wA6q  
xBqZ: BQ  
G12o?N0p  
4'N 4,3d$  
看了之后,我们可以思考一些问题: g12.4+  
1._1, _2是什么? T[J8zL O  
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。 /\E3p6\*  
2._1 = 1是在做什么? nD=N MqQ &  
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。 =%b1EY k  
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。 F9q!Upr_+  
LftGA7uGJ)  
zq|NltK  
三. 动工 ]2iEi`"[  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:  SxX  
;g<y{o"Q3p  
OgCNq W d-  
SkU9iW(k  
template < typename T > N#X* 0i"  
class assignment i> {0h3Y  
  { UcB2Aauji  
T value; w+XwPpM0.n  
public : YH{n   
assignment( const T & v) : value(v) {} ?rdWhF]  
template < typename T2 > %+C6#cj  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } m;>:mwU  
} ; RiIafiaD  
>#Bu [nD%  
V7 hO}  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 t ^1uj:vD  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Pup%lO`.0  
=n8M'  
6O*lZNN  
>.hDt9@4  
  class holder M{YN^ Kk  
  { +\>op,_9I  
public : Q>L.  
template < typename T > TA~ZN^xI  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const g5*?2D}dqX  
  { y%<CkgZS  
  return assignment < T > (t); ZRFHs>0  
} d8p5a C+E  
} ; qGP}  
zV"'-iP  
<." @H<-`*  
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: &@D\4b,?nm  
m'uFj !  
  static holder _1; "@Qg]#]JH  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 !=6\70lJ  
@r\{iSg&g.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); q/qig5Ou  
而不用手动写一个函数对象。 h)z2#qfc  
:_o^oi7G  
oZi{v]4  
U/h@Q\~U  
四. 问题分析 Qp>Z&LvC5  
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。 D|'[[=  
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。 ,z> w^_  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 BUyKiMW49  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 mR8tW"Z2  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 yI%q3lB}^  
3XNk*Y[5  
五. 问题1:一致性 &{ZUY3  
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?| 4Wa*Pcj  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 y'O<*~C(X  
EWOa2^%}Z\  
struct holder vXG?8Q  
  { Xu|2@?l9  
  // 0(o.[% Ye  
  template < typename T > h]j>S  
T &   operator ()( const T & r) const Fj"/jdM  
  { pfFHuS~  
  return (T & )r; |ZOdfr4uW  
} c Ze59  
} ; $\PU Y8  
8U!$()^?  
这样的话assignment也必须相应改动:  #J  
f|~X}R  
template < typename Left, typename Right > b|\dHi2F T  
class assignment Mu6DT p~k  
  { -]QP#_   
Left l; 9q\_UbF  
Right r; CW]Th-xc  
public : >qd=lm <,  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} buhbUmQ2  
template < typename T2 > Q&/WVRD  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } i4&V+h"  
} ; R'fEw3^  
QH?sx k2  
同时,holder的operator=也需要改动: Bi>]s%zp  
_7dp(R  
template < typename T > ,,lR\!>8  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const "CZv5)  
  { uJ0Wb$%  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); }^^c/w_  
}  "+Sq}WR  
_z9~\N/@[  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 F 6C7k9  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 |f(*R_R  
"akAGa!V+  
return l(rhs) = r; Zx7aae_{  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 @|e we. r  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: kU.@HJ[@j  
=T1Xfib  
template < typename Tp > #qeC)T  
class constant_t *eI{g  
  { s-~`Ao' <  
  const Tp t; DgB;6Wl  
public : _/Ay$l;F  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} `g0^ W/ j  
template < typename T > k(_OhV_  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const \r [@A3O  
  { 7OS i2  
  return t; g1(5QWb  
} ):y^g:  
} ; U]g9t<jD  
P!!O~P  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 hFxT@I~  
下面就可以修改holder的operator=了 <`wOy [e  
7 NnXt'  
template < typename T > z#GSt ZT  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ;<"V}, C  
  { r|i)  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ^dE[ ;  
} W>: MK-_ J  
NQqNBI?cr  
同时也要修改assignment的operator() N>1d]DrQR  
ef/43+F^x  
template < typename T2 > 1/K1e$r  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 2<:dA >1  
现在代码看起来就很一致了。 !YZKa-  
Z'Pe%}3  
六. 问题2:链式操作 MH0wpHz  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 qVH.I6)  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 (]PH2<3t  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 9}Ge@a<j  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 s)KlKh  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 4t3>`x 7  
^YB2E*  
template < typename T > }Z< Sca7  
struct result_1 (@;^uVJP  
  { @]p {%"$  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; =K}T; c  
} ; PZlPC#E-  
k!'+7K.  
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: MU\Pggs  
#)]/wqPoW  
template < typename T > 1b2  
struct   ref =E^/gc%X  
  { %s^1de  
typedef T & reference; G;EJ\J6@Yw  
} ; 23 #JmR  
template < typename T > 8si{|*;hL  
struct   ref < T &> VT=gb/W6)a  
  { S4-jFD)U  
typedef T & reference; t)rPXvx}!  
} ; 0WYu5|  
xEeHQ7J  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 7AWq3i{  
A}&YK,$5ED  
template < typename T > .rnT'""i<5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const rBy0hGx  
  { 62y:i  
  return l(t) = r(t); R0LWuE%eD  
} 1&<o3)L:  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 axq~56"7E  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 KWAd~8,mk  
Z:es7<#y  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 XXA]ukj;r  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: o=K9\l  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ,np|KoG|M  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ]qu6/Z  
最后的布局是: 65*Hf3~~  
                Add w{So(AF  
              /   \ Q1rEUbvCE  
            Divide   5 '>n&3`r5  
            /   \ hw*u.46  
          _1     3 [Q J  
似乎一切都解决了?不。 LZ.Xcy  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 A1`6+8}o;b  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 lNtxM"G&  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 1i_%1Oip  
3la`S$c  
template < typename Right > a|.IAxJ  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Q"GM3?  
Right & rt) const F`2h,i-9  
  { X%kJ3{  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); sUK|*y  
} 8#- Nx]VM  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 uXLZ!LJo  
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。 B3u/ y  
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(%0 =  
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。 DT)] [V^w  
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。 8{ =ha  
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? ~(huUW  
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: lSO$Q]!9  
' i<4;=M&  
template < class Action > Un,'a8>V`  
class picker : public Action udIm}jRA"  
  { -.ZP<,?@F  
public : \i@R5v=zL  
picker( const Action & act) : Action(act) {} .:B>xg~2  
  // all the operator overloaded );6f8H@G  
} ; ?%Tx% dB  
MPy>< J  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 `Syfl^9B  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 4z26a  
a?8)47)  
template < typename Right > v+`'%E  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const R5(([C1  
  { }4H}*P>+  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); WBkx!{\z  
} r]D U  
aR('u:@jHi  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > -)3+/4Q(  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 bZ OCj1  
-1d*zySL  
template < typename T >   struct picker_maker o?t H[  
  { N:k>V4oE  
typedef picker < constant_t < T >   > result; tcsb]/my  
} ; gsM^Pu09ud  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > |G$-5 7fk  
  { sP eTW*HeR  
typedef picker < T > result; Ip=QtNW3\  
} ; LL)t)  
%"fO^KA.h]  
下面总的结构就有了: q5-i=lw  
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。 @xa$two  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 W6i9mER-  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 W*CRxGyZCl  
至此链式操作完美实现。 Kg"eS`-  
c$L1aZo  
:yJ([  
七. 问题3 ^_DwuY  
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。 Zv=pS (9  
$x]/|u/9  
template < typename T1, typename T2 > lNyyL Lt  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const CI-za !T  
  { L?N-uocT  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); NCG;`B`i  
} 92A9gY  
8wOscL f:  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: bHE.EBZ  
Y)1J8kq_  
template < typename T1, typename T2 > alHA&YC{K  
struct result_2 a%si:_  
  { svl!"tMXl  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; -WF((s;<#  
} ; /V/NL#(R  
|3!)  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? ha=2isq  
这个差事就留给了holder自己。 2ww H3}  
    m*N8!1Ot  
#{J~ km/  
template < int Order > N#"l82^H*  
class holder; I^![)# FC  
template <>  JJ}DYv  
class holder < 1 > r hucBm  
  { Og1vD5a  
public : %X %zK1  
template < typename T > <f8j^  
  struct result_1 z |~+0  
  { Dv/7 w[F  
  typedef T & result; h4|}BGO  
} ; K[OOI~"C  
template < typename T1, typename T2 > 4m91XD  
  struct result_2 nQ+5jGP1  
  { FjtS  
  typedef T1 & result; jaKW[@<  
} ; x< 2]UB`  
template < typename T > R<6y7?]bZ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 4OgH+<G  
  { yF.Gz`yi  
  return (T & )r; Pvi2j&W84  
} *PL&CDu=)  
template < typename T1, typename T2 > wS#Uw_[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 6fo" k+S  
  { w(S~}'Sg*P  
  return (T1 & )r1; iCg%$h  
} e"eIQI|N  
} ; E7? n'!=  
j<0 ;JAL  
template <> {2P18&=  
class holder < 2 > q mFbq<&  
  {  .nrbd#i-  
public : UWV%  y P  
template < typename T > Y3&,U  
  struct result_1 [Tbnfst  
  { ,&S0/j  
  typedef T & result; fK+E5~vQ  
} ; %,02i@Fc  
template < typename T1, typename T2 > `:V'E>B  
  struct result_2 z7`|N`$Z#s  
  { -wV2 79^b  
  typedef T2 & result; ov,s]g83  
} ; h`N2M,  
template < typename T > xi "3NF%=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const z|%Pi J ,  
  { 0LL0\ly]  
  return (T & )r; dEKu5GI  
} ?yq=c  
template < typename T1, typename T2 > Um4zI>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const uZrp ^  
  { .-tR <{ g  
  return (T2 & )r2; g1[BrT,  
} ^`";GnH0  
} ; _!DH/?aU  
r/ g{j  
jF}kV%E  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 g%S/)R,,ct  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 7:uz{xPK6  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: a4~B  
-WqhOZ  
return l(i, j) = r(i, j); K)J_q3qo  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ( s4W&  
(E00T`@t0i  
  return ( int & )i; +z?gf*G_W'  
  return ( int & )j; /Z^a, %1  
最后执行i = j; 87l*Y|osP  
可见,参数被正确的选择了。 )/)u.$pi  
W#P\hx  
bRm;d_9zC  
Fovah4q%V  
W& 0R/y7  
八. 中期总结 +O 7( >a  
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: ;#v3C;  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 >\? z,Nin  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ZJ)Z  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor :AztHf?X  
~<VxtcEBz  
i]k)wr(  
/}U)|6- B  
eQ/w Mr  
OH2IO  
九. 简化 BX[ IWP\%  
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。 1%B9xLq  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 N}B&(dJ  
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: #9DJk,SP  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 hui #<2{  
  +-*/&|^等 ky[Cx!81C  
2. 返回引用。 oOI0q_bf  
  =,各种复合赋值等 kGAgXtE  
3. 返回固定类型。 )Wq1 af   
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) zMP6hn  
4. 原样返回。 W1"NKg~4  
  operator, v {HF}L  
5. 返回解引用的类型。 CS~onf<xz  
  operator*(单目) =Vs?=|r  
6. 返回地址。 PA,aYg0f  
  operator&(单目) m-Jy 4f#  
7. 下表访问返回类型。 +yfUB8Xw  
  operator[] }WC[ <AqI  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 qF bj~ec  
  operator<<和operator>> :3Q:pKg  
` wEX;  
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;Z"I&  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 1K@ieVc  
\os"w "  
template < typename Left > 3<$Ek3X  
struct value_return "]]LQb$  
  { )yig=nn  
template < typename T > dE,E,tv  
  struct result_1 7!jb  
  { |Ol29C$@|  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ^|Fy!kp  
} ; iU 6,B  
&&C70+_po  
template < typename T1, typename T2 > G^dp9A  
  struct result_2 Ij4q &i"  
  { Posz|u<x  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; J  Y8Rk=  
} ; -d4 v:Jab  
} ; `H:`JBe=+[  
u,8)M' UU  
klQmo30i  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait +:jonN9d  
>uYQt ~s  
下面我们来剥离functor中的operator() 8493Sw  
首先operator里面的代码全是下面的形式: $)ka1L"N  
I[K4/91  
return l(t) op r(t) AH'c:w]~  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) hv#$Zo<  
return op l(t) &K'*67h  
return op l(t1, t2) lJFy(^KQG,  
return l(t) op <CO_JWD  
return l(t1, t2) op z-gMk@l  
return l(t)[r(t)] Z9M$*Zp  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] )Hin{~h  
rMIX{K)'f  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: [UzacXt  
单目: return f(l(t), r(t)); B6IKD  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); nm<VcCc  
双目: return f(l(t)); AzJ;E tR  
return f(l(t1, t2)); gkxHfm  
下面就是f的实现,以operator/为例 *l =f=  
\f4rA?+f  
struct meta_divide 4bL *7bA  
  { S"G(_%  
template < typename T1, typename T2 > uQ_C<ii"W  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) s&V sK#  
  { 7/hn%obC  
  return t1 / t2; YL|)`m0-^5  
} 084Us s  
} ; J7",fb  
Yu" Q  
这个工作可以让宏来做: oCkG  
].J;8}  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Am@Ta "2  
template < typename T1, typename T2 > \ ZlC+DXg#S  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Hm'fK$y(  
以后可以直接用 "TaLvworb4  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) *8,W$pe3  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 B`R@%US  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 9kWI2cLzQt  
)N- '~<N  
64U|]g d$  
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 !?ZR_=Y%  
?+ d{Rh) y  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > >i  
class unary_op : public Rettype 3]kM&lK5\  
  { 7P(o!%H  
    Left l; oS%(~])\  
public : ldp9+7n~  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} y[l{ UBue:  
I>nYI|o1  
template < typename T > Ek `bPQ5  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  .GJbrz  
      { 0!YVRit\N  
      return FuncType::execute(l(t)); bl>W i@GL  
    } dDl+  
$#n9C79Z@  
    template < typename T1, typename T2 > IxUj(l1Fm  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9Cd/SlNV2  
      { BQWg L  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); KxKZC }4m  
    }  N{g7  
} ; ,m`&J?  
E)m \KSwh  
Dx /w&v  
同样还可以申明一个binary_op  \H>T[  
,_(=w.F   
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ~cp=B>*(  
class binary_op : public Rettype 3 xW:"  
  { nkPlfH  
    Left l; \9p.I?=  
Right r; [I%e Ro[  
public : W^^0Rh_  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} g,WTXRy  
T2]8w1l&K  
template < typename T > 4.,|vtp  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^kcuRJ0*$  
      { 8i;drvf  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); {ST8'hY  
    } ZMMx)}hS  
ec#`9w$  
    template < typename T1, typename T2 > 0B9FPpx?:  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .4E24FB[f?  
      { :9 (kU  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 8iD7K@  
    } i03S9J  
} ; PO'K?hVS^w  
lGp:rw`  
{~51h}>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 L''VBY"?  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 S6bYd`  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) <HJLs+C  
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。 ^pe/~ :a  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 8d'/w}GV  
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。。。 rN#9p+t$  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 \ CcVk"/  
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) j8e=],sQ  
下面是修改过的unary_op &/^p:I  
sV5k@1Y  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > [V?HK_~  
class unary_op 9.dZA9l@g  
  { a>4q"IT6  
Left l; UK^w;w2F  
  1S(oi  
public : T;Kv<G;  
J_&cI%.  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 7ZAxhFC  
YG*<jKcX  
template < typename T > >#r0k|3J^J  
  struct result_1 )cQ KR4x0^  
  { !p\ @1?  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; /J-.K*xKt  
} ; &,p6lbP  
K($+ILZ  
template < typename T1, typename T2 > g8Y)90 G  
  struct result_2 6w3[PNd  
  { 3_;=y\F  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; `xv Uq\  
} ; ^=-25%&^  
lws.;abm%n  
template < typename T1, typename T2 > !}P^O(oY  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [m< jM[w{  
  { [W[awGf  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); aW|=|K  
} EqD@o  
l#ct;KZ  
template < typename T > g1F9IB42@<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const nw*a?$S3  
  { {s*1QBM$\Z  
  return OpClass::execute(lt(t)); ~a7@O^q 4  
} \hlS?uD\  
T^d<vH  
} ;  K\ pZ  
A9Ea}v9:  
|iSwG=&  
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 2XBHo (  
好啦,现在才真正完美了。 BH}rg,]G  
现在在picker里面就可以这么添加了: \C;Yn6PK0  
L*Ffic  
template < typename Right > >W/mRv&  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const j1Sjw6}GCH  
  { w"M!**bP  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 4M>]0%3.D  
} #>CWee;  
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。 eUa:@cA  
>PdrLwKS  
pkG8g5(w  
VWXyN  
gQhYM7NP{5  
十. bind Qd3ppJn  
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。 NV} fcZ  
先来分析一下一段例子 GmUm?A@B  
kp?_ir  
hQzT =0  
int foo( int x, int y) { return x - y;} o4rf[.z  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 bTYR=^9  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 g rQ,J  
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。 Rdj3dg'<  
我们来写个简单的。 J +Y?'"r  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Mp5Z=2l5  
对于函数对象类的版本: .Q</0*sp  
I A=\c  
template < typename Func > ]U4C2}u  
struct functor_trait p*zTuB~e<  
  { @1k-h;`,  
typedef typename Func::result_type result_type; tnb'\}Vn  
} ; E7SmiD@)  
对于无参数函数的版本: 6]!Jo)BF  
N^[MeG,8  
template < typename Ret > 5P);t9O6  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Ho%%voJBS  
  { @O6 2} F  
typedef Ret result_type; _!vuDv%  
} ; 9j;!4AJ1t  
对于单参数函数的版本: *gwo.s  
X"f]  
template < typename Ret, typename V1 > vvG*DGL)qL  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Kx;la  
  { $G /p[JG6-  
typedef Ret result_type; {>ghX_m |  
} ; FVOPC:}bj  
对于双参数函数的版本: aNICSxDN  
(w<llb`]  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 70R_O&f-k  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 7}mr C@[i  
  { uXGAcUx(  
typedef Ret result_type; |hvclEu,  
} ; xf:|lQf  
等等。。。 tOQnxKzu  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy C2hB7?UGN  
>IKIe  
template < typename Func > 6SAYe%e  
struct func_return zP!j {y4w  
  { 7;#o?6!7  
template < typename T > PMj!T \B|  
  struct result_1 $U^ Ms!'L  
  { V1,4M_Z  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; xiC.M6/  
} ; u3 4.   
){tT B  
template < typename T1, typename T2 > gHH[QLD=I  
  struct result_2 IV`+B<3  
  { )\izL]=!t  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; eN  TKX  
} ; _^0UK|[  
} ; y&F&Z3t  
PC?XE8o  
DnB :~&Dw  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Qyj:!-o  
0bQ"s*K  
template < typename Func, typename aPicker > @7?L+.r$9  
class binder_1 nG| NRp  
  { |)ALJJ=+  
Func fn; 3qp\jh=FE  
aPicker pk; v?q)E%5j  
public : p" Di;3!y!  
.Jc<Gg  
template < typename T > )c0Dofhg  
  struct result_1 phcYQqR  
  { {%Q+Pzl.  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 7a%)/ )<D  
} ; / \k\HK8  
u-wj\BU  
template < typename T1, typename T2 > ^K'XlM`a  
  struct result_2 #/>OW2Ny  
  { 2J6(TrQ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; s%l^zA(  
} ; #ChF{mh  
q+ 9c81b  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} (;nh?"5  
Bh q]h  
template < typename T > K3J,f2Cn$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const MF5o\-&dN  
  { j@jUuYuDgl  
  return fn(pk(t)); 0 SDyE  
} gCI{g. [I!  
template < typename T1, typename T2 > h}GzQry1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Up1e4mNL  
  { H')8p;~{}  
  return fn(pk(t1, t2)); I^gLiLUN*6  
} 6PRP&|.#  
} ; AUm5$;o,/  
y?xFF9W@H  
|#O>DdKHT  
一目了然不是么? ALp|fZ\vp  
最后实现bind )#025>$z  
SGLU7*sfd  
,D{D QJ(B  
template < typename Func, typename aPicker > -j}zr yG-  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) f;a55%3c  
  { Ob h@d|  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); m+dJ3   
} 9.l*#A^  
[Pz['q L3t  
2个以上参数的bind可以同理实现。 +)e+$ l  
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。 |il P>b  
FWQNO(  
十一. phoenix `z6I][Uf  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: bb`8YF+?'  
a~Y`N73/c  
for_each(v.begin(), v.end(), <3[0A;W=1  
( d01]5'f?o  
do_ YyD0g9{  
[ QWAtF@qTV  
  cout << _1 <<   " , "  s{T6qJ  
] SH1)@K-  
.while_( -- _1), Gx h1wqLR  
cout << var( " \n " ) 0hOps5c8=  
) h5 PZ?Zd  
); o#=O5@>ai  
U~Rs?JmTdD  
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: 2$yNryd  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor LCemM;o  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 L-Pq/x2r  
那么我们就照着这个思路来实现吧: _ v3VUm#  
Hus.Jfam  
Pbl#ieZM  
template < typename Cond, typename Actor > )&.Zxo;q=  
class do_while ;a~ e  
  {  t'e5!Ma  
Cond cd; DDp\*6y3l  
Actor act; \~I>@SG2W+  
public : zIbrw9G  
template < typename T > 6[& x7"  
  struct result_1 =]W[{@P  
  { "<yJ<lS&>  
  typedef int result_type; CjUYwAy$k  
} ; Yp;?Zq9  
J42/S [Rt  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} >AUzsQ  
`z<I<  
template < typename T > BKd?%V8:Q  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +W}6o3x~  
  { VqnM>||  
  do x^)W}p"  
    { NbUbLzE  
  act(t); Eanwk` Rx  
  } 6=g! Hs{  
  while (cd(t)); V ^hR%*i'  
  return   0 ; i&\ c DQ 3  
} #= @?)\~  
} ; k83S.*9Mx  
L=V.@?  
C,VvbB  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). E5g|*M.+f  
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。 &ZI-#(P  
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。 zAH6SaI$  
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。 b r\_  
下面就是产生这个functor的类: IRT0   
n|eM}ymF+  
Nyl)B7/w  
template < typename Actor > r&Qq,koE  
class do_while_actor V3q [ $~9  
  { 5odXT *n  
Actor act; 1}3tpO;  
public : `{9bf)vP6  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} |Jny0a/0  
YU/?AQg  
template < typename Cond > sI6coe5n  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; l9f%?<2D  
} ;  N}KL'  
t_jnp $1m  
Ar'k6NX  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 >1RL5_US  
最后,是那个do_ 5+a5p C  
>Xw0i\G  
C{OkbE"Vym  
class do_while_invoker s%^@@Dk  
  { e@7UL|12  
public : $) m$ c5!  
template < typename Actor > '+7"dHLC;  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Ih)4.lLcKn  
  { w/csLi.O  
  return do_while_actor < Actor > (act); 2 :wgt  
} 4OFv#$[  
} do_; 1h?QEZ,6a  
#|=Q5"wU  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? /cZTj!M  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 }/M muPp  
最后来说说怎么处理break和continue lESv  
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。 ^o4](l  
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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