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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda '3<fsK=  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 5!EJxP9  
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, i:u1s"3~  
$6CwkM:  
7^Ns&Q  
v{9t]s>B  
  class filler X`fn8~5  
  { C&6IU8l\  
public : XK: 9r{r{  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} M?[h0{^K  
} ; ^b7GH9<&  
5vw{b?  
^|TG$`M(w  
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: xCYE B}o9r  
Gkp< o  
dlG=Vq&Y  
j S]><rm  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); =IUUeFv +r  
_>v<(7  
fgBM_c&9T  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 1&P<  
cKn`/\.H  
`\m*+Bk[5  
:OW ;?{ ~j  
二. 战前分析 Bf$_XG3  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 #?XQ7Im  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 l2&`J_"  
# hlCs  
^k Cn*&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); |QMhMGjV  
  /* --------------------------------------------- */ V=lfl1Ev0J  
vector < int *> vp( 10 ); *b xzCI7b  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); > ]8a3x  
/* --------------------------------------------- */ "3<da*D1  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Zr-U&9.`  
/* --------------------------------------------- */ JR@.R ,rII  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); j~FD{%4N  
  /* --------------------------------------------- */ ~j-cS J3  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); #Jna6  
/* --------------------------------------------- */ HmZ{L +"  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); uio@r^Xz  
l/Vo-#  
@]![o %  
bcAvM;  
看了之后,我们可以思考一些问题: \'M3|w`f  
1._1, _2是什么? ~u.T-0F  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 11,!XD*"  
2._1 = 1是在做什么? efD)S92  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 %%Qo2^-  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 rY p3(k3  
}=v)Js  
f}L*uw  
三. 动工 0jzbG]pc:E  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: @o-B{ EH8  
l$YC/ bP  
VL[kJi   
vA X|hwn;  
template < typename T > vBsP+K  
class assignment Q43|U4a  
  { E7Ulnvd  
T value; 8kbY+W%n  
public : p2N:;lXM  
assignment( const T & v) : value(v) {} I(S)n+E  
template < typename T2 > Cn_$l>  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Iu{kPyx  
} ; XTd3|Pm  
I"1;|`L~:  
c5Q<$86  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 &|aqP \Q5  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment i[ $0a4  
>5wx+n)/)  
fi+R2p~vs  
gZEi]/8_  
  class holder 5"/J^"!h  
  { .7 asW(  
public : 2jbIW*  
template < typename T > $46{<4.  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const -!)xQvagD.  
  { x)UwV  
  return assignment < T > (t); &h~Xq^  
} 4HAp{a1  
} ; ||zb6|7I4  
: iiw3#]  
<jS~ WI@  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: up2+ s#  
(Z}>1WRju  
  static holder _1; UYA_jpIP  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 1.D-FPK  
Lw'9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); fA=#Fzk2  
而不用手动写一个函数对象。 n$aA)"A #  
"/]| Hhc{  
YUf1N?z  
b7/AnSR~Jt  
四. 问题分析 A!vCb 8(TX  
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。 +p8BGNW,  
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。 P"lBB8\eku  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Fxc)}i`   
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 dDDGM:]  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 kF;5L)o  
hfcIvs/!  
五. 问题1:一致性 Jd,)a#<j  
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?| efG6v  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 "C?5f]T  
AkU<g  
struct holder ?%O3Oi Xz  
  { j$da8] !  
  // _al|'obomy  
  template < typename T > L'i-fM[#  
T &   operator ()( const T & r) const pr,p=4m{\  
  { )s9',4$eK<  
  return (T & )r; $DBGLmw  
} @FN*TJ  
} ; ~dHM4lGY  
|BZDhd9<{  
这样的话assignment也必须相应改动: FA90`VOWYU  
#,(sAj  
template < typename Left, typename Right > q@hp.(V  
class assignment >O/ D!j|  
  { `d2,*KR  
Left l; ki;UY~  
Right r; $3X-r jQtW  
public : O|cu.u|  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ,&HR(jTo  
template < typename T2 > OOBhbpg!D  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Zc"B0_&?:7  
} ; >%Ee#m  
7*wVI+  
同时,holder的operator=也需要改动: rg_Q"g  
"Dy'Kd%,%/  
template < typename T > OndhLLz  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const `N/RHb%  
  { sP'0Sl~NU  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 1\L[i];L8  
} (x;g/!:  
hIJ)MZU|  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ~^)^q8  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 -V % gVI[  
0(8H;T  
return l(rhs) = r; ?yXAu0  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ftk%EYT;  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: V2|3i}V"  
he+#Q 6  
template < typename Tp > _kFYBd  
class constant_t [O ",  
  { vQ@2FZzu>  
  const Tp t; 8 iC:xcN3  
public : 2WvN2" f3  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} hbOnlj4  
template < typename T > rAdacnZV  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const V+wH?H=  
  { E{Pgf8  
  return t; !.5),2  
} !SHj$Jwa'  
} ;  1;eX&  
qu6DQ@ ~YC  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 $t rAC@3O@  
下面就可以修改holder的operator=了 r!N]$lB  
w-N1.^  
template < typename T > pL1s@KR  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Lp:6 ;  
  { >n.z)ZJ  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); m:Go-tk  
} >x:EJV   
fvo<(c#Y#  
同时也要修改assignment的operator() gd@p|PsS^  
|`yZIY_  
template < typename T2 > +$z]w(lbT  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } t@bt6J .{  
现在代码看起来就很一致了。 `BZ&~vJ_  
 ZC^C  
六. 问题2:链式操作 }UyQ#U  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 3mt%!}S  
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。 6\d X  
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。 X}4}&  
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。 \6j^k Y=  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct "u' )g&   
\Mx JH[  
template < typename T > @fn6<3  
struct result_1 ? S=W&  
  { Sj 3oV  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; i&+w _hD  
} ; nX%AeDBAT  
=)<3pGO  
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: \Xg?Ug*9w  
)+O r  
template < typename T > wod/&!)]A  
struct   ref s'a=_cN  
  { ;\)=f6N  
typedef T & reference; fJ80tt?r  
} ; %EbiMo ]3B  
template < typename T > :9d\Uj,  
struct   ref < T &> ZKbDp~  
  { Db03Nk>#  
typedef T & reference; zDBD.5R;  
} ; :pKG\A  
- HOnB=  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: j^u[F"  
f$xhb3Qn  
template < typename T > +QqH}= M  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Zy]s`aa  
  { 0my9l;X   
  return l(t) = r(t); -]"T^w ib  
} 2 g`[u|  
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。 ~5#)N{GbY  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ?s{C//  
M?:\9DDd  
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 r:l96^xs  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: oFg'wAO.  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 }N3`gCy9eN  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Etnb3<^[t  
最后的布局是: ] V G?+  
                Add saK;[&I*  
              /   \ (ppoW  
            Divide   5 a>Re^GT+z  
            /   \ b&t[S[P.V  
          _1     3 2*[Un(  
似乎一切都解决了?不。 @5Qoi~o  
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,Fo}YQX  
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。 V2`;4dX*2  
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: c;V D}UD'  
P1d,8~;  
template < typename Right > ILG?r9 x  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 1Kc^m\  
Right & rt) const #vnT&FN0[  
  { {OxWcK\2@h  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ^e9aD9  
} :0Te4UE;P7  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Ee?;i<u  
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。 ]tVl{" .{  
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。 5Hle-FDn9  
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。 5RhF+p4  
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。 X ]s"5ju|t  
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? ,t~sV@ap  
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: V/H@vKN2  
wc[c N+p  
template < class Action > XJFnih  
class picker : public Action E%*AXkJ'dZ  
  { wu^q`!ml  
public : 6F5,3&  
picker( const Action & act) : Action(act) {} [@.B4p  
  // all the operator overloaded k:0P+d  
} ; 5EhE`k4  
BMjfqX  
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。 m`9^.>]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: xii$e  
BvJ=iB<E  
template < typename Right > {})y^L  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 8t``NZ[  
  { %|?1B$s0  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); SI_?~Pf3k  
} nVTM3Cz  
I@PJl  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ,8`O7V{W  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 #:W%,$ 9\P  
A}4t9|/K6  
template < typename T >   struct picker_maker C"No5r'K3  
  { h6FgS9H  
typedef picker < constant_t < T >   > result; :@e\'~7sH  
} ; GN%<"I.  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 0^iJlR2  
  { Ki 3_N*z  
typedef picker < T > result; RUc\u93n  
} ; *R!]47Y d  
$ 'u \B  
下面总的结构就有了: z[biK|YL  
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。 0Q3YN(  
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。 3Q$c'C  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 0.(Ml5&e  
至此链式操作完美实现。 <,-,?   
 7kM4Ei  
Qi|?d7k0  
七. 问题3 vTcZ8|3e  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 &?}1AQAYg  
thQ J(w  
template < typename T1, typename T2 > +/Z0  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4(sttd_  
  { ;(`e^IVf  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ~9i qD  
} 8q*";>*  
<|Iyt[s  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: V Q h/  
aZxO/b^j  
template < typename T1, typename T2 > r$?Vx_f`Q  
struct result_2 i"fCpkAP  
  { KE#$+,?  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; QB9A-U <J  
} ; w%I8CU_}.  
cS 4T\{B;  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? H\f/n`@,G  
这个差事就留给了holder自己。 ,N;v~D$Y  
    :'ihE\j  
u m{e&5jk  
template < int Order > Xiw@  
class holder; :4]J2U\@  
template <> JQH7ZaN  
class holder < 1 > mCG;[4gM  
  { PuU*vs3  
public : Ir>2sTrm  
template < typename T > BUV/twU)  
  struct result_1 \@:j  
  { y\z*p&I  
  typedef T & result; ( w5f(4  
} ; [^Q&suy  
template < typename T1, typename T2 > .CvFE~  
  struct result_2 +|M{I= 8  
  { ?0m?7{  
  typedef T1 & result; u<C $'V  
} ; n8Q* _?Z/  
template < typename T > p*!q}%U  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const >Ban?3{  
  { l)%mqW%  
  return (T & )r; ' me:Zd  
} LAos0bc)w\  
template < typename T1, typename T2 > }eI`Qg  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const CCn/ udp@  
  { CY5w$E  
  return (T1 & )r1; wU.'_SBfB  
} xLZMpP5c  
} ; %/X2 l  
}oV3EIH  
template <> bbO+%-(X  
class holder < 2 > %db3f z  
  { <qr^Nyo4  
public : ,Z?m`cx  
template < typename T > #[Z<=i~C  
  struct result_1 (A2U~j?Ry}  
  { -#daBx ?  
  typedef T & result; YI/{TL8*KK  
} ; 22PGWSQ  
template < typename T1, typename T2 > wJ/ ~q)  
  struct result_2 G IK u  
  { QT7_x`#J~o  
  typedef T2 & result; +fPNen4E  
} ; Pb3EnNqYbM  
template < typename T > ]|t9B/()i  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const |iAEDZn  
  { iq,ah"L  
  return (T & )r; rAL1TU(vm  
} n}42'9p  
template < typename T1, typename T2 > J&'>IA  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const \I:UC %  
  { P`z7@9*j  
  return (T2 & )r2; (2cGHYU3N<  
} ktU9LW~  
} ; n}+wd9J*!2  
?-4OfGN  
2$iw/ r  
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> >。 cgzy0$8dj\  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: cxL,]27Bu  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: >}70]dN7b  
6|%^pjX5  
return l(i, j) = r(i, j); JThk Wx  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) =z+-l5Gu"  
JN-D/s  
  return ( int & )i; N&x@_t""   
  return ( int & )j; H&w(]PDh  
最后执行i = j; 8 f|9W%jt  
可见,参数被正确的选择了。 Z4=_k{*  
N'I?fWN!;R  
P Q6T| >  
r$94J'_  
}{P&idkv  
八. 中期总结 ZDW,7b% U  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: )hePN4edj  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 }<E sS  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 [5x+aW%ql  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ="/R5fp  
*oKgP8CF  
IvPA|8(  
B8`R(vu;  
-Mr{+pf  
-$xKv4  
九. 简化 D WsCYo  
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。 U&w*Sb"  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 8''9@xz  
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: }]uB? +c  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Bk\*0B  
  +-*/&|^等 Rc$=+K#  
2. 返回引用。 "(9=h@@Y"  
  =,各种复合赋值等 R~U2/6V  
3. 返回固定类型。 B.h0" vJ  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) mvUVy1-c  
4. 原样返回。 L%TxP6z4A  
  operator, pyu46iE)  
5. 返回解引用的类型。 se4w~\/  
  operator*(单目) F! |TW6)gv  
6. 返回地址。 I|Vk.,  
  operator&(单目) .%-6&%1  
7. 下表访问返回类型。 Tb>IHoil  
  operator[] 8:;u v7p  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 k#{lt-a/  
  operator<<和operator>> 9\\@I =;  
I8E\'`:<  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。  f'7 d4  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: .Y=Z!Q  
K8e4ax  
template < typename Left > ]L5Z=.z&  
struct value_return AJJ%gxqGq  
  { >FK)p   
template < typename T > 3C E 39W  
  struct result_1 F] dmc,Q  
  { Enq6K1@%G  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Gnuo-8lb  
} ; u* #-7   
GQEI f$  
template < typename T1, typename T2 > oyi7YRvwd  
  struct result_2 e<ism?WG  
  { (h'$3~  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; [wXwKr  
} ; /6Jy'"+'0  
} ; 3G:NZ)p  
~ wJ3AqNC?  
wj5qQ]WC  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 2 zmQp  
mR!&.R?  
下面我们来剥离functor中的operator() b |o`Q7Hj  
首先operator里面的代码全是下面的形式: yg-L^`t+B5  
WrIL]kJw^  
return l(t) op r(t) 6Zl.Lh  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 8AC. 2 v?_  
return op l(t) %_%f# S  
return op l(t1, t2) KoxGxHz^Y3  
return l(t) op { ="Su{i}}  
return l(t1, t2) op *Bb|N--jI  
return l(t)[r(t)] 0|K/=dh5+  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 4EaS g#  
.O@q5G  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: {7ZtOe  
单目: return f(l(t), r(t)); 0C"PC:h5  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 7Y_fF1-wY  
双目: return f(l(t)); E)rOlh7  
return f(l(t1, t2)); } Y7W1$he  
下面就是f的实现,以operator/为例 ?-RoqF  
3_R   
struct meta_divide 3<~2"@J  
  { E9Qd>o  
template < typename T1, typename T2 > D:RBq\8  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) u+I r:k  
  { /w}B07.  
  return t1 / t2; D=q;+,Pc  
} O[5_ 9W 4  
} ; tehI!->l  
F'Y 2f6B  
这个工作可以让宏来做: FJwZo}<6E  
9FIe W[  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ jU3;jm.)  
template < typename T1, typename T2 > \ :<WQ;q  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; I!soV0V U]  
以后可以直接用 b[&,%Sm+6  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) BC$;b>IUA  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 &ttv4BC^r  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ^! v}  
#<PA- y  
&Curvc1fm  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 TJ%]{%F  
q|]0on~ ]  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > foP>w4pB  
class unary_op : public Rettype 9qu24zz$P  
  { /v;)H#;  
    Left l; #ejw@bd  
public : 4 HJZ^bq9|  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} +DbWMm  
"o5gQTwb  
template < typename T > 33,JUQ2u  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9Qs"X7iH  
      { yV+ E;  
      return FuncType::execute(l(t)); nTlv'_Y(  
    } &T|&D[@  
u8k{N  
    template < typename T1, typename T2 > 5{d9,$%8&  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l3Bxi1k[C  
      { afP&+ 5t@O  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); UmD-7Fd  
    } %&=(,;d  
} ; rJc)< OZjT  
gA 6h5F)_  
,p/b$d1p  
同样还可以申明一个binary_op !$KhL.4P  
Mn }Z9S[  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ("J V:u.L+  
class binary_op : public Rettype uZiY<(X  
  { gt t$O  
    Left l; w#G=Z_Tt  
Right r; _AFt6\  
public : %[\Ft  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} !qw=I(  
3}#XA+Z  
template < typename T > c!u}KVH  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |C)UZ4A/p  
      { PVkN3J  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); PqJ*   
    } =[)N6XV3  
y!6:  
    template < typename T1, typename T2 > ,M/#Q6P0}  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Pdm6u73  
      { L..X)-D2 n  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); `2(R}zUHN  
    } 9M7(_E;)B  
} ; t{S{!SF4  
$Z%aGc*  
M}oFn}-T9a  
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 gM5p1?E  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 X,Q=n2X?3  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) tId !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。 `TlUJ]d)  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Ualq>J5-m-  
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。。。 _hyxKrm' 6  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 aEqI51I  
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) n40MP5RxY  
下面是修改过的unary_op lKhh=Pc2  
$@qs(Xwr  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > %M,d/4=P  
class unary_op `)C`_g3Ew  
  { {|J2clL  
Left l; } Ved  
  :%b2;&A[  
public : LI|HET_  
1DlcO>#@  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} hHl-;%#  
#HuA(``[d  
template < typename T > CygV_q  
  struct result_1 v4>"p!_C  
  { x^O2Lj,w\  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; +l?ro[#6&.  
} ; 73z|'0.  
vwH7/+  
template < typename T1, typename T2 > .q9|XDqQc  
  struct result_2 2SPFjpG8n  
  { )4_6\VaM  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; rWfurB5f  
} ; T!xy^n]}  
Q%VR@[`\  
template < typename T1, typename T2 > P"_}F  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const L%O8vn^3  
  { Fx99"3`3  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); n25tr'=  
} (`y|AOs  
y3[)zv  
template < typename T > b G5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const x(zZqOed  
  { pL/.JzB  
  return OpClass::execute(lt(t)); 9PGR#!!F$  
} Cbg#Yz~/  
e, 0I~:  
} ; 6N+)LF}P b  
F4<2.V)#-  
G1^!ej  
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 %PdYv _5  
好啦,现在才真正完美了。 MVv^KezD  
现在在picker里面就可以这么添加了: /^eemx  
8Pdnw/W  
template < typename Right > rHBjR_L.2  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 2T%f~yQ^  
  { ^?]H$e  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); LP-Q'vb<=  
} TIh zMW\/K  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 j"sO<Q{6%  
u&_U CJCf  
@OY-(cW  
0\ w[_H  
*#^1rKGWK  
十. bind qq_,"~  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ^`MDP`M;  
先来分析一下一段例子 ~d `4W<1a  
7c]Ai  
U@5Z9/n{  
int foo( int x, int y) { return x - y;} UYrzsUjg&  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 yi;t  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 &FF. Ddt{  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ?[B[ F  
我们来写个简单的。 2\tjeg  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: _";pk  _  
对于函数对象类的版本: xy3%z  
b{>dOI*.}  
template < typename Func > 7<o;3gR7Kj  
struct functor_trait fO(S+}  
  { O:p649A  
typedef typename Func::result_type result_type; dTQvz9C  
} ; A":b_!sW  
对于无参数函数的版本: >D4Ez  
6jo&i  
template < typename Ret > AR6vc  
struct functor_trait < Ret ( * )() > I8]NY !'cW  
  { PM>XT  
typedef Ret result_type; AHD%6 \$  
} ; hBE>ea  
对于单参数函数的版本: []!r|R3  
YY~=h5$  
template < typename Ret, typename V1 > Hll}8d6[  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Ht^2)~e~:  
  { Py]ci`27  
typedef Ret result_type; +M&S  
} ; Y mjS!H  
对于双参数函数的版本: r+p jv_R  
NT/B4'_@  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > $QBUnLOek&  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > )_K@?rWS  
  { \U>Kn_7m  
typedef Ret result_type; E"&9FxS]^  
} ; jUSr t)o03  
等等。。。 :Ia&,;Gc  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy =T}uQ$X  
J4#]8!A  
template < typename Func > i4rF~'h@  
struct func_return $i>VI  
  { M?zAkHNS$  
template < typename T > P$Ru NF  
  struct result_1  Bt3=/<.\  
  { |raQ]b@t&  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; beZ| i 1:  
} ; n`Iy7X  
3*2pacHpE  
template < typename T1, typename T2 > E}&jtMRUt  
  struct result_2 Nb/%>3O@  
  { fEv36xb2S  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; :ygz/L  
} ; Qo *]l_UO;  
} ; ACltV"dB^  
}*R6p?L5  
7"i*J6y*  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 a`Z f_;$@  
toJ&$HrE  
template < typename Func, typename aPicker > !OgoV22  
class binder_1 o|q#A3%?  
  { S6tH!Z=(g  
Func fn; {o%R~{6  
aPicker pk; .Kwl8xRg  
public : (C@@e'e  
htym4\Z=  
template < typename T > rapca'&#  
  struct result_1 !I_4GE,  
  { @{lnfOESl  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; _/ZY&5N  
} ; 5V bNWrw  
UOOme)\>  
template < typename T1, typename T2 > :XZ pnjj  
  struct result_2 uK5x[m  
  { oH"N>@Vl  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 0+pJv0u  
} ; I0RWdOK8K  
=T$- #bA)  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} a"aV&t  
epyfgg MT  
template < typename T > A,qG*lv  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 'DQyB`V2y  
  { q|J]  
  return fn(pk(t)); Z- (HDn  
} 6~>k]G  
template < typename T1, typename T2 > Kx0dOkE  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q@n kT1o  
  { 9l]IE,u  
  return fn(pk(t1, t2)); ,qB081hPG  
} <b I,y_<K  
} ; |e&Kg~~C  
]XU#i#;c  
[_n|n"M  
一目了然不是么? :f;|^(]"  
最后实现bind JB<4 m4-  
f6 nltZ  
K#r` ^aUc  
template < typename Func, typename aPicker > =Frr#t!(w0  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) \ua.%|  
  { 4NV1v&"  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); $hio (   
} E<dN=#f6  
Bx F  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ZV;yXLx|  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 :%{7Q$Xv<  
mLE`IKgd]  
十一. phoenix 7~'@m(9e  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ?L^ Gu ]y  
nj mE>2  
for_each(v.begin(), v.end(), Gj=il-Po  
( #x21e }Li  
do_ K-ebAaiC  
[ STe;Sr&p  
  cout << _1 <<   " , " AI2CfH#:C  
] V 6F,X`7  
.while_( -- _1), TL>e[ PBO  
cout << var( " \n " ) _qV_(TpS+  
) V QI7lJV"  
); ;G$FLL1   
yrw!b\  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: #'qW?8d}  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 1a<~Rmcil  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ,P^"X5$   
那么我们就照着这个思路来实现吧: &D:88   
/NZ R|  
I8y\D,  
template < typename Cond, typename Actor > \GWC5R7Q0j  
class do_while +\4=G@P.J  
  { DcS~@ ;  
Cond cd; 6%TV X  
Actor act; ''G @n*  
public : ^s5)FdF8  
template < typename T > 2;/hFwm  
  struct result_1 4y 'REC  
  { ":OXs9Yg  
  typedef int result_type; SPBXI[[-  
} ; =B 9U  
xQQ6D  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 0 !Yi.'+  
Xma0k3;-  
template < typename T > ;I>`!|mT  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7DD ot_qb  
  { kDsUKO p  
  do #]rw@c  
    { Ab`Gb  
  act(t); #ed]zI9O  
  } 6*$N@>8&  
  while (cd(t)); _wIAr  
  return   0 ; XZhhr1-<a  
} uJQeZEe  
} ; HO"(eDW6z  
%uKD cj  
=$MV3]  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). /9sUp} *  
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。 m35G;  
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。 ZP1EO Z  
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。 ws=y*7$y  
下面就是产生这个functor的类: Mvux=Ws  
H_9~gi  
tZJKB1#WbP  
template < typename Actor > sB $!X@  
class do_while_actor !*p lK6a  
  { :H~r _>E  
Actor act; !)GPI?{^5  
public : -szvO_UP  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} <R2bz1!h.  
`+U-oqs  
template < typename Cond > t^q/'9Ai&J  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; *{uu_O  
} ; GFvOrRlP\  
 M`bK   
Q9( eH2=  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 K~uoZ~_gA  
最后,是那个do_ [.2>=3T  
mV-MJ$3r  
6uDNqq  
class do_while_invoker Xs4`bbap  
  { }RXm=ArN  
public : fNQecDuS  
template < typename Actor > >scEdeM  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const wuPx6hCl  
  { DwoO([&I  
  return do_while_actor < Actor > (act); /MA4Er r  
} TtHqdKL  
} do_; dD=dPi#  
xand%XNv  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? h 9No'!'!  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 < d?O#(  
最后来说说怎么处理break和continue 5K,Y6I&$SJ  
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。 m!g f!  
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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