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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda (pd~ 2!;C  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 >Q[ Z{  
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, eQn[  
b0@K ~O;g  
gwXmoM5  
S{f,EBE  
  class filler }:;UnE}  
  { Km,o+9?1gF  
public : R osU~OK  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} O/d]2<V  
} ; suGd&eP|  
_Rk vg-  
hdSP#Y'-  
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: qfxEo76'  
L%QRWhB  
&?Q^i">cZ  
`ah|BV  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); "zCT S  
.c0u##/0  
6iF&!Fd>J  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ki/Cpfq40*  
(uhE'IQ{(  
X7`-dSVE  
vH1,As  
二. 战前分析 y'>JT/Q5  
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。 o8hE.pf&  
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 @EyB^T/  
`NEi/jB  
?K:. Pa  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); c=9A d  
  /* --------------------------------------------- */ &1&OXm$  
vector < int *> vp( 10 ); ^yq}>_  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); vNl)ltzJF  
/* --------------------------------------------- */ dga4|7-MY  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); BGwD{6`U  
/* --------------------------------------------- */ kN8B,  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ?TK`sGy  
  /* --------------------------------------------- */ 5;^1Ab0  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); iF837ng5  
/* --------------------------------------------- */ op9vz[o#4  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); OJJ [Er1  
w%\{4T~  
[6_.Y*}N  
 .P")S|  
看了之后,我们可以思考一些问题: Yh fQ pe  
1._1, _2是什么? 4dLnX3 v  
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。 q5'G]j{,Z  
2._1 = 1是在做什么? 37Q8Yf_  
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。 llWY7u"  
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。 1EC;t1.7  
HuU$x;~  
z\" .(fIV  
三. 动工 ;Oqf{em];  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ' ]+!i a  
J[hmY=,  
>P\eHR,{-  
c_M[>#`  
template < typename T > | B*B>P#  
class assignment Bmcc SC;o4  
  { : xggo  
T value; x|dP-E41\  
public : qBh@^GxY),  
assignment( const T & v) : value(v) {} o$+R  
template < typename T2 > -1v9  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } r Dlu&  
} ; 6DK).|@$r  
UntFkoO  
{Q_GJ  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 C<I?4WM  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Qzo -Yw`=  
H.' 9]*  
f5b|,JJ  
3!fR'L/i  
  class holder &0%Z b~ts  
  { F --b,,  
public : SG|AJ9  
template < typename T > \ERxr   
assignment < T >   operator = ( const T & t) const F8{gJaP x  
  { {Bk` Zlki  
  return assignment < T > (t); Y;huTZ  
} t!6uz  
} ; a=A12<  
p I8z.JD  
]Sa#g&}T>  
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: 8]`s&d@GY  
GIcq|Pe  
  static holder _1; yUpN`;  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 YI"!&a'yj  
X';qcn_^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); #0uu19+}  
而不用手动写一个函数对象。 jQ%1lQ#R)  
"5 ~{  
C,W_0= !e  
A:GqR;;"x>  
四. 问题分析 .PVYYhrt  
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。 Y9<[n)>+  
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。 +ZW>JjP*  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 iQ8{N:58DN  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 d v[.u{#tP  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 f:&JKB)N  
h@=@ fa  
五. 问题1:一致性 %aK[Yvo6  
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?| Xy 4k;+  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 )V[j~uOU)]  
)$9w Kk\F  
struct holder +p Ywc0~  
  { 0=6mb]VUi=  
  // 1t &_]q_  
  template < typename T > "U4c'iW  
T &   operator ()( const T & r) const YjTr49Af0  
  { U,v`md@PX  
  return (T & )r; 'l~7u({u  
} Kb<c||2Nh5  
} ; ]1d)jWG  
#<9'{i3  
这样的话assignment也必须相应改动: % R25,  V  
d$bO.t5CLh  
template < typename Left, typename Right > r /a@ x9  
class assignment gL&w:_  
  { { >[ ]iX  
Left l; V61oK  
Right r; .[]S!@+%  
public : lqL5V"2Y  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}  ArAe=m!u  
template < typename T2 > JvW7h(u7g  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 4_j_!QH87  
} ;  ov,  
V'W*'wo   
同时,holder的operator=也需要改动: ro<w8V9.a  
.`+~mQ Wn  
template < typename T > Sq_.RU  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const TsoxS/MI"  
  { {Hl(t$3V`  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); U= f9b]Y  
} h~Z &L2V  
@Q2E1Uu%  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 1) 2-UT  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 V )oXJL  
^$O(oE(D  
return l(rhs) = r; __$;Z  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 D3dh,&KO\  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ri59LYy=  
">t^jt{  
template < typename Tp > uchQv]VB  
class constant_t .U|'KCM9m  
  { !w%c= V]tV  
  const Tp t; 8gE p5  
public : H@wjZ;R  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} yy8BkG(  
template < typename T > t855|  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const gsM$VaF(  
  { T$2A2gb `  
  return t; y< dBF[  
} x  zF  
} ; tg#jjXV\0p  
1z&"V}y  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 YQ?hAAJ  
下面就可以修改holder的operator=了 *#}=>, v  
\ { QH^  
template < typename T > (EWGX |QA  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const E`^ D9:3:)  
  { 4 5.g;  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ZZ^A&%E(a  
} (VN'1a (  
w2'z~\dG8  
同时也要修改assignment的operator() Z'k?lkB2i  
pn(i18 x  
template < typename T2 > ]3*w3Y!XK  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } vW*Mf}=  
现在代码看起来就很一致了。 RPeH[M^  
H'YKj'  
六. 问题2:链式操作 Zh;}Q(w  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 t6KKfb  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 D60quEe3%  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 Eb9h9sjv  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 i{$P.i/&  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct H9TeMY  
",gVo\^  
template < typename T > fmv:vs /9  
struct result_1 w)vpo/?  
  { v mkiw1  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; )#\3c,<Y  
} ; Z.@n7G  
Hi K+}?I  
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: 2oahQ: }B  
Gd\/n*j  
template < typename T > fuA] y4A  
struct   ref 9x4z m  
  { ivl %%nY'  
typedef T & reference; Wq}6RdY$ZA  
} ; -wC}JVVcK  
template < typename T > w ]T_%mdk  
struct   ref < T &> |#cqxr"  
  { GOA dhh-  
typedef T & reference; g_l-@  
} ; <eSg%6z  
=*ErN  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: h~ _i::vg  
l{8O'4;  
template < typename T > g]z k`R5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const B!quj!A  
  { lW#2ox  
  return l(t) = r(t); Y9#dAI[Gce  
} 1:T"jsWw  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 ET9tn1  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 yc7b%T*Y  
BWYv.&=(  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 m2(}$z3e  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Ucy=I$"  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Q Rr9|p{  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 lbovwj  
最后的布局是: $0$sDN6)x  
                Add :/][ n9J^  
              /   \ 0~$9z+S  
            Divide   5 xh#_K@8  
            /   \ LHZsmUM(dg  
          _1     3 sxF2ku4A  
似乎一切都解决了?不。 ~e[qh+  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 8b 7I\J`  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 qrw*?6mSQ  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: =eW4?9Uq  
'Bt!X^  
template < typename Right > Gy["_;+xU  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ^2rj);{V  
Right & rt) const Ei]Sks V>*  
  { & }j;SK5  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); rBL2A  
} E,?IIRg&  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 b9?Vpu`?  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 lAA6tlc#C  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 =<9Mv+Ry8  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 o(54 A['  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 n>Oze7hVY  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?  1 <T|  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: %|JL=E}%|  
V:5aq.o!  
template < class Action > m$_l{|4z  
class picker : public Action *tpS6{4=#7  
  { A 9l d9R  
public : 4<1V  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 1l^[%0  
  // all the operator overloaded t6 -fG/Kc  
} ; SufM ~9Ll  
U5cbO{\ 3I  
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。 jb/C\2U4)  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: }8"i~>>a  
17l?li  
template < typename Right > pg,JYn  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const .sj/Lw}  
  { ]QHZ [C  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); CcV@YST?  
} #!TlalV  
V{>;Z vj1R  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Rd;t}E$  
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。 PW"?* ~&  
?@MY+r_G  
template < typename T >   struct picker_maker M54czo=l  
  { ZK2&l8  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Fpn'0&~-fi  
} ; J]S6%omp>  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > A`(Cuw-o  
  { 6yYd~|T.Fl  
typedef picker < T > result; n?q+:P  
} ; @*6_Rp"@  
o^d|/;  
下面总的结构就有了: {uZ|Oog(p  
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。 dn=srbJ   
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。 y[cc<wm$  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 "k"+qR`fH  
至此链式操作完美实现。 /s(PFN8#Y  
Mt{cX,DS  
16z Wm JH  
七. 问题3 9"B;o  
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。 U~7{q >  
z8D,[`  
template < typename T1, typename T2 > I) *J,hs1  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =:R${F  
  { 6b` Jq>v  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 6+s&%io4  
}  ++8 Xi1  
r}|)oG,=  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 'f %oL/,  
7uv"#mq  
template < typename T1, typename T2 > Pq-@waH3  
struct result_2 oz3!%'  
  { l% %cU"  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 7:$dl #  
} ; Ew{N 2  
trLxg H_Y  
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? +Ezl.O@z  
这个差事就留给了holder自己。 I%j]pY4  
    l.}gWN9-  
-biw{  
template < int Order > =:xJZy$  
class holder; _m#TL60m  
template <> wt_ae|hv  
class holder < 1 > ">fRM=fl  
  { chuJj IY  
public : @ K2Ncb7  
template < typename T > /<O9^hA|  
  struct result_1 !#olG}#[  
  { !+ UXu]kA  
  typedef T & result; eIP k$j{e  
} ; x< d ew  
template < typename T1, typename T2 > ~7\`qH  
  struct result_2 )kKeA  
  { &Dp&  
  typedef T1 & result; 9]{Ss$W3x  
} ; t[b(erO'  
template < typename T > dj6Lf  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const fl_a@QdB#  
  { IL*MB;0>  
  return (T & )r; J04R,B  
} \naG  
template < typename T1, typename T2 > 6,R<8a;Wn  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const >Ij# +=  
  { l,b_' m@  
  return (T1 & )r1; t#]VR7]  
} 8L@@UUjr  
} ; e5ww~%,  
RD:LNl<0sh  
template <> = j l( Q  
class holder < 2 > '@QK<!%,  
  { ]<fZW"W< q  
public : }4Gn$'e  
template < typename T > R3BK\kf&  
  struct result_1 1_n5:  
  { Z3Xgi~c  
  typedef T & result; -fK_F6_\]  
} ; $7Lcn9 ?G  
template < typename T1, typename T2 > B,4GxoX`  
  struct result_2 " M&zW&  
  { "MOmJYH  
  typedef T2 & result; `-rtU  
} ; $T2zs$  
template < typename T > I =K<%.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const z7*mT}Q  
  { \]L h a  
  return (T & )r; ,#.^2O9-^  
} &v r0{]V^  
template < typename T1, typename T2 > rN {5^+w  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const `zcpaE.@  
  { 57U;\L;ZmZ  
  return (T2 & )r2; -r{]9v2j  
} lWU? R  
} ; &G+:t)|S  
\FyHIs  
3\P/4GK)  
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> >。 ~^eC?F(  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: fhQ N;7  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: -]MZP:s  
O<0-`=W,a  
return l(i, j) = r(i, j); -n$hm+S  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 7q^a@5f BG  
xSjs+Y;Mu  
  return ( int & )i; sQY0Xys<4  
  return ( int & )j; Bq \WG=Fd  
最后执行i = j; /9C>{29x!  
可见,参数被正确的选择了。 jATN):8W  
4+0:(=>[%  
B|BJkY'  
& =vi]z:[  
z#olKBs  
八. 中期总结 DTx>^<Tk  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: O@KAh5EB  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 A Rjox`  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 8DlRD$_:&  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor sVIw'W  
\OF"hPq  
2wZyUB;  
!2]G.|5/A  
s.@DI|Gnf  
Cx`?}A\%  
九. 简化 T(eNK c2  
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。 }nNCgH  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 3ry0.  
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: [UaM}-eR  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Pexg"328  
  +-*/&|^等 mINir-  
2. 返回引用。 9=MxuBl  
  =,各种复合赋值等 e5cvmUF_W  
3. 返回固定类型。 / =:X,^"P  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) c< g{ &YJ  
4. 原样返回。 j}DG +M  
  operator, p4wXsOQ}  
5. 返回解引用的类型。 5A"OL6ty  
  operator*(单目) Aj2yAg  
6. 返回地址。 ]4oF!S%F  
  operator&(单目) l,M?   
7. 下表访问返回类型。 kR(hUc1O  
  operator[] Y !nE65  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 J$i5A9IUr  
  operator<<和operator>> SNf*2~uq)  
lA7\c#  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 \RyW#[(  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: QW}N,j$  
'd=B{7k@  
template < typename Left > &r !*Y&  
struct value_return ]1n =O"vE  
  { mE_?E&T`|  
template < typename T > rM(2RI4O`0  
  struct result_1 -*C+z!?BP  
  { i!EN/Bd  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; x AR9* <-  
} ; '|l1-yD_  
4P}<86xk  
template < typename T1, typename T2 > #a"gW,/K  
  struct result_2 IG~d7rh"  
  { 2=xjgK  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Ycve[31BDd  
} ; *b]$lj  
} ; N;]"_"  
`+Ojh>"*z*  
2q.J1:lW  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait &8uq5uKg  
*J] }bX  
下面我们来剥离functor中的operator() '\.fG\xD  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ( RCQbI  
Qf}b3WEAI  
return l(t) op r(t) ^iaG>rvA  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) VKp4FiI6  
return op l(t) 0')O4IHH  
return op l(t1, t2) 8DP] C9  
return l(t) op =7uxzg/%Tj  
return l(t1, t2) op w#M66=je_  
return l(t)[r(t)] E%6}p++  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 7nAB^~)6l  
Qyoly"b@  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: =E''$b?Em  
单目: return f(l(t), r(t)); aI:G(C?jm  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); H[&X${ap  
双目: return f(l(t)); Fm3B8Int  
return f(l(t1, t2)); X8(, ,>_  
下面就是f的实现,以operator/为例 "]C$"JR  
]%VR Nm  
struct meta_divide y0D="2)  
  { k&PxhDf  
template < typename T1, typename T2 > qXJBLIG  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) &}G2;O}3  
  { )a%kAUNj  
  return t1 / t2; 2pEr s|r  
} Bdd>r# ]  
} ; gIfl}Jat  
"eiZZSz  
这个工作可以让宏来做: %;|^*?!J0  
B&E qd  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ~ g\GC  
template < typename T1, typename T2 > \ Gn_rf"  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; {@c)!% 2$  
以后可以直接用 8QN#PaY  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) =)GhrWeVi4  
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 m:,S1V_jl  
(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。。。) t  Tky  
S~mpXH@  
)ieT/0nt  
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 W7QcDR y6  
2Po e-=  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > " E U[Lb  
class unary_op : public Rettype 8f37o/L  
  { |lOH PA  
    Left l; ?UlAwxn  
public : :NJ(QkTZv  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} xM3T7PV9  
3~7X2}qU  
template < typename T > 7]w]i5  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const QVVR_1Q  
      { 9fyJw1  
      return FuncType::execute(l(t)); VYb6#sl  
    } Rs<li\GS  
CVp`G"W:  
    template < typename T1, typename T2 > 8MH ZWi  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K(+ ~#$|-~  
      { {uQp$`  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); i,DnXgmz@  
    } k<098F  
} ; }&Gt&Hm>K  
al9L+ruR  
B1GBQH$Ms  
同样还可以申明一个binary_op GoK[tjb  
]YP J.[n  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > O|opNr  
class binary_op : public Rettype J1Ay^*qRU  
  { ?n 9<PMo  
    Left l; yaiw|j`A  
Right r; j`GL#J[wqQ  
public : &"(xd@V)]A  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} u!FX 0Ip  
Bn 5]{Df  
template < typename T > =N5~iMorD-  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const lj{Jw.t  
      { Ps@a@d"83  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ,,hW|CmN30  
    } -hx' T6G%  
N<lO!x1[H*  
    template < typename T1, typename T2 > ^a6c/2K  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const '$@bTW  
      { #Ont1>T,G  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); bn b:4?d]  
    } %z}{jqD&:X  
} ; ai!zb2j!E  
~|_s2T  
U8+5{,$\.  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 {G:dhi  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Q:6i 3 Nr/  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) aXAV`%b  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 'rZYl Qm  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Cy'0O>v5  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 3]=j!_yJf  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 1Y2]jz4  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) +9MoKn=h  
下面是修改过的unary_op T2Q`Ax7  
!Nu ~4  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Z%]s+V)st  
class unary_op \OV><|Lkh  
  { K+=cNC4B  
Left l; MlDWK_y_&  
  ,i>{yrsOh  
public : @+OX1-dd/w  
g%P6f  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} #nTzn2  
;<j[0~qp:  
template < typename T > ?Vy% <f$  
  struct result_1 lV4|(NQ9  
  { vkFq/+'U  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; eI%{/>  
} ; MGt[zLF9  
sp=;i8Y 3  
template < typename T1, typename T2 > 8.9Z0  
  struct result_2 tVB9kxtE  
  { f-lM[\ma_  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; IY Ilab\TZ  
} ; %r1NRg8  
=0Z^q0.  
template < typename T1, typename T2 > qhFWQ1W  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >l<`)4*H  
  { l :e&w(1H  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); m&o6j>C  
} xc4g`Xi  
=UGyZV:z5  
template < typename T > 4<j)1i=A  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !fwMkws  
  { ZCP r`H  
  return OpClass::execute(lt(t)); :Pa^/i  
} }XJA#@  
/$w,8pV =  
} ; ,".1![b  
|ia#Elavo  
] LcCom:]  
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 wZ&l6J4L  
好啦,现在才真正完美了。 WOw( -  
现在在picker里面就可以这么添加了: )Z.v fc  
3sh}(  
template < typename Right > 4^3}+cJ7j  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const d:j65yu  
  { FX"j8i/N  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); V7+fNr]I  
} Rm^3K   
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。 uq.!{3)8  
J>@T'#  
9L2]PU v  
} D'pyTf[  
AQx:}PO  
十. bind sbeS9vE  
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。 hH&A1vUv  
先来分析一下一段例子 25 NTtj:X  
(qG}`?219J  
n(#|  
int foo( int x, int y) { return x - y;} aR- ?t14  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 (:g ZZG  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 gK_^RE9~  
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。 fJiY~mQ  
我们来写个简单的。 F'~\!dNL  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: apz) 4%A  
对于函数对象类的版本: 0bl?dOV{  
 S2;u!f  
template < typename Func > <8 $fo  
struct functor_trait r]sN I[  
  { d[0 R#2y=  
typedef typename Func::result_type result_type; i[IOR0  
} ; E.V lz^B  
对于无参数函数的版本: *Y:;fl +v  
5_H`6-q  
template < typename Ret > _l{`lQ}  
struct functor_trait < Ret ( * )() > *VuiEBG  
  { >/BMA;`  
typedef Ret result_type; AmyZ9r#{  
} ; !R`E+G@   
对于单参数函数的版本:  ktA5]f;  
x6qQ Y<>  
template < typename Ret, typename V1 > Whd\Ub8(  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > u~]O #v  
  { uK6'TJ  
typedef Ret result_type; // k`X  
} ; ;2k!KW@  
对于双参数函数的版本: o)V@|i0Js  
Z9)-kRQz=r  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > EE{]EW(  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > *F^t)K2  
  { /h(bMbZ  
typedef Ret result_type; NFs Cq_f  
} ; {^z>uRZ3  
等等。。。 |E}-j;(  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy io[>`@=  
_ SuW86  
template < typename Func > :{g;J  
struct func_return `K%f"by  
  { j;7:aM"BQW  
template < typename T > N6>ert1  
  struct result_1 xlP0?Y1Bl  
  { K Y=$RO  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ^b;3Jj  
} ; 0XSMby?t`  
>WcOY7  
template < typename T1, typename T2 > "9^OT  
  struct result_2 (zmL MG(R  
  { : Yb_  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 2]UwIxzR  
} ; r.JM!x8  
} ; 83i;:cn  
Jv8JCu"eky  
u6t%*''  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 l^cz&k=+  
9OS~;9YR  
template < typename Func, typename aPicker > Hz >_tA"^T  
class binder_1 "XB6k 0.#  
  { K_Q-9j  
Func fn; "n, %Hh  
aPicker pk; !>8/Xz~-  
public : F*Y]^9]  
-T8'|"g  
template < typename T > 0^25uAD=  
  struct result_1 3+4U?~^k*  
  { G'<Ie@$6l  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; <1pRAN0  
} ; HYwtGj~5  
4;|@eN  
template < typename T1, typename T2 > @UK%l :L  
  struct result_2 N?{.}-Q  
  { 8o  SL3  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; c!ul9Cw  
} ; 1G}\IK1+  
[W8"Mc|ve  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} kZK1{  
KlGmO;k  
template < typename T >  84g8$~M  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "Q.KBX v/  
  { *km!<L7Y  
  return fn(pk(t)); q&nEodv>+  
} ,{jF)NQaP  
template < typename T1, typename T2 > 3-T"[tCe  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const k++"  
  { Yma-$ytp  
  return fn(pk(t1, t2)); f{w[H S,z  
} KLpFW}  
} ; -\[&<o@/D  
9zD,z+  
?~9o2[  
一目了然不是么? f~R`RBZ]9  
最后实现bind [NU@A>H  
c?%}J\<n  
nj <nW5[  
template < typename Func, typename aPicker > G Tz>}@W  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) mcb|N_#n/  
  { m4@Lml+B,  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ^fEer  
} y;VmA#k`  
!E~czC\p6  
2个以上参数的bind可以同理实现。 K9_@[}Ge  
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。 S#F%OIx  
(J5M+K\H  
十一. phoenix u|sdQ  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: R/\qDY,@  
;8Ts  
for_each(v.begin(), v.end(), ayZWt| iHA  
( (r-8*)Qh8  
do_ LJwy,-  
[ _X~xfmU  
  cout << _1 <<   " , "  r<1.'F  
] /y3Lc.-  
.while_( -- _1), }PX8#C_P  
cout << var( " \n " ) M6lNdK  
) @^t1SPp  
);  bE%*ZB  
1UN$eb7  
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: Jl fIYf~  
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 G DwijZw  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 h%ba!  
那么我们就照着这个思路来实现吧: V`_)H  
k&pV`.Imi  
#^9a[ZLj0  
template < typename Cond, typename Actor > tKCX0UZ'  
class do_while ,xg(F0q  
  { Id?2(Tg  
Cond cd; o(@^V!}V  
Actor act; ~kOXMLRg  
public : $|o[l.q2  
template < typename T > S.*.nv  
  struct result_1 4<S=KFT_  
  { .GiQC {@9w  
  typedef int result_type; |HQFqa <  
} ; nyx(0  
blmY=/]  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} VX'G\Zz@h|  
[-hsG E  
template < typename T > @ 5V3I^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;edt["Eu  
  { 8.tp#x,A  
  do "vo o!&<  
    { zC WN,K`  
  act(t); _YA;Nd#%k  
  } B i`m+ob  
  while (cd(t)); v4W<_ 7L_  
  return   0 ; MNH-SQB|  
} n=%D}W  
} ; B18?)LA  
BUU ) Sz  
#F:\_!2c  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). >]/aG!  
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。 tREC)+*\  
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。 S!g0J}.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。 f"d4HZD^  
下面就是产生这个functor的类: L r9z~T:ED  
:pGgxO%q  
|K'7BK_^J  
template < typename Actor > I7{ Q\C4  
class do_while_actor S,GM!YZg  
  { N3|aNQ=X0  
Actor act; +5ue) `  
public : 3bR 6Y[  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} otJHcGv  
4@"n7/<  
template < typename Cond > Ya ~lPc  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; FfibR\dhY  
} ; ~uweBp~O  
{AO`[  
]MRQcqbpqL  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 V w5@)l*f  
最后,是那个do_ 0T<DHPQ1  
sXR}#*8p  
G~19Vv*;  
class do_while_invoker {p7b\=WB-  
  { nm !H&#<  
public : 3.D|xE]g  
template < typename Actor > --g? `4  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const `l<pH<F  
  { =>Dw ,+"  
  return do_while_actor < Actor > (act); h 7*#;j  
} F1b~S;lm  
} do_; !K/zFYl  
'Q4V(.   
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Y[`%j\=  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 m^Rf6O^  
最后来说说怎么处理break和continue k4BiH5\hA  
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。 Kv#TJn  
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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