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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda bl!f5ROS(  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 8=zM~v)   
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, ]R3pBC"Jv  
v1tN DyM6  
6{,K7FL  
}G:uzud10  
  class filler S<bz7 k9  
  { O'yjB$j  
public : ")[Q4H;V  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ;JD3tM<  
} ; X6"^:)&1M  
yADN_  
(w@MlMk  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: eL$U M  
Kr}M>hF+|  
+8@`lDnr  
po](6V  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); *Yk8Mj^_h  
r{N{! "G  
^J}$y7  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 2ZzD^:V[}  
7)6Yfa]I%  
[E :`jY  
d ;7pri)B  
二. 战前分析 =QKgsgLh  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 q9]^+8UP  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 {ALBmSapK"  
A%czhF  
yU8Y{o;:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); QmkC~kK1.  
  /* --------------------------------------------- */ 8UY=}R2C  
vector < int *> vp( 10 ); pQ-^T.'  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); LK-6z w5=(  
/* --------------------------------------------- */ kI[O{<kQ  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); &#my #u^O;  
/* --------------------------------------------- */ "6o}qeB l  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); U"Ob@$ROFy  
  /* --------------------------------------------- */ LkZo/K~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); He_(JXTP  
/* --------------------------------------------- */ ';CuJ XAj  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); [+cnx21{  
'LLQ[JJ=O  
-$MC  
"i<3}6/*  
看了之后,我们可以思考一些问题: MHT,rqG  
1._1, _2是什么? w5/  X {  
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。 `zOAltfd  
2._1 = 1是在做什么? <B{VL8IA>  
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。 Wv*BwiQ  
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。 $^D(%  
(>5VS  
 yLIj4bf  
三. 动工 :AcN b  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: VOK$;s'9}  
f;XsShxr  
\t(r@q q  
f]6` GsE  
template < typename T > [W|7r n,q  
class assignment 7 te!>gUW  
  { ~Z/`W`  
T value; ~JRu MP  
public : 8sjHQ)<  
assignment( const T & v) : value(v) {} 6l]?%0[*  
template < typename T2 > Jz3<yQ-  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } I%b:Z  
} ; "91At b;hJ  
pz6- hi7  
=|&"/$+s  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 A_*Lo6uII  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 9n\#s~,  
-/7=\kao%  
y!c7y]9__2  
=v`&iL~m  
  class holder y^|3]G3  
  { j%y+W{Q[  
public : l )V43  
template < typename T > KXbYv62  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const adr^6n6 v  
  { w58 QX/XG  
  return assignment < T > (t); U)=Z&($T  
} h)RM9813<  
} ; H_f2:Za  
<WKz,jh  
j.v _  
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: O|TwG:!  
^F0jI5j).  
  static holder _1; [)6E) E`_e  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 @' :um  
^^Q32XC,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); e6xjlaKb  
而不用手动写一个函数对象。 ~zC fan/  
Gz5@1CF  
RIqxM  
G6F['g);  
四. 问题分析 C^: &3,  
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。 [>9"RzEl  
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。 !4.^@^L|\  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 "8dnFrE  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 (s*Uz3 sq  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 5)NfZN# &  
 y] r~v  
五. 问题1:一致性 ZUI9[A?  
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?| n ZZQxV,  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Z4 zMa&  
G.ARu-2's  
struct holder 'wq:F?viF  
  { ^52R`{  
  // eV+wnE?SB5  
  template < typename T > g)6 k?Y  
T &   operator ()( const T & r) const l hp:.  
  { $ rnr;V  
  return (T & )r; q8v!{Os+#  
} Guc^gq}  
} ; cDyC&}:f  
SLA~F?t  
这样的话assignment也必须相应改动: N!&VBx^z  
zvC,([  
template < typename Left, typename Right > "A`'~]/hE  
class assignment :%]R x&08  
  { uQ+$HzxX  
Left l; 19`0)pzZ*P  
Right r; JN-8\ L  
public : ' *C)S  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} (\Zo"x;(  
template < typename T2 > cU[pneY  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ?S:_J!vX{  
} ; boB{Y7gO4  
mU>* NP(L  
同时,holder的operator=也需要改动: kakWXGeR  
$gK>R5^G>  
template < typename T > BQf+1 Ly&  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const w~?eX/;  
  { r_RTtS#  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); h!%`odl%  
} T )]|o+G  
v!C+W$,T  
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。 Gw,kC{:C  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 (W/UR9x)|d  
,dMi+c`ax  
return l(rhs) = r; dj**,*s  
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。 ]>T/Gl1  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: (2)9TpE;  
ee` =B  
template < typename Tp > Vo8"/]_h  
class constant_t S6Pb V}  
  { HjR<4;2  
  const Tp t; bvTkS EN  
public : zz*[JIe  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} q8]k]:r  
template < typename T > # TF  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const D$ z!wV  
  { C}E ea~  
  return t; %z(=GcWm  
} X/749"23  
} ; e 3oIoj4o  
VH65=9z  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 KphEw[4/  
下面就可以修改holder的operator=了 }epN<DL  
r{&"]'/X  
template < typename T > "// 8^e%Xo  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const +-V?3fQ  
  { ?&_\$L[  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); #oY7v,x\  
} 2 G{KpM&  
Z`M Q+  
同时也要修改assignment的operator() NebZGD2K  
(Cd `~*5  
template < typename T2 > ,r4af<  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } a@1gMZc*  
现在代码看起来就很一致了。 `r Ql{$9IC  
? GW3E  
六. 问题2:链式操作 m!(K  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 +R$KEGu~0Y  
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。 Ne_>%P|I_  
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。 ')<$AMy1  
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。 5o #8DIal  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct FFGTIT# {"  
z0Hh8*  
template < typename T > 0l*/_;wo  
struct result_1 aR $P}]H  
  { +M:Q!'  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; |05LHwb>  
} ; @DR&e^Zz  
9hU@VPB~  
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: =h{2!Ah7 X  
dI|/Xm>  
template < typename T > d0 az#Yg!  
struct   ref AQZ\Kcr  
  { } q(0uzaG  
typedef T & reference; "'(4l 2.  
} ; L Jx g  
template < typename T > 0g\&3EvD  
struct   ref < T &> ,;y^|X  
  { o 8U2vMH  
typedef T & reference; 'Ud5;?{  
} ; zFIKB9NUn  
$4pW#4/4  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: HL]?CWtGP  
I%`2RXBt3^  
template < typename T > tB.9Ov*  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Yg b#U'|  
  { Z(P#]jI]  
  return l(t) = r(t); nFSa~M  
} wDk[)9#A   
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 wwz<c5  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 `OWB@_u5  
cjk5><}`H7  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 8:bNFgJD  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: +FR"Gt$g  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 K km7L-  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Khl7Ez  
最后的布局是: rYJvI  
                Add NR5A"_'  
              /   \ Pcc%VQN  
            Divide   5 [nrP; _  
            /   \ L~~aW0,  
          _1     3 *?S\0a'W@  
似乎一切都解决了?不。 (@Bm2gH  
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。 ]jYM;e  
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。 >J1o@0tk  
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: _%]H}N Q  
%M`&}'6'  
template < typename Right > ~A)$="  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Zl)|x%z  
Right & rt) const 1N &U{#4  
  { U&NOf;h$  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); nJnan,`W  
} FYJB.lAT  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 '"EOLr\Z,  
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。 *HRRv.iQ  
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。 lMP7o&  
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。 F-6* BUqJ  
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$r'@  
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? $W2AiE[Wm  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: +J} 41  
 E9i WGSE  
template < class Action > x9=lN^/4  
class picker : public Action -:QyWw/d  
  { Am0$UeSZ  
public : lc#H%Qlg  
picker( const Action & act) : Action(act) {} DuWP)#kg  
  // all the operator overloaded ~gf $ L9  
} ; LLE~V~j  
e0TnA N  
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。 2a^(8A`7W  
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: VXa]L4jJ9  
<i5^izg  
template < typename Right > [|YMnV<B  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const #%5>}$  
  { n F-FoO98  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); "YBA$ef$  
} iw{n|&Y#`  
OKP?^%kD  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > s-*XAn ot  
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。 >dM'UpN@  
Wwz>tE  
template < typename T >   struct picker_maker PIA&s6U  
  { N  P"z  
typedef picker < constant_t < T >   > result; gR+Z"]  
} ; ;?rW`e2  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > +0OQ"2^&  
  { %bsdC0xM  
typedef picker < T > result; sk5\"jna  
} ; 17GyE=Uu  
Xk3Ufz]QN  
下面总的结构就有了: 1Nz\3]-  
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。 ..!yf e"5  
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。 LV[4zo]=  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 \bg^E>-  
至此链式操作完美实现。 %tMfOW  
Hq~ 2,#Ue  
2#R"#Q!  
七. 问题3 FR <wp  
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。 eZv0"FK X  
[  /D/  
template < typename T1, typename T2 > Kq*^*vWC  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const aH6pys!O  
  { iPIA&)x}  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); wK3}K  
} V*?,r<(  
 D;5RcZ  
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: k4@GjO1"$  
(X8N?tJ  
template < typename T1, typename T2 > L]V K9qB  
struct result_2  }N[sydL  
  { 7+c@pEU]  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; r'8e"pTi  
} ; 3S,pd0;  
41.+3VP  
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? 6B 8!2  
这个差事就留给了holder自己。 8_uDxd  
    2|cIu 'U  
>[p+L='  
template < int Order > *-n$n  
class holder; <Z5prunov  
template <> acH.L _B:  
class holder < 1 > w8E,zH  
  { 9> |rIw  
public : E )PEKWK\  
template < typename T > ^O ?$} sr  
  struct result_1 *D'V W{  
  { D H/1 :H  
  typedef T & result; 5!Guf?i  
} ; s)C.e# xl  
template < typename T1, typename T2 > =m40{  
  struct result_2 Pg:Nz@CQ  
  { q\~7z1   
  typedef T1 & result; D Lu]d$G  
} ; b"gYNGgX  
template < typename T > +vQyHo  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const < ;g0?M\  
  { { sZrI5   
  return (T & )r; |k)u..k{>  
} CkP!4^J qQ  
template < typename T1, typename T2 > 1?*vqdt  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const "}!vYr  
  { ?gkK*\x2  
  return (T1 & )r1; -,rl[1ZYZ  
} BYGLYT;Z  
} ; X0lIeGwrQ  
ZpZ~[BtQ  
template <> mdk:2ndP  
class holder < 2 > ^^[,aBu  
  { NO<myN+N  
public : vb%\q sf  
template < typename T > tpVtbh1)u  
  struct result_1 ]6nF>C-C  
  { VTF),e!  
  typedef T & result; $q+7 ,,"  
} ; snK/,lm.  
template < typename T1, typename T2 > [Nq4<NK  
  struct result_2 H95VU"  
  { hIdGQKr>V  
  typedef T2 & result; 9KP+  
} ; 1rN&Y,61\  
template < typename T > O`2%@%?I  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const E/am^ TO`  
  { <l\FHJhjq  
  return (T & )r; K<t(HK#[  
} > {:8c-\2}  
template < typename T1, typename T2 > YRwS{ e*u  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const :c6%;2  
  { SVR AkP-  
  return (T2 & )r2; 5Ph"*Rz%  
} w0.#/6  
} ; 0D\FFfs  
f[z#=zv  
3U}z?gP[  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 X4o8  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:  l[ L{m7  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: i#C?&  
6=zme6D  
return l(i, j) = r(i, j); IX3r$}4  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) gU 8'7H2  
&r_:n t  
  return ( int & )i; 5ogbse"  
  return ( int & )j; ;eWVc;H  
最后执行i = j; Q8P;AN_JS  
可见,参数被正确的选择了。 !?KY;3L:  
x|Q6[Y  
Y!SD^Ie7!  
Pukq{/27  
c,+oH<bZZs  
八. 中期总结 `T mIrc  
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: wp@c;gK7  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 t!K|3>w  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 tV<A u  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Wy|=F~N  
T$+}Srb  
'SuYNA)  
1sgoT f%  
J${wU @_ %  
*<9p88FpDU  
九. 简化 \Oc3rJ(  
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。 ?.4u'Dkn=  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 O /GD[9$i  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: #$A6s~`B  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 wi&m(f(~  
  +-*/&|^等 }g`A*y;t  
2. 返回引用。 JiRW|+`pe  
  =,各种复合赋值等 'vh:(-  
3. 返回固定类型。 OnD+/I  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ;ymUMQ%;/  
4. 原样返回。 h'N,oDB)  
  operator, uD+;5S]us  
5. 返回解引用的类型。 V57^0^Zp`  
  operator*(单目) MRiETd"  
6. 返回地址。 ysSEgC3  
  operator&(单目) Q:%gJ6pa  
7. 下表访问返回类型。 Zaq:l[%  
  operator[] @ws3X\`<C  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Haturg  
  operator<<和operator>> yvVs9"|0  
9<xe%V=ki  
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。 QjRVdb>  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: a1s=t_wT  
H1q>UU:  
template < typename Left > d,$[633It}  
struct value_return hmks\eb~  
  { \l#=p+x5  
template < typename T > br0gB3 r  
  struct result_1 {lqnn n3  
  { \b' <q  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; bZ0r/f,n$  
} ; .lqo>Ta y  
5<&<61[A  
template < typename T1, typename T2 > 8p PAEf  
  struct result_2 qG~O] ($  
  { c1Dhx,]ad  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; lPx4I  
} ; 2&P'rmFm  
} ; fLPB *y6  
3:S Ex;d+  
V}3.K\7  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait =7Nm= 5@  
\ <V{6#Q=  
下面我们来剥离functor中的operator() {-H6Z#b[  
首先operator里面的代码全是下面的形式: &x\u.wIa  
{GZHD^Ce  
return l(t) op r(t) 3vmZB2QG  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) MTa.Ubs  
return op l(t) _ 57m] ;&  
return op l(t1, t2) Y]ZOvA5W  
return l(t) op tR*J M$T  
return l(t1, t2) op Rh~<#"G]  
return l(t)[r(t)] ?e yo2:-$  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ij%\ld9kd  
MB:E/  
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: M]eH JZ~v  
单目: return f(l(t), r(t)); *p+%&z_<  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); skr^m%W  
双目: return f(l(t)); 6 70g|&v.  
return f(l(t1, t2)); Pgb<;c:4  
下面就是f的实现,以operator/为例 (%\N-[yZ  
eBG7]u,Q  
struct meta_divide YQ2ie>C8  
  { YS/{q~$t  
template < typename T1, typename T2 > evZ{~v& /  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) x1wm]|BIf  
  { 1vi<@i,  
  return t1 / t2; N#Y4nllJ  
} ~M+|g4W%  
} ; ]w! x  
4RJ8 2yq-  
这个工作可以让宏来做: fok OjTE  
6?z&G6  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ QD q2<  
template < typename T1, typename T2 > \ |fq1Mn8  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; N!aV~\E  
以后可以直接用 F5:4 B]ZF  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) }hEBX:-  
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 Cd]d[{NJ;  
(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。。。) "wA3l%d[Y  
,Rz,[KI|  
zN*/G6>A  
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 J7_'@zU  
A'p"FYlCW  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ]#TL~u[  
class unary_op : public Rettype Yw4c`MyL  
  { {WT"\Xj>B?  
    Left l; V_(lZDjh*  
public : U3az\E)HV  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} NZmmO )p4  
[K x_%Le  
template < typename T > 0}-&v+  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zZGPA j  
      { 74xI#`E  
      return FuncType::execute(l(t)); E.t9F3  
    } { SJ=|L6  
WSKG8JT^|  
    template < typename T1, typename T2 > C KBLM2 D  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pu,/GBG_  
      { uXyNj2(d.  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); G{$9e}#  
    } t&eY+3y,T  
} ; zH}u9IR3`  
}mk9-7  
fw'$HV76  
同样还可以申明一个binary_op NhS0D=v6  
~`u?|+*BO  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > c-n'F+fZ  
class binary_op : public Rettype ^s_E|~U  
  { _|x%M}O},  
    Left l; %t`a-m  
Right r; hQ#'_%:  
public : k-Le)8+b  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ) yRC$7I  
t-3wjS1v  
template < typename T > ?9 m3y0  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Y+F$]!hw  
      { GL9R 5  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); o#4Wn'E  
    } ko>SnE|w#  
2p8JqZMQb  
    template < typename T1, typename T2 > KSMe#Qnw  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9Or3X/:o  
      { !s9<%bp3  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); `9kjYSd#E  
    } 7a-> "W  
} ; 8pg?g'A~}  
e}-uU7O  
Wi'BX#xCB  
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 W9ZT=#>)[  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 qL,QsRwN  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) #}^ZxEU  
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。 ig7)VKr  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! g*AnrQ}P  
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。。。 6oL-Atf  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 KAO}*?  
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) Hvnak{5  
下面是修改过的unary_op #B &D  
72@8M  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > \Llrs-0 M  
class unary_op |^^;v|  
  { u%JM0180  
Left l; )jn|+M  
  v'2EYTVNJD  
public : \V+$2 :A  
EX='\~Dw  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} s[SzE6eQ`l  
U^snb6\5  
template < typename T > (uD(,3/Cw  
  struct result_1 axxd W)+K  
  { @$F(({?  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; acRPKTs H  
} ; jgs kK  
]j}zN2[A  
template < typename T1, typename T2 > iePpJ>(  
  struct result_2 eWhv X9 <  
  {  #Z"N\49  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; @R9  
} ; 0v,DQJ?w8  
44 o5I:  
template < typename T1, typename T2 > I`5F& 8J{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const L`V6\Ix(I  
  { o`DBzC  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); u> %r(  
} YL;ZZ2A  
)Mi #{5z  
template < typename T > T=ox;r  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +7|Oy3s  
  { BO#fzq%  
  return OpClass::execute(lt(t)); fp:j~a>E  
} '_4u, \SG  
!,V8?3.aJn  
} ; `i9WnPRt  
2Qc&6-;`  
SrN0f0  
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 [t: =%&B  
好啦,现在才真正完美了。 Ni"fV]'  
现在在picker里面就可以这么添加了: t/u$Ts  
KVSy^-."  
template < typename Right > Rl=NVo  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Rqa#;wb!(  
  { 6K[s),rdv  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Yc"G="XP;  
} __-rP  
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。 #ie{!Mh  
Y\%R6/Gj|u  
&+J5GHt@  
F<Z"W}I+6  
o//N"S.)  
十. bind kVe^g]F  
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。 tJ&S&[}  
先来分析一下一段例子 H_o<!YxK  
 &j2L- )  
V<\:iNXX{  
int foo( int x, int y) { return x - y;} b0rC\^x  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 A:cc @ku  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 z }R-J/xr2  
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。 q ^n6"&;*  
我们来写个简单的。 {>5z~OV  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 4Q z  
对于函数对象类的版本: bO9F rEz5  
%UV_ 3  
template < typename Func > 4:nmo@K &~  
struct functor_trait !#f4t]FM`B  
  { n)sK#C-VA  
typedef typename Func::result_type result_type; tCI8 \~  
} ; ^X)U^Qd  
对于无参数函数的版本: ^NHQ[4I  
[77]0V7  
template < typename Ret > mu=u!by.E  
struct functor_trait < Ret ( * )() > o-("S|A-  
  { Lyt6DvAp"  
typedef Ret result_type; XFG]%y=/6  
} ; \%mR*J+  
对于单参数函数的版本: K%2,z3ps  
FOquQr1cF  
template < typename Ret, typename V1 > |b'tf:l  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > yXg783B|v  
  { yJ/m21f  
typedef Ret result_type; YV. *8'*  
} ; WxWgY}`  
对于双参数函数的版本: A}t.`FLP,j  
FK }x*d  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > fR_)e:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 0 m";=:(w  
  { j<"0ym)A  
typedef Ret result_type; ( J\D"4q  
} ; v~L} :  
等等。。。 8{4I6;e-  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy qWw@6VvoQ  
"h2;65@  
template < typename Func > 6Ck?O/^  
struct func_return j ;VYF  
  { QkGr{  
template < typename T > O|4~$7  
  struct result_1 \^|ncu:T  
  { t{F6+dp  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Dr7,>Yx  
} ; v;JY;Uh|  
m-, '  
template < typename T1, typename T2 > Z !wDh_  
  struct result_2 ##}a0\x|  
  { d0MX4bhZ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; j 9y,UT  
} ; E+ JGqk  
} ; Y0&w;P  
HR['y9 U  
" &p\pR~  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 i*.Z~$  
k8Qv>z  
template < typename Func, typename aPicker > riFE.;  
class binder_1 rouD"cy  
  { nFw&vR/q  
Func fn; 03$Ay_2  
aPicker pk; dWI/X  
public : Z TjlGU `  
""d3ownKhw  
template < typename T > 4) /tCv  
  struct result_1 @ U}fvdft  
  { ]L}<Y9)t  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; qe`W~a9x  
} ; cvn,&G -`  
|n01T_Z)P  
template < typename T1, typename T2 > je_77G(F  
  struct result_2 nUd(@@%m  
  { l*B;/ >nR  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; CSt6}_c!  
} ; 1V FAfv%}  
cMC1|3  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} q^(A6W  
*M"lUw#(f  
template < typename T > r>$jMo.S"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9#O"^.Z !  
  { NawnC!~ $  
  return fn(pk(t)); ^R>&^"oI  
} e] **Z,Z  
template < typename T1, typename T2 > c6BaC@2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const luat1#~J  
  { BIw9@.99B-  
  return fn(pk(t1, t2)); ^~=o?VtBg  
} `.L8<-]W  
} ; 4)v\Dc/9i  
< g6 [mS  
KXicy_@DC`  
一目了然不是么? B<8Z?:3YS  
最后实现bind #V4_.t#  
&&_W,id`  
@@SG0YxZ  
template < typename Func, typename aPicker > A' dt WD  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) u^!-Z)W  
  { He"> kJx  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); .'__ [|-{;  
} \W/c C'  
+es.V /  
2个以上参数的bind可以同理实现。 V%o:Qa[a  
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。 c9r2kc3cy{  
jUW{Z@{U  
十一. phoenix v,Ep2$  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: zLf^O%zN  
oE-i`;\8  
for_each(v.begin(), v.end(), 9FcCq*D  
( 9.vHnMcq  
do_ @105 @9F  
[ CIO&VK  
  cout << _1 <<   " , " `lcpUWn  
] ZuBVq  
.while_( -- _1), K'1rS[^>R  
cout << var( " \n " ) }KS[(Q  
) 0DS<(  
); D?X97jNm  
?B@iBOcu[  
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: =]Qu"nRB  
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 |JuXOcr4  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 hb`b Q  
那么我们就照着这个思路来实现吧: A6TNtXk  
96MRnj*Y[  
`(*5yXC  
template < typename Cond, typename Actor > a)y8MGx?  
class do_while /oe="/y6  
  { cJi5\<b  
Cond cd; EG<K[t  
Actor act; pm3?  
public : ;}^Pfm8  
template < typename T > J~n{gT<L  
  struct result_1 'T+3tGCy+  
  { /F/`?=1<$  
  typedef int result_type; i&"I/!3Q@  
} ; oBAD4qK  
A/BL{ U}  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Z^h'&c#  
'3%!Gi!g  
template < typename T > P`V#Wj4\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const LLaoND6  
  { o*5|W9  
  do QFDjsd4  
    { QJOP*<O  
  act(t); G} }oeS  
  } TxPP{6t  
  while (cd(t)); (W*yF2r  
  return   0 ; o7]h;Zg5r  
} w;>]L.n  
} ; Dve5Ml-  
#t3j u^ |?  
.\*\bvyCw  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). <t]i' D(K  
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。 7&m*: J  
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。 >UR-37g{p  
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。 "qQU ^FW  
下面就是产生这个functor的类: aViJ?*  
h1JG^w$ 5  
@36^4E>h  
template < typename Actor > M7!&gFv8  
class do_while_actor (w"zI!  
  { d3^LalAp  
Actor act; 8l;0)`PU  
public : jG{xFz>x  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} pwU]r  
Y @pkfH  
template < typename Cond > hMi!H.EX.  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; f-4<W0%  
} ; T5W r;a  
IxgnZX4N  
K6!`b( v#  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 BC!l)2  
最后,是那个do_ f85j?Jm  
stoBjDS  
KC8A22  
class do_while_invoker L=zeFn  
  { bF?EuL  
public : r`28fC  
template < typename Actor > shnfH   
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const OuS{ve  
  { IExQ}I  
  return do_while_actor < Actor > (act); l|j&w[c[Q0  
} D zl#[|q  
} do_; 7d'4"c;*;  
YgdoQBQ  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? q0DoR@  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 v%86JUlK.  
最后来说说怎么处理break和continue +z("'Cv  
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。 P,D >gxl  
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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