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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 2g0_[$[m  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 8&q[jxI@8  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, pUV4oyGV   
Uw!N;QsC  
rJz`v/:|P  
>]dH1@@  
  class filler P:8 qm DXo  
  { WR :I2-1  
public :  =&8Cg  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} )#%v1rR  
} ;  yxx9h3  
|[+/ ]Y  
NC @L,)F  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: ^uCZO  
-d+o\qp"#  
d U}kimz  
yq6Gyoi<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 7cMHzh k^  
DH IC:6EY  
G*N}X3H:o  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ==!k99`f,  
h85 kQ^%  
ov$S   
cPp<+ ts  
二. 战前分析 z79c30y]"  
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。 j 3t,Cx  
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 _48@o^{  
YP4lizs.  
hBRcI0R  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); fk5$z0/  
  /* --------------------------------------------- */ ~~iFs ,9  
vector < int *> vp( 10 ); br3r!Vuz/-  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); BbC aIt  
/* --------------------------------------------- */ +{b3A@f|F  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ]yAOKmS  
/* --------------------------------------------- */ ,v@C=4'm  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); P9yg  
  /* --------------------------------------------- */ n=iL6Yu(  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); =zsA@UM0  
/* --------------------------------------------- */ ,^n5UA`PK  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); &x.n>O  
YQ$Wif:@(n  
eeM$c`Y<  
LW#$%}  
看了之后,我们可以思考一些问题: Sv>bU4LHf  
1._1, _2是什么? bdYx81  
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。 Eb~e=){  
2._1 = 1是在做什么? Rm&4Pku  
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。 XF Cwa  
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。 9%iv?/o*L  
cOoF +hz0O  
k [eWhdSw  
三. 动工 >c30kpGg  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: pPH"6   
'7yVvd  
x%J.$o[<_  
Lk`,mjhk  
template < typename T > ~ !7!Y~(+  
class assignment bNh~=[E  
  { 4?',E ddo  
T value; V2oXg  
public : ~{00moN"m  
assignment( const T & v) : value(v) {} d`sIgll&n  
template < typename T2 > kE[Hq-J=N  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } \N a  
} ; S2PPwCU  
kP[LS1}*  
_xu_W;nh  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 2]'cj  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment +Ua.\1"6  
dw YGhhm  
a0)]W%F  
LB\+*P6QM  
  class holder ZOzwO6(_  
  { / 0ra]}[(  
public : 4NDT5sL  
template < typename T > }!^`%\ %\  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const t2_pwd*B  
  { S]g`Ds<  
  return assignment < T > (t); 9Ac4'L  
} pT<}n 9yB5  
} ; ,7os3~Mk9  
e\95X{_'  
X$(YCb  
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: +2JC**)I  
]&_z@Z.i  
  static holder _1; V]W-**j<  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 l|L ]==M  
C+vk9:"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Xmv^O  
而不用手动写一个函数对象。 "}^}3"/.  
Z_ (P^/  
PM8*/4Cu.5  
U}c05GiQw  
四. 问题分析 Lt2<3DB  
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。 3FsX3K,_X  
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。 F-GrQd:O=  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 %'&_Po\  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Gq =i-I  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Noi+mL  
A&UGr971  
五. 问题1:一致性 Q60'5Wt  
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?| 'tJ@+(tqw  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 vC%Hc/&.}  
"7}e~*bM?`  
struct holder get$ r5  
  { )~C+nb '6/  
  // It8s#oq8  
  template < typename T > -`ss7j&b3  
T &   operator ()( const T & r) const 19*D*dkBR  
  { LNOz.2fr>  
  return (T & )r; -:|t^RM;FT  
} I`uOsZBO/  
} ; _5H0<%\  
UE 1tm  
这样的话assignment也必须相应改动: 3)3$ L  
J{r3y&:  
template < typename Left, typename Right > v O@7o  
class assignment CH] +S>$  
  { qrkJ:  
Left l; #sb@)Q  
Right r; d_)VeuE2  
public : =@s{H +  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} DpvMY94Qh  
template < typename T2 > %3es+A@  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } J?oEzf;M  
} ; 8Uoqj=5F  
8?G534*r@2  
同时,holder的operator=也需要改动: 7"p%c`*;  
<>R\lPI2  
template < typename T > 66l+cb  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const &b=OT%D~FU  
  { Z>_F:1x  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); M&5De{LS}  
} 2SJ|$VsLaE  
JB9s# `  
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。 nD}CQ_C  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 pg/SYEvsV  
cb`ik)=K%  
return l(rhs) = r; A9kn\U92  
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。 ]z"7v  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: -jcgxQH53  
FSHC\8siS  
template < typename Tp > a n|bzG  
class constant_t qV:TuR-|w  
  { #iAw/a0&  
  const Tp t; 2}kJN8\F  
public : .M>g`UW  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} )5Ofr-Y  
template < typename T > ldRisL  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ]Nb~-)t%B  
  { ;C~:C^Q\H  
  return t; &m{vLw  
} ?xYoCn}Z  
} ; 3?uah' D5  
O%m>4OdH  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 3\H0Nkubts  
下面就可以修改holder的operator=了 OHK]=DH:M  
Ry"N_Fb  
template < typename T > 905Lk>rB  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ^ SW!S_&Z2  
  { +a74] H"  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); *s (L!+  
} DUWSY?^c  
aSQvtv)91  
同时也要修改assignment的operator() |s, Add:S  
{:ZsUnzm  
template < typename T2 > FSA"U9 w<  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } aJSBG|IC  
现在代码看起来就很一致了。 9 M!U@>  
K%3{a=1  
六. 问题2:链式操作 <iN xtD0  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 \) vI-  
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。 ;)'  
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。 }J(o!2.  
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。 9y`Vg  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct CkEbSa<)hK  
r"=6s/q7  
template < typename T > lvk r2Meu<  
struct result_1 fe+2U|y  
  { 7R=A]@  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ?f4jqF~Fh  
} ; G\/7V L  
MRa |<yK  
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: *Fm#Qek  
T )"U q  
template < typename T > eWU@ @$9  
struct   ref U_ *K%h\m  
  { _aK4[*jnqh  
typedef T & reference; V J]S"  
} ; SEsLJ?Dv0  
template < typename T > |>jlmaV  
struct   ref < T &> %C~LKs5oH  
  { Z=[?T f  
typedef T & reference; xOBzT&  
} ; TY]-L1$  
xL} ~R7  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: A&7~] BR\  
+hz S'z)n&  
template < typename T > %TS8 9/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const OQ*rxL cA  
  { q+cx.Rc#  
  return l(t) = r(t); lWWy|r'il  
} I9g!#lbl  
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。 8 CCA}lOG  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 v)-:0 f  
y4`uU1=  
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 )~=g}&  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: N^xk.O_TO  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 AlhPT (  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Y^9b>H\2  
最后的布局是: \Zmn!Gg  
                Add v8NoD_  
              /   \ CK#SD|~:  
            Divide   5 l t{yo\  
            /   \ e2vL UlL8  
          _1     3 @V71%D8{  
似乎一切都解决了?不。 #/2W RN1L  
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。 XS`=8FQ  
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。 $p~X"f?0  
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: {p)=#Jd`.P  
2y@y<38  
template < typename Right > N]7#Q.(~  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 0uwe,;   
Right & rt) const Y0ouLUlI  
  { *|^}=ioj*  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 2/.I6IbL  
} drW}w+ !  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 $x|4cW2  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 CvB)+>oa  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 X@up=%(  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 U!Eo*?LU$  
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。 0 \}%~e  
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? ODE^;:z !  
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: y-k]Tr  
1zlBkK   
template < class Action > >TB Rp,;r  
class picker : public Action y)#=8oci  
  { aW@J]slg  
public : + -OnO7f  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Nx^r&pr  
  // all the operator overloaded E;)7#3gY1  
} ; wh)Ujgd  
z2Kvp"-}  
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。 0VwmV_6'<W  
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: HYWKx><   
 v+qHH8  
template < typename Right > +?R !  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const bZ_vb? n  
  { 5dem~YY5  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); d;WXlE;  
} z57|9$h}w  
>4x~US[VB  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > rWnZIt"  
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。 U1~6o"1H  
+u]L# ].;  
template < typename T >   struct picker_maker HVkq{W|w  
  { %MUh_63bB  
typedef picker < constant_t < T >   > result; EhK5<v}  
} ; XX;MoE~MM  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > XTPf~Te,=  
  { 2nA/{W\hC  
typedef picker < T > result; kNDN<L  
} ; -eSZpzp  
j%@wQVxq  
下面总的结构就有了: tG}cmK~%  
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。 aH+n]J] =)  
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。 0Er;l|  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 CHo(:A.U>  
至此链式操作完美实现。 !3T,{:gyrI  
,~^BoH}  
{c\KiWN  
七. 问题3 6}S1um4 F  
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。 o u*`~K|R  
jg+q{ ^  
template < typename T1, typename T2 > }"o,j>IP  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1KWGQJ%%s  
  { R#w9%+  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Y~C;M6(P  
} q>H f2R  
A57e]2_  
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: DC6xet{  
>p,FAz>  
template < typename T1, typename T2 > ^,WXvOy  
struct result_2 _|qs-USA  
  { WEVV2BJ  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; /C"?Y'  
} ; %jRqrICd  
JMIS*njq^  
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? O~=|6#c  
这个差事就留给了holder自己。 "E/UNE6P4  
    dxAP7v  
n\G88)Dv`V  
template < int Order > _hbTxyj  
class holder; qsTB)RdjP%  
template <> b i 8Qbo4  
class holder < 1 > !w #x@6yq  
  { \]gUX-  
public : wjnQK  
template < typename T > LYvjqNC&4  
  struct result_1 !3 j@gi2  
  { pXBlTZf  
  typedef T & result; Z{gJm9  
} ; 7m +d;x2  
template < typename T1, typename T2 > 4kqgZtg.  
  struct result_2 %L;;W,l$`)  
  { U{%N.4:   
  typedef T1 & result; %tC3@S  
} ; ;;; {<GEQ  
template < typename T > -D-]tL6w  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const UxS@]YC  
  { 5^+QTQ  
  return (T & )r; (iO8[  
} 9u2Mra  
template < typename T1, typename T2 > k5ZkD+0Jo  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const `SH#t3 5,  
  { oM4Q_An  
  return (T1 & )r1; >L{s[pLJ  
} _}RzJKl@  
} ; =i:6&Y~VGq  
 J0Ik@  
template <> tP ;^;nw  
class holder < 2 > {YzRf S  
  { U#{^29ik=o  
public : Jx(`.*$  
template < typename T > 9;B6<`e/U  
  struct result_1 eTrIN,4  
  { G<f"_NT  
  typedef T & result; cm!|A)~  
} ; _J+p[=[L  
template < typename T1, typename T2 > Q $5U5hb  
  struct result_2 ~DJ>)pp  
  { mx:)&1  
  typedef T2 & result; B]-~hP  
} ; )of?!>'S[  
template < typename T > tbr1mw'G  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const G*x"drP  
  { 6;8Jy  
  return (T & )r; z/&2Se:  
} Yo$NE  
template < typename T1, typename T2 > qh<h|C]V  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ]J aV +b'O  
  { P pF"n[j  
  return (T2 & )r2; (g>>   
} +>,4d  
} ; _ Uxt9 X  
sVjM^y24  
(" ,(@nS  
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> >。 Oi~ ]~+2  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: @C34^\aH+  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ^A"TY  
ci~pM<+  
return l(i, j) = r(i, j); b9(_bsc  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) q=H dGv  
9N kr=/I"P  
  return ( int & )i; ^Cm9[1p  
  return ( int & )j; 2kS]:4)T  
最后执行i = j; ARt+"[.*p  
可见,参数被正确的选择了。 V7\@g  
qbwX*E~ ;  
ZI8*PX%2  
;jEDGKLq  
cJ> #jl&  
八. 中期总结 ;[ag|YU$Y  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: #'<s/7;~  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 (4WAoye|  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 3TDjWW;#~  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor @TTB$  
}%;o#!<N(@  
|*w}bT(PfR  
`?H yDny  
:"pA0oB  
37S  bF,G  
九. 简化 k{ru< cf  
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。 F/ODV=J-  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 PqO PRf  
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: 4%(\y"T  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 x=%p~$C  
  +-*/&|^等 e/p2| 4;  
2. 返回引用。 0F495'*A  
  =,各种复合赋值等 T|{1,wP  
3. 返回固定类型。 D V  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) R2 I 7d'|v  
4. 原样返回。 %%dQIlF  
  operator, ~_ 8X%ut y  
5. 返回解引用的类型。 *QIlh""6  
  operator*(单目) 'fqX^v5n  
6. 返回地址。 M!9gOAQP  
  operator&(单目) 4w\@D>@}H  
7. 下表访问返回类型。 p:GB"e9>H  
  operator[] [vJLj>@  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 xxsax/h  
  operator<<和operator>> '>wr _ f  
E,/<;  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 W@vt6v  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: =u5a'bp0;;  
Ju"* ;/  
template < typename Left > h "MiD  
struct value_return ;!ICLkc$  
  { 7H+IW4Ma  
template < typename T > /s'7[bSv  
  struct result_1 _>G.  
  { $mV1K)ege  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; r\+0J`  
} ; 6dCS Gb  
/3VSO"kcZ  
template < typename T1, typename T2 > "x+o(jOy  
  struct result_2 1^x "P#u  
  { #s\HiO$BT  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; C3XB'CL6  
} ; [%);N\o2Y  
} ; P0B`H7D  
v/fo`]zP  
$y0[AB|V  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait k"kGQk4  
%|tDb  
下面我们来剥离functor中的operator() _{]\} =@  
首先operator里面的代码全是下面的形式: i; qb\  
3?do|>  
return l(t) op r(t) 4Pbuv6`RK  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) t==CdCl  
return op l(t) Xiy9Oeq2uh  
return op l(t1, t2) <? Z[X{  
return l(t) op \ r^#a  
return l(t1, t2) op *[P"2b#  
return l(t)[r(t)] zA ; 7Nv$3  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] \I@hDMqv  
+PlA#DZu  
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:  $:7 T  
单目: return f(l(t), r(t)); i1(}E#  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); mM[!g'*  
双目: return f(l(t)); BrHw02G  
return f(l(t1, t2)); ,m`>  
下面就是f的实现,以operator/为例 )2tDX=D  
#K:!s<_"  
struct meta_divide WS!:w'rzr  
  { fI_I0dc.p  
template < typename T1, typename T2 > z f rEM  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) %M=Ob k  
  { L[|($vQ"  
  return t1 / t2; /#lqv)s'  
} StuQ}  
} ; y.xyr"-Q  
m#i5}uHHg  
这个工作可以让宏来做: 8NE+G.:G  
>{v,H Oxl  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ wX!q dII)  
template < typename T1, typename T2 > \ Z~?1xJ&  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ^Uj\s /  
以后可以直接用 rT&rv^>f  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) THVF(M4v  
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 ou{}\^DgQ  
(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。。。) \6{w#HsP8  
:aIS>6  
TZl^M h[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 V1P]mUs{1  
\Nvu[P  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > cbton<r~  
class unary_op : public Rettype ?ufX3yia  
  { !LunoC>B  
    Left l; +E7Os|m  
public : nT;Rwz$3  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} **D3.-0u&  
NMM$ m!zg  
template < typename T > UdiogXZ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,:E*Mw:  
      { __3s3YG  
      return FuncType::execute(l(t)); NrVE[Z#  
    } )'+ tb\g  
G2 E4  
    template < typename T1, typename T2 > 9W7 ljUg  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Wq+a5[3"  
      { y^*o%2/  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); t1Zcr#b>  
    } ~YH'&L.O  
} ; 3w>S?"W#  
kL7n`o  
:j)v=qul  
同样还可以申明一个binary_op v7h!'U[/  
=hP7 Hea(N  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > {\-9^RL  
class binary_op : public Rettype &2P+9j>  
  { M3 TsalF  
    Left l; G[bWjw86O  
Right r; }%T8?d]  
public : C-}@.wr(  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} x}tg/` .=z  
~OE1Sd:2  
template < typename T > w YEkWB^  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &c|3v!  
      { 4X1!t   
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); vOIzfwYG9  
    } - K@mjN  
LwI A4$d  
    template < typename T1, typename T2 > O-=~Bn _  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C)a;zU;9  
      { OpNxd]"T  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); DO^ J=e  
    } GBvgVX<  
} ; ROWI.|  
TdCC,/c 3  
B1U<m=Y  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 sU=7)*$  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ZHN@&Gg6)  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) %3:[0o={d  
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。 J-k/#A4o  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! K!+IRA@  
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。。。 8E+]yB"  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 vT&) 5nN  
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) 4%GwCEnS  
下面是修改过的unary_op 2LTMt?  
L%CBz]`  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > %*A|hK+G:W  
class unary_op JG:li} N  
  { 0^-1/Ec  
Left l; okkMx"  
  o?O> pK  
public : #3_t}<fX  
!P"@oJ/Yy_  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} XzD+#+By  
Q`B K R]/  
template < typename T > (Ev=kO  
  struct result_1 '| 6ZPv&N  
  { <Rb[0E$  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; &<>NP?j}  
} ; XZ&cTjNB&  
^aONuG9  
template < typename T1, typename T2 > }ZKG-~  
  struct result_2 ? koIZ  
  { k0(_0o  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ;_oJGII?br  
} ; i>aIuQ`pe  
I)AbH<G{  
template < typename T1, typename T2 > S%p.|!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ds<~JfVl  
  { +I>V9%%vW_  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); $[xS>iuD  
} Mjj5~by:  
Pl\r|gS;  
template < typename T > QUO'{;,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Yf?hl  
  { 51Q m2,P1^  
  return OpClass::execute(lt(t));  v[+ ]  
} =A]*r9  
`bJ?8~ 8 *  
} ; k E},>+W+  
+}eH,  
Py~1xf/  
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 5kx-s6 `!  
好啦,现在才真正完美了。 !x$6wzKa  
现在在picker里面就可以这么添加了: MfU0*nVF~  
oO4hBM([  
template < typename Right > :?P>))vT%  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const [q!/YL3 %  
  { Gpf9uj%  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); {~"fq.h!M  
} Kk\TW1w3  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 n|N?[)^k  
o FS2*u  
M/J?$j  
}`uFLBG3  
Z'!i"Jzq|{  
十. bind ?_t_rF(?6  
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。 hCPyCq]  
先来分析一下一段例子 #;])/8R%  
NyR,@n1  
[e f&|Pi-  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ^iqy|zNtn  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 |*%i]@V=  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 + usB$=kJ  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 gA:unsI  
我们来写个简单的。 )&s9QBo{b  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: I&wJK'GM`  
对于函数对象类的版本: 2)MX<prH  
?D_^8\R  
template < typename Func > E;rS"'D:  
struct functor_trait c\le8C3  
  { i?:#lbw_  
typedef typename Func::result_type result_type; -~Chf4?<4  
} ; ' +f(9/  
对于无参数函数的版本: X6Q\NJ"B  
H{4_,2h =m  
template < typename Ret > QJF_ "  
struct functor_trait < Ret ( * )() > "DC L Z  
  { g-4j1yJV<  
typedef Ret result_type; JI[{n~bhGD  
} ; z)ndj 1,#)  
对于单参数函数的版本: Sfa;;7W@R  
jR2^n`D  
template < typename Ret, typename V1 > odTa 2$O  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > .G-L/*&%  
  { <)a7Nrc\T  
typedef Ret result_type; SajasjE!^1  
} ; e8 1+as  
对于双参数函数的版本: ix_&os]L_  
"9X1T]  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > f7b6!R;z_  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > :X}fXgeL  
  { qH4+i STnV  
typedef Ret result_type; %z6_,|%  
} ; mEg3.|  
等等。。。 O>eg_K,c  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy jct'B}@X(  
S1o[)q   
template < typename Func > }z F,dst  
struct func_return #Q"04'g  
  { ( TJGJY  
template < typename T > 9Cs/B*3)b  
  struct result_1 wv  
  { 1T}jK^"  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; NpH9}, 1i  
} ; 2 b80b50  
ny}_^3  
template < typename T1, typename T2 > :7?n)=Tx  
  struct result_2 H5(: 1  
  { ](^FGz  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; &S39SV  
} ; I23"DBR3  
} ; Gc_KS'K@$  
uN=f( -"  
VA @  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 aUi^7;R&<  
k'NP+N<M  
template < typename Func, typename aPicker > `$MO;Fv,G  
class binder_1 uT>"(wnJ|  
  { ?_d3|]N  
Func fn; hd W7Qck"  
aPicker pk; 6a704l%#hb  
public : E BSjU8  
bO* hmDt  
template < typename T > v0(_4U]/  
  struct result_1 _:>t$* _  
  { BP@V:z  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; P8[k1"c!  
} ; \A6 }=  
?e\u_3- 9  
template < typename T1, typename T2 > PPde!}T$  
  struct result_2 p]qz+Z/  
  { !ScEA=  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; p }e| E!  
} ; OBf$Z"i  
X/ Ii}X/p  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} qIxe)+.  
.O SQ8W }  
template < typename T > o$#q/L  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6,!$S2(zT  
  { nG$+9}\UlP  
  return fn(pk(t)); ,/"0tP&_;  
} p!EG:B4  
template < typename T1, typename T2 > Z= =c3~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |Y v,zEY)  
  { l=L(pS3 ~  
  return fn(pk(t1, t2)); 2Vs+8/  
} o1k+dJUd  
} ; Z4g<Ys*  
xwj{4fzpk{  
 `)>}b 3  
一目了然不是么? $h[Q }uW  
最后实现bind >-y}t9[/  
hW`o-'  
_p?s[r*  
template < typename Func, typename aPicker > ,BR W=  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 4]ko  
  { wEw;],ur  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); yH9&HFDp  
} e-nwR  
$RYOj{1  
2个以上参数的bind可以同理实现。 R[rOzoNp0  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 FH{p1_kZ=  
{{AZW   
十一. phoenix hxt;sQAo{  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: q3`~uTzk  
q. j$]?PQ  
for_each(v.begin(), v.end(), C=bQ2t=Z  
(  yyGn <  
do_ Gz4LjMQ &  
[ 7eW6$$ju,N  
  cout << _1 <<   " , " C}ASVywc,1  
] CdMV(  
.while_( -- _1), x`I"%pG  
cout << var( " \n " ) FD[4?\W]#  
) 8U n0<+b  
); -C8LM ls  
]]y4$ [|L  
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: `|PhXr  
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 NN5G '|i  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ZG? e%  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 5RP5%U  
E,fbIyX  
qTN30(x2  
template < typename Cond, typename Actor > E= .clA  
class do_while +:W?:\  
  { A-*MH#QUKh  
Cond cd; )-h{0o  
Actor act; 7I*rtc&Kb  
public : o6:@j#b  
template < typename T > wr~Qy4 ny  
  struct result_1 S]A[eUF~  
  { vQj{yJ\l1  
  typedef int result_type; &*oljGt8  
} ; q\<NW%KtX  
[ua[A;K  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} $ab{GxmX'4  
Sj IDzNI5  
template < typename T > z2Z}mktP  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .EvP%A m  
  { B1]FB|0's  
  do c[$i )\0  
    { )|#ExyRO  
  act(t); cQsSJBZ[v5  
  } ]:m4~0^#-(  
  while (cd(t)); MP.ye|i4Q  
  return   0 ; MZqHL4<|  
} ,XI=e=  
} ; g4{0  
F~~9/#  
F%4N/e'L  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). #B q|^:nj  
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。 )6eFYt%c  
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。 }:[MSUm5  
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。 K)}Vr8,V  
下面就是产生这个functor的类: g|h;*  
~#)9Kl7<X  
bJkFCI/  
template < typename Actor > 02)Ybp6y  
class do_while_actor +UX} "m~W  
  { vl?fCO  
Actor act; 54/ZGaonz  
public : j^eM i  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} E^m)&.+'M  
/<dl"PWkJv  
template < typename Cond > C;#gy-  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; P7REE_<1  
} ; }=.C~f]A  
Xn5LrLM&  
c{39,oF  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ]7RK/Zu i  
最后,是那个do_ n A%8 bZ+  
XpA|<s  
&)|f|\yh"  
class do_while_invoker k^K%."INn  
  { uKB V`I  
public : : qV|rih_Q  
template < typename Actor > >S S^qjh/  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const A0Q1"b=  
  { J7~Kjl  
  return do_while_actor < Actor > (act); )}vUYTU1  
} tf1Y5P$  
} do_; Mko,((>I1  
}uO2 x@  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 4{b/Nv:b  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 AJ6O>Euq  
最后来说说怎么处理break和continue l1%*LyD  
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。 ZmI#-[/  
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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