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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda I}oxwc  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 dRg1I=|{_  
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, .<JD'%?"  
j^A0[:2  
gE8=#%1<  
w <zO  
  class filler ,ry2J,IT7  
  { x:8xGG9  
public : [uOW\)`  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ,=KJ7zIK?  
} ; }N; c  
wc-H`S|@  
x#yL&+'?Mj  
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: ]9z{ 95  
Qxj &IX  
u?[P@_i<  
n y6-_mA]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 9ls<Y  
FY"!%)TV  
v ?@Ys+V  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。  8.D$J  
\~ O6S`,  
<Q)6N!Tp^  
(n7 v $A  
二. 战前分析 e"en ma\_  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 -05zcIVo  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 GRz`fO  
eN]0]9JO  
s]Z/0:`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); *,1^{mb  
  /* --------------------------------------------- */ #p~tkQ:'1  
vector < int *> vp( 10 ); C`OdMM>D  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); `WF?87l1  
/* --------------------------------------------- */ ]dk44,EL  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); j6Acd~y\2  
/* --------------------------------------------- */ \XwXs 5"G  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); @ =x=dL(  
  /* --------------------------------------------- */ s$xctIbm?,  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ) ^PY-~o[  
/* --------------------------------------------- */ N3E Qq~lX  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); MO)N0{.b  
7 ]a6dMh  
R:YX{Tq  
5}gcJjz  
看了之后,我们可以思考一些问题: Bt|S!tEy  
1._1, _2是什么? z<_{m 4I;  
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。 EOhUr=5~  
2._1 = 1是在做什么? ew B&PR  
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。 %t M]|!yw  
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。 H@2JL.(k  
/Kb7#uq  
Z QND^a:  
三. 动工 pc}Q_~e  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: @TC_XU)&  
YhFB*D;  
c_a*{L|c  
Bn*D<<{T  
template < typename T > `/ix[:}m^  
class assignment P7d" E  
  { 4lC:svF  
T value; 3EB8ls2  
public : 1R9hA7y&,/  
assignment( const T & v) : value(v) {} "_jcz r$*  
template < typename T2 > 7)G- EAF  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; }  ~d_Z?Z  
} ; f5zxy!dhKS  
H?ssV^k  
Sai_rNRWB  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 2;.7c+r0  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment "XMTj <D  
N8:?Z#z  
{c|nIwdB  
u9}}}UN!  
  class holder dsqqq,>Q  
  { f33'2PYl  
public : x, a[ p\1  
template < typename T > 95^w" [}4Q  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const h";G vjy  
  { Wfkm'BnV  
  return assignment < T > (t); 2S}%r4$n}  
} mIq6\c$  
} ; ZN5\lon|Y  
pu nc'~  
F7UY>z3jL  
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: @5Q}o3.zA-  
i%>]$*  
  static holder _1; .z7X Ymv  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 wIuwq>  
XLp tJ4~v  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 );  f]q3E[?/  
而不用手动写一个函数对象。 K$(&Qx}  
3WS`,}  
"QACQ-  
Fgxh?Wd9  
四. 问题分析 h J#U;GL  
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。 ~\DC )  
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。 ~}w(YQy=y  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 &$jg *Kr  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 hf0G-r_ow  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 qO[6?q=c:  
}Y[Z`w  
五. 问题1:一致性 A_T-]YQ  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| zMt"ST.  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 g"( vl-Uw  
Y'Sxehx  
struct holder ?mS798=f  
  { 4JFi|oK0H  
  // Xj"/6|X  
  template < typename T > fG;)wQJ  
T &   operator ()( const T & r) const o %A4wEye  
  { lYT}Nc4"="  
  return (T & )r; U2/H,D  
} 75wQH*  
} ; `rW{zQYM  
:+ @-F>Q  
这样的话assignment也必须相应改动: h1G]w/.ws  
Y }'C'PR  
template < typename Left, typename Right > i;*c|ma1>  
class assignment 9c8zH{T_{  
  { *fW&-ic  
Left l; |M  `B  
Right r; rAIX(2@cR_  
public : 8^&)A b  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} lF5;K c  
template < typename T2 > B o.x  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } xT{qeHeZ9,  
} ; )QaI{ z  
-'3vQXj&  
同时,holder的operator=也需要改动: #B"ki{Se*  
COc1np  
template < typename T > W!.UMmw`  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Wt()DG|[  
  { ,W5pe#n  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); G{}E~jDi?  
} NwD*EuPF:  
9fMg?  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 jpZX5_o  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 9z\q_ 0&i  
!Qjpj KRy  
return l(rhs) = r; t #MU2b  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 c)#b*k,lw<  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: B~-VGT 2o  
ch1EF/"  
template < typename Tp > ?RiW:TQ*  
class constant_t +che Lc  
  { ~xGWL%og  
  const Tp t; B@e,3:  
public : *58<.L|  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} })g|r9=  
template < typename T > |;6FhDW+'  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const /#20`;~F)  
  { 5|NM]8^^0[  
  return t; V%dMaX>^i  
} LPb43  
} ; p]*$m=t0r  
r.xGvo{iY  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 d"Y9go"Z  
下面就可以修改holder的operator=了 c~ l$_A  
cz OhSbmc  
template < typename T > . Uv7{(  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ss T o?WL|  
  { /],:sS7  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); P9:7_Vc  
} G~a;q+7v'$  
*y5d&4G2  
同时也要修改assignment的operator() Otj=vGr0  
%bZ3^ ub}t  
template < typename T2 > ;H_yNrwA  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } # Fw<R'c  
现在代码看起来就很一致了。 t< $9!"  
Xp1xhb*^  
六. 问题2:链式操作 Zg5@l3w  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 )M#~/~^f+  
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。 <d# 9d.<  
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。 (3 8.s:-  
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。 ?(*KQ#d  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 8xDS eXh;  
jkQv cU  
template < typename T > &.an-  
struct result_1 )AXTi4MNp  
  { Cq !VMl>hP  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; yC =5/wy`  
} ; ] ?#f=/  
J;+tQ8,AP  
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: S"CsY2;  
1m|Oi%i4  
template < typename T > }<uD[[FLB  
struct   ref gmLGK1  
  { FgE6j;   
typedef T & reference; $.R$I&U  
} ; r&A#h;EQX2  
template < typename T > 3lM mSKN  
struct   ref < T &> g v&xC 6>  
  { +z+25qWi  
typedef T & reference; <\8dh(>  
} ; Yt++  ?  
;EW]R9HCH  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ~PHAC@pU  
W!4GL>9m}A  
template < typename T > }(Nb]_H  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const <po.:c Ce  
  { `XP]y=  
  return l(t) = r(t); _Z#yI/5r  
} V7N8m<Tf  
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。 {{ R/:-6?@  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 *oY59Yf  
?q7V B  
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 t2BkQ8vr  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: bICi'`  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 f6PXcV  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 64#~p)  
最后的布局是: McNj TD  
                Add vs{i2!^  
              /   \ RxAWX?9Z  
            Divide   5  &e7yX  
            /   \ =9i:R!,W  
          _1     3 R5X<8(4p  
似乎一切都解决了?不。 /e|`mu%  
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。 1FjA   
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。 ]r$S{<  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 702&E(rx,  
NVS U)#  
template < typename Right > )$P!7$C-  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const r5(OH3  
Right & rt) const p"Oi83w;9  
  { "@ Zy+zLU  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); UN`-;!  
} U.crRrN  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 1zGEf&rv:  
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。 ~uqJ@#o{  
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。 7{D +\i  
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。 o83HR[  
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。 ym2\o_^(  
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? P{)&#HXUVb  
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: 5f=e JDo=x  
%~4R)bsJ'  
template < class Action > B:n9*<v(  
class picker : public Action $A7[?Ai ?  
  { "}\z7^.W>  
public : `;(/W h  
picker( const Action & act) : Action(act) {} U/&?rY^|  
  // all the operator overloaded $ZK4Ps -$  
} ; GTYGm  
Fw!5hR`,  
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。 r1}OlVbK  
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: @=K> uyB  
x,2+9CCU  
template < typename Right > %HL@O]ftS  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ?T$i  
  { _q)`Y:2  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); g/lv>*+gS  
} HOsq _)K  
*Y9"-C+  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > <gZC78}E  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 &Km?(%?  
c<A@Op"A  
template < typename T >   struct picker_maker 7_E+y$i=  
  { 3`n5[RV  
typedef picker < constant_t < T >   > result; e&8pTD3  
} ; }Da8S|)H  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > JXftQOn  
  { Zul]ekv  
typedef picker < T > result; 2OAh7'8<  
} ; "%A/bv\u  
[LL"86D  
下面总的结构就有了: s)375jCga  
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。 hs2f3;)  
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。 zIH[ :  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 :?@d\c '  
至此链式操作完美实现。 +{]/ b%P  
`2J6Dz"W  
`;hsOfo  
七. 问题3  3i?{E ^  
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。 w/d9S(  
G+m|A*[>  
template < typename T1, typename T2 > h[C!cX  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >`5iq.v  
  { n2Dnpe:  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); +_Fsiu_b  
} 5|r3i \  
n6O1\}YB  
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: !g=,O6  
UmiW_JB  
template < typename T1, typename T2 > HpDU:m  
struct result_2 AjAmV hq  
  { JI3AR e?y  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; &ad9VB7  
} ; .#5<ZAh/?  
,BW ^j.7  
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? 7xwS  .|  
这个差事就留给了holder自己。 _<pG}fmR  
    MZ=U} &F  
xPQO}wKa  
template < int Order > 0Ny0#;P  
class holder; #bsRL8@  
template <> +@Fy) {C7  
class holder < 1 > qq[2h~6P]  
  { }!Qo wG   
public :  Tx/  
template < typename T > :n0(gB  
  struct result_1 >]T(}S~  
  { 7#MBT-ih  
  typedef T & result; @`wBe#+\  
} ; @r+ErFI  
template < typename T1, typename T2 > P6i4Dr  
  struct result_2 GQ2&D}zh  
  { Ea!}r| ~]0  
  typedef T1 & result; #8;^ys1f  
} ; q&jZmr  
template < typename T > I y8gQdI  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const K?-K<3]9f  
  { [ ]3xb`<&  
  return (T & )r; u5V<f;  
} E2X KhW  
template < typename T1, typename T2 > %+gze|J  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const {'"A hiR/  
  { KOhy)h+ h  
  return (T1 & )r1; fa\<![8LAU  
} 7fI[yCh  
} ; kzJNdYtdH  
cp0>Euco=  
template <> 8Dhq_R'r  
class holder < 2 > [xO^\oQa=c  
  { x"8(j8e  
public : 9@QP?=\Y  
template < typename T > (z ;=3S  
  struct result_1 <g>_#fz"K  
  { 2?Q IK3"v  
  typedef T & result; # Sb1oLC  
} ; *3S,XMS{O  
template < typename T1, typename T2 > (G#)[0<fX  
  struct result_2 pSE"] N  
  { wMt?yc:X  
  typedef T2 & result; Y)c9]1qly  
} ; X]C-y,r[M  
template < typename T > hAG++<H{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 6by5VESx  
  { lCWk)m8  
  return (T & )r; =<`9T_S 16  
} dMeDQ`c`W  
template < typename T1, typename T2 > */nb%QV  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ;fee<7T y  
  { Xa[gDdbL  
  return (T2 & )r2; nt "VH5  
} % eW>IN]5  
} ; N(t1?R/e,  
swi|   
&p8K0 |  
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> >。 LNXhzW   
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: MCL?J,1?r  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Y_Ej-u+>{  
#96E^%:zL  
return l(i, j) = r(i, j); xzW]D0o0  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ^uIZs}=+  
wbd>By(T1  
  return ( int & )i; {-Yp~HQF  
  return ( int & )j; GG(rp]rgl  
最后执行i = j; U+~0m!|4  
可见,参数被正确的选择了。 {(ey!O  
uO,90g[C/R  
3<m"z9$  
HQ/PHUg2  
?*[t'D9f-  
八. 中期总结 3|9) A+,#  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: =;dupz\7  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 n U$Lp`  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 [5a`$yaQ  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor j,EE`g&  
 PovPO  
_)2N Fq  
cU%#oEMf<  
uZm<:d2%)  
A-ir   
九. 简化 ^L]+e  
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。 2NIK0%6  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ;oob TW{  
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: saU|.\l  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 <MT_zET  
  +-*/&|^等 ~u,g5  
2. 返回引用。 i1FFf[[L  
  =,各种复合赋值等 |= N8X  
3. 返回固定类型。 s67$tlV  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ;Qk*h'}f  
4. 原样返回。 aJI>qk h?]  
  operator, Yfxc$ub  
5. 返回解引用的类型。 Mgcq'{[~Y=  
  operator*(单目) k5g\s9n]  
6. 返回地址。 ;&Eu< %y  
  operator&(单目) |=jgrm1yj  
7. 下表访问返回类型。 p_B,7@Jl  
  operator[] gOgG23 x  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Qi6vP&  
  operator<<和operator>> YCw^u  
rIW`(IG_  
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。 84)S0Y8w  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: j(/"}d3osm  
OaU} 9&  
template < typename Left > t(p  
struct value_return dL6sb;7R  
  { d/P$qMD  
template < typename T > I[tU}ojP  
  struct result_1 +vDT^|2SF  
  { s:I^AL5  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; () b0Sh=  
} ; =*8"ci $  
!QcgTW)T  
template < typename T1, typename T2 > lS XhHy  
  struct result_2 >=C)\Yfu)  
  { XRP/E_4  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; xhg{!w  
} ; d@,q6R}!MP  
} ; JXUO?9  
hl6al:Y  
2=F_<Jh|+  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait I?bL4u$\  
%b@>riR(y  
下面我们来剥离functor中的operator() LO# {   
首先operator里面的代码全是下面的形式: rLh490@  
,_\h)R_  
return l(t) op r(t) <0v'IHlZ8  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) .N/4+[2p(  
return op l(t) u+8_et5T  
return op l(t1, t2) R;I}#b cJ  
return l(t) op 6<rc]T'|  
return l(t1, t2) op !l.Rv_o<O  
return l(t)[r(t)] sE>'~ +1_O  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] d@8_?G}  
WYEvW<Hv  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 3i35F.=X,  
单目: return f(l(t), r(t)); ^]E| >~\  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); /*r MveT  
双目: return f(l(t)); oDKgW?x  
return f(l(t1, t2)); #z~D1Zl  
下面就是f的实现,以operator/为例 .(1=iL_3e  
9FPl  
struct meta_divide Cv;z^8PZJz  
  { `n5RDz/f0  
template < typename T1, typename T2 > FY#`]124*  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) }@ 1LFZx  
  { Y$oBsg\v  
  return t1 / t2; 8ne5 B4  
} 6\~m{@  
} ; oY+RG|j@  
iDHmS6_c  
这个工作可以让宏来做: r)U9u 0  
pxDZ}4mOh  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ &(Xp_3PO  
template < typename T1, typename T2 > \ U?xl%qF`)  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; G>#L  
以后可以直接用 k E6\G}zj  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) A4(^I u  
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 `I6)e{5t  
(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。。。) IO v4Zx<)  
p)TH^87  
'y'>0'et  
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 Eptsxyz{  
>A2& Mjo  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Ge(r6"%7  
class unary_op : public Rettype hrEKmRmF-  
  { v,g,c`BjK  
    Left l; b!7"drge:  
public : CZwZ#WV6  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} I&1Mh4yu  
i}+dctg/  
template < typename T > >OiC].1   
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :Tj,;0#/  
      { He j0l^  
      return FuncType::execute(l(t)); 4:6@9.VVT  
    } {/R4Q1  
NbkWy  
    template < typename T1, typename T2 > EWH'x$z_q  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7J$ ^R6rh  
      { 3@6f%Dyj  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); @jwUH8g1  
    } E.6^~'/  
} ; { " $2  
Kpj0IfC,10  
@["Vzg!I6"  
同样还可以申明一个binary_op y}#bCRy~.A  
D }b+#G(m[  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > H Qf[T@  
class binary_op : public Rettype {H"gp?Z-  
  { +twBFhS7k  
    Left l; ?+`Zef.g  
Right r; 3z ~zcQ^\  
public : @X1>Wv|[  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 1iF |t5>e  
WGp81DNS|  
template < typename T >  0m*0I >  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *pI3"_  
      { 2"V?+Hhz  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); $9Z8P_^.0(  
    } eDTEy;^o  
eZP"M 6  
    template < typename T1, typename T2 > EkXns%][L  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (qB$I\  
      { QdDdrR^&  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 8i X?4qj{P  
    } N15{7 ,   
} ; 1s!hl{n<~  
}\l5|Ft[!  
QD"V=}'?  
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 Q@]#fW\Y  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 M%9PVePOe  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) k}jH  
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。 ~rn82an@G  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! )G*H l^Z;4  
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。。。 eJ7A.O  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 3n6_yK+D  
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) *h-nI=  
下面是修改过的unary_op )5yZSdA  
tQ=U22&7  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Gi;e Drgj~  
class unary_op f}XUxIQ-<  
  { B8w 0DJ  
Left l; $:mCyP<y  
  }.` ycLW'  
public : W0gaOew(^  
lza'l  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} j##IJm  
GHYgSS  
template < typename T > hiP^*5h  
  struct result_1 N],A&}30  
  { vK2L"e  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; K mL PWj  
} ; 5^P)='0*  
w6#hsRq[C  
template < typename T1, typename T2 > hnG'L*HooE  
  struct result_2 Z;??j+`Eo  
  { :LcR<>LZ  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; i~l0XjQbs  
} ; Lxd*W2$3_  
{f3T !e{  
template < typename T1, typename T2 > lBPZB%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t0}3QGf;c  
  { 5 QMu=/  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); dw Aju:-H  
} i:{a-Bd  
Y.Gr(]tk  
template < typename T > tr/S*0$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &?YQVwsN  
  { X$%RJ3t e  
  return OpClass::execute(lt(t)); ZH~m%sA  
} X "1q$xwc  
}$iH 3#E8  
} ; n*bbmG1  
KvktC|~?  
GH^i,88  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug PTL52+}/  
好啦,现在才真正完美了。 PtmdUHvD  
现在在picker里面就可以这么添加了: }bix+/]  
FV:{lC{h~  
template < typename Right > HOu<,9?>Q  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const j: ]/AReOL  
  { yrkd#m  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); yfuvU2nVH  
} y;#p=,r  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 Isoqs(Oi  
<qHwY.  
&\c$s  
#sNa}292"  
i"|'p/9@q  
十. bind )t @OHSl  
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。 w*Kw#m'U  
先来分析一下一段例子 cWh Aj>?_Q  
$K;4=zN>t:  
m6'YFpf)V  
int foo( int x, int y) { return x - y;} "L{;=-e  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 oPre$YT}h  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 $@Hw DRP  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 p?8> 9  
我们来写个简单的。 `\O[9.B  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: u5T \_0  
对于函数对象类的版本: %2/WyD$U  
D~2,0K  
template < typename Func > ?]$.3azO  
struct functor_trait jd(=? !_  
  { (Dc dR:/=  
typedef typename Func::result_type result_type; N}.h_~6  
} ; p3sz32RX  
对于无参数函数的版本: a>""MC2  
h2uO+qEsu  
template < typename Ret > x?Q;o+2v  
struct functor_trait < Ret ( * )() > jY$|_o.4  
  { -41L^Di\  
typedef Ret result_type; q(a6@6f"kD  
} ; YZ/mTQn_D  
对于单参数函数的版本: KX`MX5?x  
9$#2+G!J  
template < typename Ret, typename V1 > CIYD'zR[2  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > bumS>:  
  { !m]76=@  
typedef Ret result_type; >I!dJH/gj  
} ; Dr`A4LnqY  
对于双参数函数的版本: &=_YL  
)[%#HT  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 9)H~I/9Y  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > E%/E%9-7\  
  { U .e Urzu  
typedef Ret result_type; _3kAN .g  
} ; 8FbBv"LI,g  
等等。。。 J*$ !^\s  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy *B@<{x r  
|%b'L.$4  
template < typename Func > &z%7Nu  
struct func_return /R F#B#9  
  { -+O8v;aC'  
template < typename T > k('2K2P  
  struct result_1 &b{L|I'KYT  
  { 7!L"ef62o  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; +F+jC9j(<  
} ; ]sbu9O ^"f  
#[Ns\%Ri0  
template < typename T1, typename T2 > ZTHr jW1  
  struct result_2 t'R&$;z@b  
  { U'Vz   
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 5k<HO_]  
} ; ~e'FPVDn  
} ; <3ovCqa  
YzEa?F*$  
]6 }|X#_  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 F<G.!Y8!&  
z[CCgs&vqe  
template < typename Func, typename aPicker > `[CXxp  
class binder_1 /UM9g+Bb  
  { W}JJaZR*X  
Func fn; njvmf*A?S  
aPicker pk; 'B6D&xn'%&  
public : O+z-6:`  
5RZAs63t  
template < typename T > H:p(C?tk{  
  struct result_1 fa"eyBO50  
  { E)>6}0P  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ]$KH78MTW  
} ; c69B[Vjb  
[Zgy,j\ \  
template < typename T1, typename T2 > j3A+:KDn3n  
  struct result_2 /I".n]  
  { Neey myW  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; sF(U?)48  
} ; K;S&91V)=  
%~$4[,=  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} D|_}~T>;&  
DF9Br D0{  
template < typename T > >(d+E\!A  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Mt-y{*6!k  
  { l ^$$d8  
  return fn(pk(t)); &S c0l/  
} "T#c#?  
template < typename T1, typename T2 > Z1OX9]##r  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y$Os&t@bu  
  { 3nR|*t;  
  return fn(pk(t1, t2)); hLJO\=0rJz  
} ,>"1'i&@  
} ; *4=Fy:R]O  
Vv6xVX  
4}#*M2wb  
一目了然不是么? AF **@iG  
最后实现bind ];j8vts&  
A\k-OP]  
OJ] {FI  
template < typename Func, typename aPicker > n |.- :Zy  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) AE^&hH0^  
  { m,]Tl;f  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); *)u_m h  
} kZf7  
?CM,k0  
2个以上参数的bind可以同理实现。 uK): d&]Ux  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 }1Wo#b+  
C, jPr )6)  
十一. phoenix R)G'ILneV  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 9Q].cDe[  
PMkwY {.u  
for_each(v.begin(), v.end(), zgVplp  
( Og-M nx3  
do_ uodO^5"-  
[ `4l>%S8y:  
  cout << _1 <<   " , " %3"3OOT7  
] E2%7v  
.while_( -- _1), :sM|~gT  
cout << var( " \n " ) ("mW=Ln  
) G{ F>=z"(l  
); r_ r+&4n  
2c9@n9Vx3a  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: {zmo7~=  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ed*=p l3.  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 f{^n<\Jh  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ( |O;Ci  
0qJ 3@d  
x{Gih 1  
template < typename Cond, typename Actor > zM[WbB+"m  
class do_while [o|]>(tk  
  { bu@Pxz%_  
Cond cd; *GD 1[:  
Actor act; nc@ul')  
public : x-Xb4?{  
template < typename T > 6^|bKoN/ f  
  struct result_1 "B)DX*-\?  
  { C|z`hNp  
  typedef int result_type; ~oSLWA9  
} ; c.jnPVf:  
_FAwW<S4B  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} |(y6O5Y.  
Rra(/j<rQ  
template < typename T > nb?bx{M  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4+l7v?:Pr  
  { 1~Pht:,t  
  do REFisH-  
    { ls #O0  
  act(t); '[Nu;(>a  
  } .%~ L  
  while (cd(t)); dbnH#0i  
  return   0 ; <8-I:o]mF  
} 9x{T"'  
} ; 15nc  
qxd{c8  
^_2Ki   
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). <&W3\/xx  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 QC ?8  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 d7KeJ$xy}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。 =X+DC&]%!  
下面就是产生这个functor的类: ?9=yo5M}  
?6uh^Qal  
\k;raQR4t*  
template < typename Actor > P+"#xH  
class do_while_actor F(SeD)ml  
  { vs6`oW"{#  
Actor act; /Rt/Efu  
public : YMqL,& Q{1  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Jz3q Pr  
j:{<    
template < typename Cond > & qd:o}  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; n=hz7tjaz  
} ; eaF5S'k 4$  
V @d:n  
P[gk9{sv  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 _jeub [  
最后,是那个do_ |bd5aRS9  
DYzVV(_J"  
`{tykYwCLc  
class do_while_invoker PB }$.8  
  { -Ca.:zX  
public : xbn+9b  
template < typename Actor > 4b7}Sr=`  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const S0p]:r ";x  
  { E 8,53$  
  return do_while_actor < Actor > (act); EHo"y.ODg  
} Qj3UO]>  
} do_; 17};I7  
|,}QhR  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? eZ  ]6 Q  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 6p1TI1(  
最后来说说怎么处理break和continue 'OF)`5sj  
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。 I<[(hPQUf  
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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