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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 3^y(@XFt  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 hN'])[+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, 0ae8Xm3J@R  
f(5(V %  
p +i 1sY  
W91yj:  
  class filler ~(d {j}M>  
  { 1/Ts .\K3  
public : s7Agr!>f  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} B`}um;T#~,  
} ; P'Rw/c o  
h+g\tYWGP  
v(2N@s <%  
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: J3_aHI  
nQc#AFg  
@yuiNj .T  
bT.q@oU  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); "Q.*  
R_PF*q2 '  
s/D)X=P1  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 $6"(t=%{  
3gi)QCsk  
MoIh =rw  
:skR6J  
二. 战前分析 ~sk p}g]  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 v=N?(6T  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 GDxv2^4  
=j,WQ66r3  
F[jE#M=k  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ,L/x\_28  
  /* --------------------------------------------- */ lgOAc,  
vector < int *> vp( 10 ); _>- D*l  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); (9'^T.J  
/* --------------------------------------------- */ vQEV,d1  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Tz]R}DKB&  
/* --------------------------------------------- */ P3_.U8g$r  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); $O%{l.-O  
  /* --------------------------------------------- */ nYyhQX~]B  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); @RoZd?  
/* --------------------------------------------- */ L80(9Y^xn  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ~Bzzu % S  
bKo %Ak,  
8 t5kou]h  
11=$] K>  
看了之后,我们可以思考一些问题: EA& 3rI>U)  
1._1, _2是什么? xl\Kj2^  
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。 m^_=^z+  
2._1 = 1是在做什么? Jxe+LG  
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。 ~K;QdV=YX  
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。 c2npma]DZ  
tq3_az ~1  
;m(iKwDt  
三. 动工 C ^Y\?2h1  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 8-2 `S*  
4V,.Oi  
 $GJT  
"%-Vrb=:Y  
template < typename T > wX,V:QE  
class assignment <g[z jV9p  
  { {OU|'  
T value; {a7~P0$  
public : x e`^)2z  
assignment( const T & v) : value(v) {} |mb2<!ag{  
template < typename T2 > 7j]v_2S`  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ~e{ @5.g  
} ; L:G#>  
`%C-7D'?  
j_Szw w-  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 V'vR(Wx  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment AcH-TIgM/  
ux;?WPyr  
[^5\Ww  
v 4ot08 C  
  class holder V0nQmsP1U  
  { y?$DDD  
public : '0+*  
template < typename T > DP ? d C`  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const S#/%#k103  
  { *pKTJP  
  return assignment < T > (t); }47h0 i  
} @+u>rS|IB  
} ; d ]P~  
ScPVjqG2{  
v,KKn\X  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 4-(kk0]`z  
~66xO9s  
  static holder _1; % Y^J''  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 oUv26t~  
u!_l/'\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); #z `W ,^C  
而不用手动写一个函数对象。 ,erw(7}'.  
@A/k"Ax{r  
1vj/6L  
[,zq  
四. 问题分析 4U}qrN~=  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 "/W[gP[y%  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 Ni,nQ;9  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 uDF;_bli)H  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 '%NglC[J  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 AU{"G  
%Sr+D{B  
五. 问题1:一致性 7},A. q  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| =CX1jrLZ  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 )BP*|URc  
K@D\5s|1|  
struct holder mDB  
  { V>Wk\'h  
  // \/a6h   
  template < typename T > r* *zjv>  
T &   operator ()( const T & r) const M^FY6TT4O  
  { o96C^y{~S  
  return (T & )r; "W|A^@r}  
} n<I{x^!  
} ; rwm^{Qa  
{1W:@6tl  
这样的话assignment也必须相应改动: \/A.j|by,>  
4=zs&   
template < typename Left, typename Right > KpLmpK1  
class assignment U.%Kt,qB  
  { qNp1<QO0  
Left l; xP;r3u s  
Right r; O7K.\  
public : {@Mr7*u  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} o2 14V\  
template < typename T2 > wX$:NOO  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } /ZLY@&M  
} ; xO~ ElzGm  
jlEz]@ i  
同时,holder的operator=也需要改动: ()3\(d5e  
'rQ"Dc1D  
template < typename T > A'WR!*Yt  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const .g*j]!_]  
  { 7N.b-}$(  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); <n"BPXF~  
} D #ddx  
QLA.;`HIE  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 i!wU8 @  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 cr7MvXF-  
}pc9uvmIJ  
return l(rhs) = r; P]E-Wp'p  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 j0jl$^  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 6 SSDc/  
\l%xuT  
template < typename Tp > ny={OhP-  
class constant_t 6*OL.~WE  
  { 4w4B\Na>l  
  const Tp t; YO6BzS/~  
public : VJh8`PVX  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} SC{m@  
template < typename T > 1J@Iekat  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const P&-o>mM  
  { <Au2e  
  return t; iCt.rr~;V  
} Xlo7enzY  
} ; wb-yAQ8  
7*/{m K)  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 zM0NRERi  
下面就可以修改holder的operator=了 I<SgKva;c  
sE1cvAw9l  
template < typename T > 4ls:BO;k]  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const *6uccx7{  
  { ?GhyVXS y.  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); "tK%]c d-  
} :FyF:=  
&y[NC AeA  
同时也要修改assignment的operator() K%(y<%Xp  
1+o]+Jz|  
template < typename T2 > 3>,}N9P-v  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } !<bwg  
现在代码看起来就很一致了。 jvT'N@  
_KT!OYH  
六. 问题2:链式操作 boh?Xt-$  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 l,ENMKA^D  
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。 sdu?#O+c1  
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。 }`"`VLh  
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。 1^ iBS  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct kc,"w\ ai  
?b7\m":'  
template < typename T > 'J|2c;M\x  
struct result_1 B.z$0=b  
  { %+7]/_JO&  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; @KG0QHyiU  
} ; >}5?`.K~Q*  
s -i|P  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 0mw1CUx9K  
yPyu)  
template < typename T > NnZW@ln"|  
struct   ref Bd>~F7VWs  
  { @Mk`Tl  
typedef T & reference; >r.]a`  
} ; Bqx5N"  
template < typename T > }d$-:l ,w  
struct   ref < T &> 0X$mT:=9  
  { 99m2aT()  
typedef T & reference; Vej$|nF  
} ; QFh1sb)]d)  
O*yxOb*  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: _z5/&tm_H  
q5'S<qY^  
template < typename T > I[Ra0Q>([k  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const `:/'")+@v  
  { 18g_v"6o  
  return l(t) = r(t); :_{8amO  
} Cu"Cpt[  
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。 .UyE|t4  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 HL)!p8UHJ  
DA=!AK>  
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 ~lj~]j  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 0D-`>_  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 E-LkP;  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Ob d n#Wm=  
最后的布局是: f~IJ4T2#N  
                Add )7q$PcY  
              /   \ [B0 BHJ~  
            Divide   5 Bous d  
            /   \ i1iP'`r  
          _1     3 -@To<<`n  
似乎一切都解决了?不。 yTm \O UD  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 jm0p%%z  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 _=v#"l  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: +z >)'#  
OG\i?N  
template < typename Right > )0{`}7X  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const QV4|f[Ki%  
Right & rt) const m 0HK1'  
  { .hTqZvDa  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Q=~"xB8  
} PK*Wu<<  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 \0$+*ejz  
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。 Q PH=`s  
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。 A=|XlP$6  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 _0H oJ  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 UBvp3 2p  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? i,Ct AbMx  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: }nx)|J*p  
U>5^:%3  
template < class Action > 16NHzAQ  
class picker : public Action =C\Tl-$\f  
  { .?>Cav9:  
public : ldv@C6+J  
picker( const Action & act) : Action(act) {} L3&Ys3-h  
  // all the operator overloaded ^BsT>VSH6  
} ; *dBy<dIy  
.35(MFvq!  
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。 d\z6Ob"t  
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: =j7Du[?Vu  
(f/(q-7VWt  
template < typename Right > -YoL.`s1   
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const w,{h9f  
  { XcR=4q|7  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); M!&Hn,22  
} {UNH?2  
IUMv{2C  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Pwh}hG1s a  
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。 D:P(;  
Y2|i>5/|<  
template < typename T >   struct picker_maker 9#8vPjXW}.  
  { )>a~%~:  
typedef picker < constant_t < T >   > result; x6ghO-s  
} ; j#HXuV6  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > }1a}pm2p  
  { .jrNi=BP*  
typedef picker < T > result; .#EU@Hc  
} ; ~id6^#&>  
4,RPidv%O  
下面总的结构就有了: E^8|xT'h6  
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。 xd Z$|{,  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 l u=a e<M  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 wMa8HeBE\  
至此链式操作完美实现。 %ms%0%  
F)3+IuY  
lyn%r  
七. 问题3 TrI+F+;  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 hgU;7R,?ir  
]jT}]9Q$  
template < typename T1, typename T2 > 6<&~ R 3dQ  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const KsDS!O  
  { U}92%W?  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); "t|)Kl  
} dX(JV' 18A  
+p u[JHF  
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: HoI6(t  
*WE8J#]d  
template < typename T1, typename T2 > ZmK=8iN9J  
struct result_2 tE*BZXBlm  
  { ||+~8z#+,  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; bWSN]]e1#  
} ; 8SRR)O[)}  
]n^iG7aB?  
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? y oW ~  
这个差事就留给了holder自己。 .?}M(mL  
    c *KE3:  
}#z1>y!#  
template < int Order > <q63?Ms'  
class holder; GDu^P+^  
template <> ~^wSwd[  
class holder < 1 > :s aP :&  
  { Dfs^W{YA  
public : =VC18yA  
template < typename T > I}f`iBG  
  struct result_1 U`v2Yw3E  
  { <Iw{fj|  
  typedef T & result; 96WzgHPWo  
} ; X[tt'5  
template < typename T1, typename T2 > s-p)^B  
  struct result_2 HxI6_>n^I  
  { pcMzLMG<  
  typedef T1 & result; !GOaBs  
} ; 0X)vr~`  
template < typename T > @SX%q&-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Ak[X`e T  
  { ;|Cd q  
  return (T & )r; .n:Q~GEL  
} sXVl4!=l6  
template < typename T1, typename T2 > \Vc[/Qp7Bb  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const rr# nBhh8  
  { Pps$=`  
  return (T1 & )r1; "i&)+dr-  
} B{Q}^Mcxy  
} ; <rC%$tr  
o.KnDY  
template <> ]4aPn  
class holder < 2 > 20Zxv!  
  { "GMU~594  
public : M}] *j  
template < typename T > Ow 0>qzTg  
  struct result_1 Yp\n=#$[  
  { 'LgRdtO6  
  typedef T & result; A6(Do]M  
} ; Y?^liI`#  
template < typename T1, typename T2 > \'|n.1Fr  
  struct result_2 Jr!^9i2j'  
  { t:wBh'K~R8  
  typedef T2 & result; h'y"`k -  
} ; i{$-[*WHiV  
template < typename T > Vh-8pF t  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const HT<p=o'$Z  
  { x`E<]z*w}  
  return (T & )r; mTe3%( LD  
} "ESc^28  
template < typename T1, typename T2 > )KZMRAT-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const PUQ",;&y1  
  { <]Td7-n  
  return (T2 & )r2; TV`1&ta  
} 99yWUC,  
} ; BU -;P  
bEcs(Mc~  
|[],z 8  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 8LV6E5Q  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ^ITF*  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: fcq8aW/z_  
HK )m^!=  
return l(i, j) = r(i, j); 461g7R%r  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 8 063LWV  
SkuR~!  
  return ( int & )i; b<FE   
  return ( int & )j; ('x]@  
最后执行i = j; s|%R  
可见,参数被正确的选择了。 x3n9|Uud  
Fz#@[1,  
U["0B8  
r+#{\~r7T  
x2v0cR"KL  
八. 中期总结 N7?]eD  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: p]L]=-(qI  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 @i#JlZM_  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 B:h<iU:'D  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor |_?e.}K  
HOx4FXPs  
oq7G=8gTp  
C1 ^%!)  
a0NiVF-m%  
>/ay'EyY;>  
九. 简化 Zn9tG:V  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 k`5I"-e  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 1(p:dqGS  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ^ ]9K>}  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 _}R9!R0O  
  +-*/&|^等 Vn5T Jw  
2. 返回引用。 um%_kX  
  =,各种复合赋值等 5L3+KkX@  
3. 返回固定类型。 [ar0{MPYd  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) .B]l@E-u  
4. 原样返回。 biHacm  
  operator, G*IP?c>=  
5. 返回解引用的类型。 40?RiwwD  
  operator*(单目) 'K4FS(q  
6. 返回地址。 J>(X0@eWz  
  operator&(单目) TuQGF$n@  
7. 下表访问返回类型。 xM%4/QE+  
  operator[] h0<PQZJ  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ROFZ*@CH<  
  operator<<和operator>> xhP~]akHN7  
ZiUb+;JA  
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。 R;DU68R  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Sf S3}Tn[  
|gE1P/%k  
template < typename Left > +W4}&S  
struct value_return OZ\6qMH3e  
  { #Hrzk!&9   
template < typename T > L/"MRQ"  
  struct result_1 HAjl[c  
  { W6<oy  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; F! !HwI  
} ; >!Yuef <P  
Cd*h4Q]S  
template < typename T1, typename T2 > UDEGQ^)Xz|  
  struct result_2 t@!n?j I  
  { ?%5VaxWJ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ,D{7=mDVm  
} ; X,Na4~JO(  
} ; ;M?)-dpZ  
]FCP|Jz  
rpKZ>S|7+)  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait nJe}U#  
n^nE&'[?0g  
下面我们来剥离functor中的operator() AJ7w_'u=@  
首先operator里面的代码全是下面的形式: %)j&/QdzF&  
v@$N,g  
return l(t) op r(t) 9JFN8Gf*)  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Gd!-fqNa'x  
return op l(t) ? Ek)" l  
return op l(t1, t2) D [+LU(  
return l(t) op hC2Fup1@  
return l(t1, t2) op `n$Ak5f  
return l(t)[r(t)] Z1 Nep !  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] &vrQ *jX  
s70Z&3A  
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: wsmgkg  
单目: return f(l(t), r(t)); HAn{^8"@  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); -+"#G?g  
双目: return f(l(t)); B[Lm}B[  
return f(l(t1, t2)); ]LB_ @#  
下面就是f的实现,以operator/为例 WJq>%<#  
c9+G Qp  
struct meta_divide G[KjK$.Ts?  
  { *?<N3Rr*  
template < typename T1, typename T2 > x^K4&'</  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) HJ&P[zV^  
  { {VAih-y  
  return t1 / t2; =\6)B{#T  
} ,' k?rQ  
} ; e)uC  
Dck/Ea  
这个工作可以让宏来做: aEN` `  
t9`{^<LH  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ /1 EAj  
template < typename T1, typename T2 > \ qA[lL(  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; gBqDx|G  
以后可以直接用 ?L }>9$"  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)  rDFrreQP  
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 ( eKgc  
(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。。。) g@#he95 }  
+RJ{)Nec  
0%bCP/  
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 NQqw|3  
)M0`dy{1  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 5t:Zp\$+`  
class unary_op : public Rettype &ZD@-"@  
  { 8xB-cE  
    Left l; u[)X="-e#  
public : m4m-JD|v  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 58Ibje  
?"@Fq2xgB4  
template < typename T > CE3l_[c  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }T[ @G6#  
      { kx&JY9(&#  
      return FuncType::execute(l(t)); ins(RWO  
    } cb_C2+%8NA  
)|*Qs${tF  
    template < typename T1, typename T2 > <)ZQRE@  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |5vcT, A  
      { <ww D*t  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); h8(#\E  
    } O}"oz3H  
} ; EA~xxKq  
d[t0K]  
1"y !wsM%  
同样还可以申明一个binary_op "=a3"/u  
d&^b=d FDu  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > P8m0]T.&x  
class binary_op : public Rettype jV2H61d  
  { Z 7@'I0;A  
    Left l; nZioFE}  
Right r; wNi%u{T  
public : OH@"]Nc~  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 44e]sT.B  
ZFLmD|q#{  
template < typename T > Iynks,ikA  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const SNqSp.>-U"  
      { 1NP  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); _\>y[e["p  
    } Lc~m`=B  
x/<ow4C  
    template < typename T1, typename T2 > mW{;$@PLF"  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N[ = I  
      { Qm[((6}  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); i$y=tJehi  
    } {jD?obs  
} ; |it*w\+M  
>Cr"q*  
+c_AAMe  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 s{dm,|?Jl,  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 <pk*z9   
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) [j@ek  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 A}Iyl   
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! <lB2Nv-,  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 <qR$ `mLN  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 !IOmJpl'  
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) 6Y2,fW8i,  
下面是修改过的unary_op )?[2Y%P  
"1s ]74  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > )FwOg;=3M"  
class unary_op 9we];RYK  
  { w}1IP-  
Left l; `)a|Q  
  `:lcN0n  
public : 7Q/H+)  
\y7?w*K  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} k$v 7@|Aw  
Qb@j8Xa4[  
template < typename T > 2- L-=0  
  struct result_1 #:" ]-u^  
  { #w L(<nE  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; I0Do%  
} ; _j+,'\B  
*{?2M6Z  
template < typename T1, typename T2 > N d>zq  
  struct result_2 4AhF E@  
  { <uIPv Zsx  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; v Z10Rb8  
} ; Fe[6Y<x+:  
sA6HkB.  
template < typename T1, typename T2 > ~jw:4sG  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const No\#N/1@P  
  { (&m1*  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 5tv*uz|fv  
} GYw/KT~$  
s-*N_Dv  
template < typename T > c+{XP&g8_J  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6No.2Oo  
  { DQhHU1  
  return OpClass::execute(lt(t)); ,;6%s>Cvd(  
} I&|8 qx#  
 fp||<B  
} ; RPa]VL1W  
=x w:@(]{  
;2h"YU-b  
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 Db2#QQ  
好啦,现在才真正完美了。 ?Ho$fGz  
现在在picker里面就可以这么添加了: fXevr `  
h`fZ 8|yw  
template < typename Right > "Io-%S u+  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const NZ`6iK-V_  
  { {;bec%pq0  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); w+rw<,u%  
} ])pX)(a  
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。 e77s?WxbK  
W9cvxsox  
Nj6Np^@sH  
p,WBF  
ZHen:  
十. bind f~d =1  
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。 :8n?G  
先来分析一下一段例子 .aZB?M W  
:x q^T  
9^S rOW6~  
int foo( int x, int y) { return x - y;} W(ZEqH2  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 jM*wm~4>@  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 IAd ^$9  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 .*k!Zl*  
我们来写个简单的。 ;2 o{ 6  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: p"\-iY]  
对于函数对象类的版本: JK md'ZGw  
dFeGibI{  
template < typename Func > *y"|/_ *  
struct functor_trait BvlY\^  
  { s5 Fn("h]n  
typedef typename Func::result_type result_type; yPbOiA*lHz  
} ; HH!SqkwT  
对于无参数函数的版本: IKp(KlA  
6w<p1qhW  
template < typename Ret > hQSJt[8My  
struct functor_trait < Ret ( * )() > EI9Yv>7d{  
  { \l6mX In=>  
typedef Ret result_type; ~$a%& ]\  
} ; ^1}ffE(3>  
对于单参数函数的版本: +&AU&2As  
u@wQ )^  
template < typename Ret, typename V1 > bv[*jr;45  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ,v| vgt  
  { [-[|4|CnOm  
typedef Ret result_type; YS"76FJ  
} ; /? j^Qu  
对于双参数函数的版本: 8HO)",+I  
zJ0'KHF}o  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 8/34{2048  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > *7Sg8\wDn  
  { gp'n'K]  
typedef Ret result_type; gvZLW!={  
} ; qfY=!|O  
等等。。。 /|e"0;{  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy .>zkS*oX4z  
4ri)%dl1  
template < typename Func > 9]8M {L  
struct func_return WY~}sE  
  { ,KibP_<%&P  
template < typename T > \b88=^  
  struct result_1 8&f"")m  
  { $0iN43WSQ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Q;$/&Y*  
} ; ZoC?9=k  
;Wr,VU]  
template < typename T1, typename T2 > Vo2frWF$  
  struct result_2 UE\@7  
  { ]*;+ U6/?  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; "=!QSb  
} ; w1A&p  
} ; ]O&A:Us  
Ip0@Q}^  
'E8dkVlI  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 OEGAwP?F  
oB Bdk@  
template < typename Func, typename aPicker > 5p{tt;9[  
class binder_1  WU,72g=  
  { $t </{]iX  
Func fn; zck |jhJ6  
aPicker pk; f<'&_*7,|t  
public : N<Q}4%^c  
4_I,wG@  
template < typename T > VF==F_l  
  struct result_1 "Lpt@g[HF  
  { ZCJ8I  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; v:T` D  
} ; 8UL:C?eY  
#WpO9[b>  
template < typename T1, typename T2 > A8eli=W  
  struct result_2 qaGIU`}:$A  
  { fW}H##b  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; \&qVr1|  
} ; ?R{?Qv  
0_y%Qj^e  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} a m zw  
;09J;sf  
template < typename T > 6k3l/~R  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &Y=NUDt_  
  { 7<:w-  
  return fn(pk(t)); (1} Ndo^;w  
} ng<`2XgU  
template < typename T1, typename T2 > D3lYy>~d5;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 80]TKf>  
  { ];2eIe  
  return fn(pk(t1, t2)); h+^T);h};|  
} n0i&P9@B1  
} ; FfgJ 2y  
a!^wc,  
A07 P$3>/W  
一目了然不是么? +@qk=]3a  
最后实现bind ~D=@4(f8|  
dO//  
yEqmB4^-  
template < typename Func, typename aPicker > yaR;  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) V= *J9~K  
  { i:8^:(i  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Cw|SY  
} DVcu*UVw  
n)7icSc  
2个以上参数的bind可以同理实现。 G-(c+6Mn  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 )?bb]hZg?O  
IP;@unBl  
十一. phoenix xA5$!Oq7  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: hCvn(f  
yK7>^p}V  
for_each(v.begin(), v.end(), ^[Er%yr0  
( eo_T .q  
do_ 2M#CJ&  
[ 1DcarF  
  cout << _1 <<   " , " k51s*U6=  
] O({_x@  
.while_( -- _1), jgo@~,5R  
cout << var( " \n " ) #rr-4$w+  
) `pMI[pLZe  
); 2* L/c-  
7Mv$.Z(  
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: .nH /=  
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 kZ.3\  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 )IhY&?jk?  
那么我们就照着这个思路来实现吧: GDB>!ukg  
U44H/5/  
+=k|(8Js#  
template < typename Cond, typename Actor > l.W:6", w  
class do_while dJ^`9W  
  { G0Eq }MyF  
Cond cd; /a|NGh%  
Actor act; 7 f*_  
public : e`Yns$x  
template < typename T > qU n>  
  struct result_1 ui{_w @o  
  { {LD8ie|x1`  
  typedef int result_type; KTEis!w  
} ; VT7NWT J,  
nu<!/O  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} tp^'W7E  
_D4}[`  
template < typename T > S%fBt?-Cm  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7dJaWD:&   
  { B~#@fIL  
  do 6 {Z\cwP)c  
    { x+e _pb   
  act(t); yMkd|1  
  } `7_LJ \>I  
  while (cd(t)); ~&:R\  
  return   0 ; ECzNByP  
} vrv*k  
} ; swFOh5z  
~`E4E  
B^?XE(.  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). i=oa"^c4  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 WCu%@hh=h  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 vNSf:5H$  
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。 TMCA?r%Y\  
下面就是产生这个functor的类: w0Y%}7  
wS0bk<(  
?&m]du#6  
template < typename Actor > \Agg6tY r  
class do_while_actor Oha g%<1#  
  { #Vigu,zY  
Actor act; hFfaaB  
public : ! VZj!\I  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} >pvg0Fh  
>NA7,Z2.  
template < typename Cond > NF!1)  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; "%t`I)  
} ; a4RFn\4?  
b1]_e'jj  
3rg^R"&  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ji -1yX  
最后,是那个do_ +yH~G9u(  
)>5k'1  
u/c3omY"#  
class do_while_invoker ]Hy PJ  
  { )6 <byO  
public : !gHWYWu)!  
template < typename Actor > <@2# VG  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const f;H#TSJ  
  { UiZp -Y%ki  
  return do_while_actor < Actor > (act); -z$2pXT ^  
} HbfB[%  
} do_; a BH1J]_  
S{T d/1}  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? jY+S,lD  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ,GU/l)os`  
最后来说说怎么处理break和continue ]UT|BE4v  
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。 !o':\hex6  
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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