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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda BPkqC>w  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 &XE eJ  
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, z3X:.%  
a'm\6AW2)  
v<wR`7xG  
EM&;SQ;C9  
  class filler iYHC a }  
  { F;@A2WD  
public : 6V@?/B  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ?}g#Mc  
} ; )]~;A c^x  
~G ZpAPg*  
2%F!aeX  
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: N)H _4L  
ek3,ss3  
^w*$qzESy  
Zc Y* TGx  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 21\t2<"  
!O-9W=NJ  
PC3-X['[  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 -6./bB g  
5o dtYI%L  
wmf#3"n  
?()$imb*  
二. 战前分析 Mm'q4DV^  
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。 Jm(sx'qPx  
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 .]\+JTm  
hXE_OXZ  
b=-LQkcZhK  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); $6 A91|ZSQ  
  /* --------------------------------------------- */ a6vls]?  
vector < int *> vp( 10 ); uNcE_<  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); XK 09x1r  
/* --------------------------------------------- */ z8"(Yy7m  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 9?xc3F2EBD  
/* --------------------------------------------- */ \X?GzQkr  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ^.f`6 6/  
  /* --------------------------------------------- */ ^%:syg_RM[  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ==z,vxr  
/* --------------------------------------------- */ ;:)?@IuSy  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); &InMI#0mV  
9 yE   
gU^2;C  
u(`,7 o "  
看了之后,我们可以思考一些问题: O)4P)KAO<  
1._1, _2是什么? !ufSO9eDx"  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 |G QFNrNx  
2._1 = 1是在做什么? *`HE$k!  
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。 F;&a=R!.  
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。 %!;6h^@  
x$'0}vnT  
tbP ;iK'  
三. 动工 5U3 b&0  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: QNzx(IV@  
- #ta/*TT:  
8eVQnp*  
HAi'0%"  
template < typename T > C"We>!  
class assignment Ehv*E  
  { 'n)]"G|  
T value; %O<  qw  
public : [H!8m7i;  
assignment( const T & v) : value(v) {} Lb>UraUvL  
template < typename T2 > dGrm1w  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } J:q:g*Wi  
} ; vV?=r5j  
oq>8  
h 'F\9t  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 v_zVhE tY  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment r^$4]@Wn  
dIUg e`O9  
k7\h- yn{  
^q uv`d  
  class holder YlY3C  
  { V+M=@Pvp9  
public : }Z~& XL=  
template < typename T > q i27:oJ  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const -Xw i}/OX  
  { 1gZW~6a}  
  return assignment < T > (t); *k]izWsV*  
} e uF@SS  
} ; C(^IX"9 #  
jd&kak  
MMI7FlfY  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: Xyrf$R'  
^,$>z*WQ.  
  static holder _1; `V;vvHP A  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 'WA]DlO  
*c[X{  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); XSu9C zx&I  
而不用手动写一个函数对象。 Wn9b</ tf  
S$Cht6m  
&D|wc4+  
}h6 N.vz  
四. 问题分析 {bSi3oI  
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。 B[]v[q<  
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。 ?G#T6$E8  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 5DHFxym'  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 /kAu&}  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 P7||d@VW,  
AvN\^ &G  
五. 问题1:一致性 V ?10O  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| Vko1{$}t  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 YB}p`b42L  
]Y%?kQ^  
struct holder 6n 2LG  
  { ~ [por  
  // er0hf2N]  
  template < typename T > O%(E 6 n  
T &   operator ()( const T & r) const q x1}e  
  { ~t $zypw  
  return (T & )r; 8?L7h\)-  
} g]=w_  
} ; GTw3rD^wg  
yH<^txNF  
这样的话assignment也必须相应改动: u_C/Y[ik  
<V}^c/c!  
template < typename Left, typename Right > s4$Z.xwr  
class assignment BJM_kKH  
  { oM=Ltxv}  
Left l; xJvM l`2;  
Right r; QT5,_+ho  
public : ?0Qm  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} )1>fQ9   
template < typename T2 > #8!xIy  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } f2sv$#'  
} ; -m&8SN  
m#E%, rT  
同时,holder的operator=也需要改动: %lw!4Z\gg  
v.08,P{b  
template < typename T > Y6|8;2E  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const p~T)Af<(  
  { #'qEm=%  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); USKa6<:{W  
} 2qb,bp1$  
;xnJ+$//U  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 kp~@Ub @O3  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 5z8!Nmb/  
BPoY32d"_  
return l(rhs) = r; F+Qp mVU  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 H+]>*^'8  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: xwwy9:ze*l  
J~0_  
template < typename Tp > >-s\$8En'  
class constant_t *Ge2P3  
  { D (MolsKc?  
  const Tp t; ?lh `>v  
public : 6#/Riu%  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} L}bS"=B[&W  
template < typename T > ?jywW$   
  const Tp &   operator ()( const T & r) const < c[+60p"  
  { O\64)V 0  
  return t; !N4?>[E  
} $e=pdD~  
} ; \BT8-}  
I/ pv0  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 K<HF!YU#I2  
下面就可以修改holder的operator=了 \X5>HPB  
Nw`}iR0i  
template < typename T > cxhS*"Ph  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const oC]|ARgQk|  
  { 5I!EsW$sY  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); HWFI6N  
} w6k\po=  
{iGk~qN  
同时也要修改assignment的operator() 2=3pV!)4}  
IK%fX/tDyc  
template < typename T2 > f^8,Z+n  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } p}qNw`  
现在代码看起来就很一致了。 C.r9)#G  
"#T3l^@  
六. 问题2:链式操作 1C[j:Ly/  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ~.;S>o[  
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。 tL?nO#Qx  
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。 #x"dWi (  
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。 #]ZOi`;  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct =='~g~  
7l"N%e  
template < typename T > Zh?1+Sz&  
struct result_1 . Q3GA0O  
  { i^[yGXtW  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ,Db+c3  
} ; ,t4g^67R{  
n3, ?klK  
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: y*,3P0*z  
<<@vy{*Hg  
template < typename T > aB9Pdu t  
struct   ref gl/n*s#r_  
  { *5$$C&@o9  
typedef T & reference; M<t>jM@'A#  
} ; ,LjB%f[  
template < typename T > xP<cF  
struct   ref < T &> {/]Ks8`Dm  
  { v3w5+F  
typedef T & reference;  -lM4*+f  
} ; mOj6 4}_`"  
V 0Ul`  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Ol4 )*/oZ  
mmrx*sr=  
template < typename T > =W1`FbR  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 3lc'(ts %  
  { xU/Eu;m  
  return l(t) = r(t); (>*<<a22  
} qGtXReK  
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。 =;.#Bds  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 9/OB!<*V|  
r2A(GUz  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 m2[q*k]AtS  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 73?ZB+\)0A  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ^ q]BCOfJ(  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 GWZ0!V  
最后的布局是: Ds|/\cI$%a  
                Add vpOn0([hS  
              /   \ 4&IBNc,sn  
            Divide   5 j_PICv*6  
            /   \ K'[H`x^  
          _1     3 Fx']kn9  
似乎一切都解决了?不。 ^E&':6(  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 FHVZ/ e  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 @,i_ KN6C  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: o/E A%q1  
8UArl3  
template < typename Right > ,5" vzGLJ  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const =:rR%L!a  
Right & rt) const IS0RhtGy/  
  { ~8AcW?4Z  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Gd$odKtI  
} +:4J~Cuf  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 1<_i7.{k  
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。 <lh+mrXm  
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。 tp2CMJc{L  
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。 ;\=W=wL(  
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。 hv 18V>8  
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? yyJ4r}TE  
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: _K{hq<g  
N%{&%C6{  
template < class Action > ;+XiDEX0}  
class picker : public Action "J(#|v0  
  { iivuH2/~?[  
public : mBgMu@zt)  
picker( const Action & act) : Action(act) {} }PGl8F !  
  // all the operator overloaded D\8~3S'd  
} ; :(EU\yCzK  
x0wy3+GZc  
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。 dxlaoyv:  
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: E 5PefD\m  
L- [<C/`;t  
template < typename Right > ^y"Rdv  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const }YHoWYR  
  { z5Hz-.  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Two$wL/  
} Ie>)U)/$  
xe[Cuy$P  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > *Got  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 e$|g  
) 'x4#5]  
template < typename T >   struct picker_maker s }q6@I  
  { AZcW f8  
typedef picker < constant_t < T >   > result; T'2(sHk  
} ; 3X,9K23T  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > H)1< ;{:  
  { xfw)0S  
typedef picker < T > result; 6bCC6G  
} ; +^hFs7je)  
O G#By6O  
下面总的结构就有了: DzX5_ kA  
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。 c,;-[sn  
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。 z-nhL=  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 S5]rIcM  
至此链式操作完美实现。 s<x2*yVUA  
?}y?e}y*xZ  
uNV (r"  
七. 问题3 ipfiarT~)  
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。 \:C@L&3[  
6JBE=9d-Q  
template < typename T1, typename T2 > I0oM\~#  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ro`Hm8o/  
  { nb0V~W  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ,6?L.L  
} +avu&2B  
rwr>43S5<3  
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: _O ~DJ"  
'VCF{0{H~  
template < typename T1, typename T2 > s)W^P4<  
struct result_2 8E1swH5 z  
  { 3=V79&  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; NK'awv),pM  
} ; iO4YZ!  
t>><|~wp  
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? tn201TDZ]=  
这个差事就留给了holder自己。 j.X3SQb4G  
    1QXv}36#3n  
'cJHOd  
template < int Order > hb7H- Z2  
class holder; 4)ez0[i$X  
template <> I?@9;0R  
class holder < 1 > 4Y8/>uL  
  { GMRw+z4  
public : k8w }2Vw  
template < typename T > PO5/j  
  struct result_1 <m"Zk k  
  { mu0ER 3o  
  typedef T & result; "<x%kD  
} ; ^0ZabR'  
template < typename T1, typename T2 > r8rU+4\8<  
  struct result_2 K1 a$ m2  
  { 2ku\R7  
  typedef T1 & result; + |MHiC  
} ; ]cLO-A  
template < typename T > hrPm$`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 0 3kzS ]g  
  { r`}')2  
  return (T & )r; p7}x gUxX  
} .p&4]6  
template < typename T1, typename T2 > uG@Nubdwuy  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const m[,! orq  
  { xpt*S~  
  return (T1 & )r1; 8W Mhe=[  
} V~` ?J6  
} ; XfmPq'#Z  
}-9  
template <> smW 7zGE  
class holder < 2 > V9f$zjpw  
  { _v:t$k#sN  
public : ~itrM3^"w  
template < typename T > \&|)?'8rS  
  struct result_1 PJLSDIeN  
  { DYkNP: +  
  typedef T & result; `Xvrf  
} ; [f,; +Ze  
template < typename T1, typename T2 > EOWLGleD1  
  struct result_2 p me5frM|  
  { 'v iF8?_  
  typedef T2 & result; deO/`  
} ; l -us j%\  
template < typename T > -bT1Qh X  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const -v#0.3zm  
  { -R@mnG 5  
  return (T & )r; #x! h BS!  
}  2bwf(  
template < typename T1, typename T2 > 'Y{fah  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const |GJSAs"L@  
  { VJ;4~WgBz  
  return (T2 & )r2; ^w'y>uFM  
} F1%-IBe  
} ; \zCT""'i  
=n|n%N4Y  
/9<zG}:B  
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> >。 $lmGMljF  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Hy~kHBIL  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Qvt  
j4>1a   
return l(i, j) = r(i, j); Y S )Q#fP  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) l1XA9>n  
/iFtW#K+  
  return ( int & )i; uc4#giCD  
  return ( int & )j; /pni_-l*  
最后执行i = j; r=l hYn  
可见,参数被正确的选择了。 3:1 h:Yc<  
Xi`K`Cu+  
[h20y  
-E_lwK  
 K9 h{sC  
八. 中期总结 IF-g %  
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: FY h+G-Y#  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ^\:"o  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 JG-\~'9  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor N9 yL(2  
gOaL4tu  
H;5FsKIF  
bC{1LY0  
70IBE[T&  
>DqV^%2l  
九. 简化 g9~>mJR  
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。 D0NSzCHx  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 HC4qP9Gs  
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: w4w[qxV>  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 GqB]^snh  
  +-*/&|^等 R+Q..9 P  
2. 返回引用。 >.^/Z/[.L  
  =,各种复合赋值等 H0tj Bnu   
3. 返回固定类型。 ~kM# lh7At  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) @*kQZRGK7  
4. 原样返回。 M-Gl".*f  
  operator, KneCMFy  
5. 返回解引用的类型。 uM|*y-4  
  operator*(单目) ZdQt!  
6. 返回地址。 *V}T}nK7  
  operator&(单目) M{:}.H<a  
7. 下表访问返回类型。 _)AX/%^%  
  operator[] ##Jg>HL'  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ;#a^M*e  
  operator<<和operator>> zyb>PEd.  
GSck^o2{  
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。 ^i>Tm9vM  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: $e>(M&9,  
d'Cn] <  
template < typename Left > |/rms`YQ  
struct value_return )xKZ)SxV  
  { imGg3'  
template < typename T > V?x&.C2Z  
  struct result_1 V80BO#Pk  
  { H4l*  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Xtv^q> !  
} ; );-?~   
AG ?cI@',  
template < typename T1, typename T2 > S+aXlb  
  struct result_2 ;jC}.] _)w  
  { 4O}ZnE1[  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; t.0F  
} ; ^lADq']  
} ; x z5 V.  
XNODDH   
`<}Q4p  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait dV_ClH &)  
ECq(i(  
下面我们来剥离functor中的operator() l\+^.ezD  
首先operator里面的代码全是下面的形式: KY}c}*0  
@K{1O|V  
return l(t) op r(t) %#5yC|o9Pn  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) "N'|N.,  
return op l(t) prJ]u H,  
return op l(t1, t2) BCy# Td  
return l(t) op 7Aj o9  
return l(t1, t2) op >/W  
return l(t)[r(t)] PHZ+u@AA6@  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] {,V.IDs8[  
M.b1=Y  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: :2+,?#W  
单目: return f(l(t), r(t)); ,mkXUW  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); |%p;4b  
双目: return f(l(t)); l;+nL[%`  
return f(l(t1, t2)); M1UabqQ  
下面就是f的实现,以operator/为例 @D$^- S6  
Tvdg:[V<  
struct meta_divide s @AGU/v  
  { [diUO1p  
template < typename T1, typename T2 > dY|~"6d)  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) HP/f`8  
  { 'IVNqfC)u  
  return t1 / t2; :!',o]"4,k  
} K+2sq+ 3q  
} ; 0^l)9zE  
g" c|%3  
这个工作可以让宏来做: e+'PRVc  
gXrXVv<)yw  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ qIXo_H&\C  
template < typename T1, typename T2 > \ Kyn[4Bu!?  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; F@4TD]E0^  
以后可以直接用 ;!RS q'L1  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) V]4g- CS[  
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 yiourR)H<  
(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。。。) uP;qs8  
8\V  
S}mZU!  
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 h!@t8R  
GPyr;FV!s  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > K'/,VALp  
class unary_op : public Rettype c~,OU7[  
  { %8U/!(.g  
    Left l; aXOW +$,  
public : f}1B-  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} h mijp1u  
c%?31 t  
template < typename T > hU: 9zLe  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `=}w(V8pc  
      { )uG7 DR  
      return FuncType::execute(l(t)); y~16o   
    } ;_bZH%o.  
O{P@fv%~(o  
    template < typename T1, typename T2 > 3c%dErch  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `lI(SS]w  
      { 1]DPy+  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Oq[2<ept  
    } |IN{8  
} ; 9V]{q  
QYS 1.k  
zc1y)s0G  
同样还可以申明一个binary_op Y.7iKMp(  
CO%o.j=1  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > utH/E7^8  
class binary_op : public Rettype F=T};b  
  { 9i^dQV.U=  
    Left l; v|]1x2191  
Right r; 7dg2-4  
public : [unK5l4_!  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} QGC%, F"+  
Un~ }M/  
template < typename T > >^fpQG  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5*~]=(BE  
      { ?.*^#>-  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 84X/=l-c=  
    } By&ibN),  
v@qU<\Y>  
    template < typename T1, typename T2 > c3L)!]kB  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @2X{e7+D  
      { o+}>E31a  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); o.o$dg(r!  
    } w6Owfq'v  
} ; *_qLLJg  
c] '-:=  
YA?46[:  
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 $;k2b4u  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 2#y-3y<G  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Qp?+G~*  
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。 9/yE\p .  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 6g6BE^o\  
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。。。 hxT{!g  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Hv3<gyD  
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) ;Z asK0  
下面是修改过的unary_op NKX,[o1  
be->ofUYgs  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > $FJf8u`  
class unary_op  << XWL:  
  { 9ZYT#h  
Left l; _ Vo35kA  
  g)L?C'BG  
public : ZcQ@%XY3~  
*)8!~Hs   
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 4?u<i=i  
w4<n=k  
template < typename T > $~h\`vF&  
  struct result_1 (q 0wV3Qv  
  { rBLcj;,  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; T F[8r[93  
} ; A0A]#=S  
=N~*`5|rk  
template < typename T1, typename T2 > \LEU reTn  
  struct result_2 g> <*qd?t  
  { izvwXC  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ';vL j1v  
} ; O]1aez[  
-Uj3?W  
template < typename T1, typename T2 > )8_ x  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q)s`~G({P  
  { BYKONZu  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); XwlF[3VbiX  
} qX%oLa  
->u}b?aF  
template < typename T > cH7Gb|,M  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  yh'uH  
  { G.B~n>}JU,  
  return OpClass::execute(lt(t)); Mr}K-C?ge  
} DKG99biJN  
LJ{P93aq`^  
} ; {;2Gl$\r  
D=^|6}  
i^Ip+J+[  
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 kp=wz0#  
好啦,现在才真正完美了。 ?]]7PEee*  
现在在picker里面就可以这么添加了: 0;/},B[A  
-|WQs'%O  
template < typename Right > '[zy%<2sL  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const GU,ztO.w3  
  { ?E6 C|A$I  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); cq0#~20  
} +\yQZ{4'@  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 -"} mmTa*<  
Q|] 9  
mh :eUFe  
^!j,d_)b!  
ui!MQk+D9  
十. bind `%<^$Ng;  
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。 ')82a49eA  
先来分析一下一段例子 qi]"`\  
lmbC2\GT  
T[\?fSP  
int foo( int x, int y) { return x - y;} a j13cC$  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 wticA#mb  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 J;#7dRW{  
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。 n%&+yg   
我们来写个简单的。 )Zbrg~-@  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: =K8z8K?  
对于函数对象类的版本: t \;,$i  
{~0r3N4Zl  
template < typename Func > }}q_QD_  
struct functor_trait Xt$o$V  
  { C#tY};t  
typedef typename Func::result_type result_type; 277Am*2  
} ; H"vy[/UcR  
对于无参数函数的版本: 6_zyPh  
(O`2$~mIM  
template < typename Ret > ZmKxs^5S  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Og E<bw  
  { vNIQ1x5Za  
typedef Ret result_type; YCI- p p  
} ; Pgo^$xn'6  
对于单参数函数的版本: V 3yt{3Or  
FI=]K8  
template < typename Ret, typename V1 > (;T g1$  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > &Z%|H>+;T  
  { tjWf`#tH>H  
typedef Ret result_type; oRZ--1oR_  
} ; IM8lA  
对于双参数函数的版本: RS9mAeX4h  
7:P+S%ZL  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > qf?X:9Wt  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Ns#R`WG)  
  { UWIw/(Mv/]  
typedef Ret result_type; l0@+ &Xj  
} ; d>k"#|  
等等。。。 >oasA2S  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy D%,AdR"m  
fKQq]&~ H  
template < typename Func > Q3P*&6wA  
struct func_return >u/ T`$  
  { <xO" E%t  
template < typename T > wu`P=-  
  struct result_1 D\9-MXc1  
  { R\ZyS )~l  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; _I A{I  
} ; e)): U  
d7i 0'R  
template < typename T1, typename T2 > W,-fnJk  
  struct result_2 TZ>_N;jTZ  
  { m0[JiwPI  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; w^N3Ma  
} ; {~a+dEz  
} ; k*$[V17  
qpZR-O  
DD^iEhG  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 /j(3 ~%]o4  
k*"FMJG_  
template < typename Func, typename aPicker > l 4e`-7  
class binder_1 M~"93Q`f^  
  { ? ht;ZP  
Func fn; P(Wr[lH\y  
aPicker pk; \`N<0COP  
public : c@<vFoq  
_X"G(  
template < typename T > Y2 QX9RN  
  struct result_1 04}" n  
  { )D>= \ Me  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Lq cHsUFj  
} ; riz[AAB  
d%w#a3(  
template < typename T1, typename T2 > aA3KJa  
  struct result_2 C'oNGOEd  
  { , 3p$Z  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; s$PPJJT{b  
} ; XPd@>2  
r.#"he_6!.  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} _+NM<o#A  
C)v*L#{%  
template < typename T > l?J|Ip2W  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const B kh1VAT  
  { Yfjp:hg/!  
  return fn(pk(t)); {- Y.C*E  
} y>jP]LR4  
template < typename T1, typename T2 > 86HK4sES  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `S+B-I0  
  { Z`{ZV5  
  return fn(pk(t1, t2)); %K7wScz7  
} X$(Dem  
} ; D5gDVulsh  
w</qUOx  
,p7W4;?4  
一目了然不是么? 4y|%Oj  
最后实现bind hQPNxpe  
TF7~eyLg  
REc+@;B  
template < typename Func, typename aPicker > R}J}Q b  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) %IhUQ6  
  { *!- J"h  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 9W+RUh^W  
} KE*8Y4#9  
7,:$, bL  
2个以上参数的bind可以同理实现。 pxgVYr.  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 j$mCU?  
lOJ3_8  
十一. phoenix f' 28s*n  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: QxS=W2iN  
Qqn9nO9  
for_each(v.begin(), v.end(), Z(0sMOaX  
( GiGXV @dq  
do_ .]D7Il  
[ #Rx|oSc}  
  cout << _1 <<   " , " iwS55o  
] |z%:{  
.while_( -- _1), }VI}O{  
cout << var( " \n " ) j| X>:!4r  
) ?X5Y8n]y\h  
); }=T=Z#OgH  
`iT{H]po  
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: v[J"/:]  
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 Yv ZcG3@c3  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 C]'ru  
那么我们就照着这个思路来实现吧: I?Fv!5p  
yG..B  
V_p[mSKJv  
template < typename Cond, typename Actor > K|^'`FpPO  
class do_while /@qnEP%  
  { 5kbbeO|0G  
Cond cd; W< sa6,$  
Actor act; (W'.vEl  
public : RjW< H6a"K  
template < typename T > I/V lH:o  
  struct result_1 EnD }|9  
  { .{ +Ob i  
  typedef int result_type; #'lqE)T  
} ; |jT^[q(z  
9f U,_`r  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} l Taw6;  
<]e0TU?bk  
template < typename T > 3d81]!n  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6xq/  
  { bDq[j8IT6  
  do j$ h>CZZ  
    { Oiz@tEp=_  
  act(t); 6L}}3b h  
  } _jCk)3KO  
  while (cd(t)); >.4mAO  
  return   0 ; \!Cc[n(f#  
} !eE;MaS>  
} ; ?vn9HhTD  
U?.cbB,  
Oll,;{<O  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). TP R$oO2  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 f:hsE  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 wR]jJb F  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 PT/TQW  
下面就是产生这个functor的类: '2X6 >6`w  
:Y)jf  
%3;vDB*L$  
template < typename Actor > O}w"@gO@.  
class do_while_actor BWG*UjP M  
  { "J (0J  
Actor act; p;0p!~F=49  
public : Y5,[udF:O  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ":!7R<t  
97 eEqI$#  
template < typename Cond > 7xU6Ll+p  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; *3Qwmom  
} ; oQ:.pq{T  
su\iUi  
;%W]b  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 YkuFt>U9,  
最后,是那个do_ 7G]v(ay  
56`Tna,t  
Ql8s7%  
class do_while_invoker |x#w8=VP-  
  { ]/ffA|"U`  
public : R!Lh ~~@{(  
template < typename Actor > |^k&6QO5  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const (2uF<$7(  
  { "kS!rJ[  
  return do_while_actor < Actor > (act); s:ZYiZ-  
} k3yA*Ec  
} do_; =9yh<'583  
T j(MIFi|5  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Z`]r)z%f  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ms%RNxU4:  
最后来说说怎么处理break和continue hteAuz4H  
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。 4}xw&x  
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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