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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda KGMX >t'  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 U>q&p}z0 H  
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, |-WoR u  
dDuT,zP  
M18H1e@Al  
"(@W^qF}d  
  class filler zW`Zmt\T2  
  { U($sH9,  
public : jlmP1b9  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} u!k]Q#2ZR  
} ; ?'xTSAn  
"6T: &>  
5ryzAB O\2  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: =j)y.x(  
@S/PB[%S  
q|E0Y   
 R^%uEP  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); *cjH]MQ0Ak  
e ~X<+3<  
5^Gv!XW  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 OH.Re6Rr  
Bg^k~NX%  
z*Y4t?+  
kmJ {(y)w  
二. 战前分析 PGT*4r21  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 @W\y#5"B  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 #n=b*.  
kzA%.bP|  
U'pm5Mc\q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Zk#^H*jgx  
  /* --------------------------------------------- */ z3l= aAw8  
vector < int *> vp( 10 ); &*G+-cF  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); <Tq&Va_w  
/* --------------------------------------------- */ jzuOs,:R  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); -rU~  
/* --------------------------------------------- */ 2gn*B$a  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); n-h2SQl!  
  /* --------------------------------------------- */ Nhh2P4gH  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 5:jbd:o  
/* --------------------------------------------- */ P);: t~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); =F!DwaZ  
u3!aKXnv<  
^y.e Fz  
S.;>:Dd[K  
看了之后,我们可以思考一些问题: 9m2_zfO[ w  
1._1, _2是什么? 8\-Q(9q(  
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。 IAr  
2._1 = 1是在做什么? HaP0;9q  
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。 fV-vy]x..  
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。 +k!Y]_&(:f  
r]x;JBy  
< V?CM(1C  
三. 动工 B]PTe~n^  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: H'Mc]zw_,  
8:Yha4<Bv7  
$9 GRAM.  
^!]Hm&.a  
template < typename T > +ahr-v^R<  
class assignment MC.,n$O}6  
  { $}d| ~q\  
T value; Onr#p4UT  
public : Da)rzr|}>3  
assignment( const T & v) : value(v) {} Zk+J=Cwq}  
template < typename T2 > NO4V{}?a  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } xl%!7?G|$>  
} ; s52c`+  
x 4SI TY  
1a#oJU  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 B,SH9,  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment GW ]E,a  
:kycIM]s  
=e7,d$i  
ZeD""vJRY  
  class holder )oOcV%  
  { @MfuV4*  
public : O?uT'$GT  
template < typename T > )z0qKb \  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Rn O%8Hk  
  { !XjvvX"j  
  return assignment < T > (t); )k F/"'o  
} Z, Kbt  
} ; <!.'"*2  
T^-fn  
t#+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: R5LzqT,/N:  
0\t k/<w2  
  static holder _1; X!5  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 7s%DM6li 6  
C24[brf  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); gY AXUM,  
而不用手动写一个函数对象。 .p%p_  
.. qAE.%%  
} d / 5_X  
rs01@  
四. 问题分析 ,63hO.4M  
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。 t&UPU&tY  
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。 /#Y)nyE  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 M.K-)r,  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 73/kyu-0%  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Q)\7(n  
EG5'kYw2  
五. 问题1:一致性 $'3`$   
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?| +zxj-di M  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 u,0N[.&N  
2 Mc/ah  
struct holder Sf>R7.lpP  
  { _//)|.6c3  
  // bWv4'Y!p  
  template < typename T > -If-c'"G  
T &   operator ()( const T & r) const `fEB,0j^  
  { &x{CC@g/  
  return (T & )r; nu,#y"WQ  
} qO=_i d  
} ; #5GIO  
(: IUg   
这样的话assignment也必须相应改动: >_QC_UX>4i  
qu[ ~#  
template < typename Left, typename Right > Gx ?p,Fj  
class assignment q/xMM `{  
  { RQI?\?o  
Left l; !|`G<WD  
Right r; ]trVlmZXH}  
public : ReOp,A/y  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} f[3DKA  
template < typename T2 > ;aBK4<-vl  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 8P r H"pI  
} ; =whZ?,u1   
0uzm@'^  
同时,holder的operator=也需要改动: Ec| Gom?  
q10gKVJum  
template < typename T > W=M`Bkw{  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const <}b`2/wP  
  { %sb)U~gP  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ZdHfZ3)dB  
} _[-+%RP  
IM&2SSmYNH  
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。 &Zl$7  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 $:"r$7  
SU;PmG4  
return l(rhs) = r; <v;;:RB6c  
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。 I*R[8|  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: _aVrQ@9  
OaU-4 ~n;  
template < typename Tp > m xtLcG4G  
class constant_t Z%~j)  
  { LRBcW;.Su  
  const Tp t; 7QP%Pny%  
public : x[7jm"Pz  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 8DbXv~3@  
template < typename T > edhNQWn  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const `e]L.P_e?  
  { v4!zB9d  
  return t; hK9Trrwau  
} Dt)\q^bH)  
} ; {dJC3/ Rf  
!b0'd'xe  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 7''l\3mIn  
下面就可以修改holder的operator=了 kH1hsDe|&y  
";38v jIV  
template < typename T > 1g6AzUXg  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 9;s:Bo  
  { v5l)T}Nb  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ^'i(@{{o\  
} `;b@a<Wl  
{4Y@ DQ-  
同时也要修改assignment的operator() `O(ec  
Tx?,]c,(u  
template < typename T2 > X-9>;Mb~y  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } N-|E^XIV  
现在代码看起来就很一致了。 Et ty{r}  
^RytBwzKM  
六. 问题2:链式操作 Ar4E $\W  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 LAeJz_9U  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 g1VdP[Y#  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 LY2oBX@fC  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 |;_NCy8i3X  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Yu-e |:  
#+HLb  
template < typename T > w\k|^  
struct result_1 C J S  
  { _x 'R8/  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; pkpD1c^  
} ; IRNL(9H  
|WH'aGG  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: QlJ cj+_h  
h`dtcJ0  
template < typename T > ,<F=\G_f  
struct   ref m8eyAvi 6  
  { %"PG/avo  
typedef T & reference; s42M[BW]  
} ; .GUm3b  
template < typename T > jW*|Mu>2  
struct   ref < T &> TjxZ-qw<  
  { <uUQ-]QOIh  
typedef T & reference; yjUZ 40Dq  
} ; Ov"]&e(I[  
PE3FuJGz  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: QU^*(HGip  
r#iZ FL3q  
template < typename T > Jm$. $B&I  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const }]_/:KUt  
  { aAZS^S4v  
  return l(t) = r(t); r=P)iE:  
} l T~RH0L  
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。 r2}u\U4>  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 =; Gw=m(  
Gm;)Om_  
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 Aifc0P-H  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: \Km!#:  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 e5KsKzu a  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 $X8(OS5d'  
最后的布局是: }S51yDVG_  
                Add tFt56/4  
              /   \ zY~  
            Divide   5 5vs~8|aRo  
            /   \ nf& P Dv1  
          _1     3 ;q]Jm  
似乎一切都解决了?不。 dfY(5Wc+f  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 GL$!JKWp  
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。 "MHm9D?5  
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: Y $hYW  
~$n4Yuu2[  
template < typename Right > `v3WJ>Q!N?  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const H-A?F ^#  
Right & rt) const |D+"+w/  
  { d4KT wn5g  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); IWcgh`8  
} OV3l)73?t  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 v+uq  
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。 HE58A.Q&  
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。 D ]Q,~Y&'  
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。 xY9 #ouF  
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。 Fb=(FQ2Y?  
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? k#Qav1_  
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: bA}9He1  
4-;"w;  
template < class Action > {Q],rv|;  
class picker : public Action FY_.Vp  
  { d%_=r." Y  
public : 6" fYSn>  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Q^X  
  // all the operator overloaded |{ W4JFKJ  
} ; VuA7rIF$66  
k7JE{(Ok  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 0$)s? \  
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: EdFCaW}""  
>KHR;W03  
template < typename Right > gY\X?  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const -&4>>h9 _  
  { (5- w>(  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 68Po`_/s  
} O b'B?  
]-[M&i=+&  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > :5Vk+s]8  
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。  [U9b_`  
xi['knUi2-  
template < typename T >   struct picker_maker J1OZG6|e  
  { G8=2=/ !  
typedef picker < constant_t < T >   > result; e??tp]PLn  
} ; ~C[p}MED  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   >  gGF]Dq  
  { xCN6?  
typedef picker < T > result; Xi$( U8J_  
} ; _M'WTe  
I\ e?v`e  
下面总的结构就有了: n@5Sp2p  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 8K+(CS>xvO  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 |dIP &9  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Qn= 3b:S-  
至此链式操作完美实现。 e_'/4 n  
]0v;;PfVl6  
^b|Z<oF  
七. 问题3 3m3ljy  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 mGx!{v~i&  
\7b-w81M-  
template < typename T1, typename T2 > DUH\/<^g  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^u'hl$`^  
  { "XPBNv\>_  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); $VEG1]/svp  
} _|<kKfd?  
l-s%3E3  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: PPoQNW  
k=;>*:D%  
template < typename T1, typename T2 > ;:<z hO  
struct result_2 |;xm-AM4r  
  { A/5??3H  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; fM,!9}<  
} ; e7e6b-"_2  
<Z{pjJ/  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? N>h/!# ZC  
这个差事就留给了holder自己。 d4ANh+}X"_  
    ,TeJx+z^  
LX<arHz  
template < int Order > V~#e%&73FH  
class holder; W|@7I@@$"  
template <> s5/5>a V  
class holder < 1 > ;+v5li  
  { Vb{5-v ;a  
public : [zXKS |  
template < typename T > % 8c <C  
  struct result_1 V11(EZJ/j  
  { L1J \ C  
  typedef T & result; /V'^$enK!}  
} ; U@t" o3E  
template < typename T1, typename T2 > Xjb 4dip  
  struct result_2 8yW8F26  
  { wyzx9`5~d  
  typedef T1 & result; 2n]UNC  
} ; }YV,uJH[  
template < typename T > '?| (QU:)F  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ?:StFlie  
  { +_^Rxx!XA  
  return (T & )r; ggluQGA  
} 2_S%vA<L  
template < typename T1, typename T2 > 2MT_5j5[N  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const lT.Q)(  
  { t<~WDI|AN  
  return (T1 & )r1; y{ & k`H  
} :~uvxiF  
} ; Yz<,`w5/6~  
eAqSY s!1  
template <> E} Ir<\  
class holder < 2 > X;2I' Kg  
  { Za,MzKd=  
public : @8keLrp  
template < typename T > g%C!)UbT  
  struct result_1 K4T#8K]aZF  
  { $}&r.=J".  
  typedef T & result; cnJL*{H<2  
} ; '5^$v{  
template < typename T1, typename T2 > $ghAC  
  struct result_2 V[9#+l~#  
  { * SAYli+@  
  typedef T2 & result; bx!uHL=  
} ; sb1Zm*m6  
template < typename T > D.7,xgH  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const K)-Gv|*t  
  { OGl>i  
  return (T & )r; M't~/&D#  
} |X}H&wBWo  
template < typename T1, typename T2 > j[E8C$lW  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const GUX! kj  
  { Gp 8%n  
  return (T2 & )r2; F4P=Wz]  
} B#o/3  
} ; tKr.{#)  
0P MF)';R  
"zN2+X"&  
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> >。 :ik$@5wp  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Z)V m,ng  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: :eK(9o  
+jpaBr-O#  
return l(i, j) = r(i, j); |AosZeO_  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ~Onj| w7  
$5(_U  
  return ( int & )i; "o| f  
  return ( int & )j; +&AKDVmx  
最后执行i = j; |6qxRWT"  
可见,参数被正确的选择了。 I JPpF`  
o0yyP,?yh  
JpI(Vcd  
* ':LBc=%  
cImOZx  
八. 中期总结 jCJbmEfo9@  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: <5 Ye')+  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 os :/-A_m  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 6}V)\"u&   
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 4=; . <  
4jWzYuI&J  
s=[Tm}[  
uq/z.m  
m7dpr$J  
`5HFRgL`.  
九. 简化 0n FEPMO  
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。 fG *1A\t]  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 P4\{be>e  
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: "PFczoRZ  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 s!lLdR[g  
  +-*/&|^等 %NyV 2W=~X  
2. 返回引用。 3CKd[=-Z  
  =,各种复合赋值等 @Feusprs  
3. 返回固定类型。 I "8:IF  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) b 8vyJb,K  
4. 原样返回。 -dj9(~?^  
  operator, ]q,5'[=~4h  
5. 返回解引用的类型。 Lc&LF*  
  operator*(单目) nZ4JI+Q)~  
6. 返回地址。 WFGcR9mN?  
  operator&(单目) a\K__NCrX  
7. 下表访问返回类型。 |JUb 1|gi  
  operator[] S":55YQev!  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 y v$@i A  
  operator<<和operator>> |8QXjzH  
2H,^i,  
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。 sIVVF#0}]  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: z%4E~u10  
{Df97n%h;  
template < typename Left >  #  
struct value_return MD"a%H#p  
  { bF85T(G  
template < typename T > .=~-sj@k  
  struct result_1 qD/GYqvm  
  { gI~4A,  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; AQUl:0!  
} ; "8.to=Lx  
_f"HUKGN  
template < typename T1, typename T2 > /~8<;N>,+  
  struct result_2 nV[0O8p2Md  
  { : ~R Y  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Czl4^STiC  
} ; z<3{.e\e  
} ; nnzfKn:J  
jfLkp>2E'  
|D@/4B1P  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait fZq_]1(/uP  
\Zn%r&(  
下面我们来剥离functor中的operator() a/ 4!zT   
首先operator里面的代码全是下面的形式: `Kt]i5[ "  
T>~D(4r|pS  
return l(t) op r(t) |9fvj6?Y  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) fGwRv% $^  
return op l(t) ~BUzyc%  
return op l(t1, t2) 6~oo.6bA  
return l(t) op W[$GB_A)  
return l(t1, t2) op =DL |Q  
return l(t)[r(t)] =&!L&M<<  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] M1Frn n  
lc:dKGF6  
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: (plsL   
单目: return f(l(t), r(t)); p aQ"[w  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); b}f#[* Z  
双目: return f(l(t)); j O-H 1@;  
return f(l(t1, t2)); J~e%EjN5e  
下面就是f的实现,以operator/为例 T#o?@ ;  
o+w G6 9  
struct meta_divide '\,|B x8Q  
  { ?k 4|;DD  
template < typename T1, typename T2 > A^%li^qz  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) i[+cNJ|$B0  
  { A89n^@  
  return t1 / t2; #NvL@bH  
} S-5|t]LV  
} ; F0D7+-9[  
7])cu>/  
这个工作可以让宏来做: L[j73z'  
y^iju(  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ \{GBaMwG~  
template < typename T1, typename T2 > \ "mk4O4dF  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; n[E#K`gg'  
以后可以直接用 ^xNs^wC.  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) l%f &vOcd  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 !5wuBJ0  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 5n1aRA1  
HCCEIgCT  
as k76  e  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 >RTmfV  
e7$ZA#A_5v  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > =_"[ &^  
class unary_op : public Rettype _Yms]QEZ  
  { 2!Gb4V  
    Left l; p'fD:M:  
public : @[=K`n:n_  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} S>6f0\F/Y%  
zxo" +j4Ym  
template < typename T > 1Z$` }a  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const MB"TwtW  
      { }5nVZ;  
      return FuncType::execute(l(t)); r](%9Y  
    } !EuqJjh  
c@&`!e  
    template < typename T1, typename T2 > l_MF9.z&  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2C &G' @>  
      { 01_*^iCf5  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); oRALhaI  
    } rZi\  
} ; p!_3j^"{  
x Ilo@W6  
~Q3y3,x  
同样还可以申明一个binary_op +%'!+r l  
jI;iTKjB(  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > !,0%ZG}]7  
class binary_op : public Rettype )<+t#5"  
  { li +MnLt  
    Left l; 3$yOv "`  
Right r; *i)3q+%.  
public : 937 z*mh  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} P2t{il   
h't! 1u  
template < typename T > |RS(QU<QE  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f7y3BWOi]  
      { e%wzcn  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); <5t2+D]]}  
    } u;/5@ADW  
Ks>l=5~v|  
    template < typename T1, typename T2 > Xk]:]pl4W  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,'%wadOo  
      { +k<0: Fi  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); _ mJP=+i  
    } ~B704i  
} ; Ui43&B  
W-8U~*/  
d>wpG^"w  
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 qPvWb1H:  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 >bUxb-8  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) |~d8j'rt  
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。 J4l \  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! N\nxo0sl  
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。。。 5 >c,#*  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 N7l`-y  
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) }1}L&M@  
下面是修改过的unary_op g-8D1.U  
; VH:dg  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ~e;2gm  
class unary_op ,CED%  
  { ~\]lMsk+  
Left l; bSvr8FY3d  
  /YrBnccqD  
public : *2^+QKDG  
hVe39BBtO  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} E-v#G~  
CxbGL  
template < typename T > 'L5ih|$>  
  struct result_1 (Z |Nz*<  
  { cME|Lg(J$  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; kes GwMr"e  
} ; Vm]xV_FOd  
dc=}c/6x  
template < typename T1, typename T2 > {"vTaY@  
  struct result_2 HOSt0IHzty  
  { bD:[r))#e  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Y=$PsDh!  
} ; <_>xkQbn2  
,~nrNkhp  
template < typename T1, typename T2 > M$$Lsb [  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A3s-C+@X  
  { Y2d(HD@  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); yR$ld.[uf  
} A?+cdbxJw  
~m6b6Aj@6  
template < typename T > 6 qK`X  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8~j1  
  { @aC9O 9|~  
  return OpClass::execute(lt(t)); WvN{f*  
} h]>7Dl]  
t$EL3U/(  
} ; 4d63+iM+}  
`_+%  
yB5JvD ?  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug #t<  
好啦,现在才真正完美了。 }'WEqNuE  
现在在picker里面就可以这么添加了: 60--6n  
`6RR/~kP(  
template < typename Right > wO&+Bb\=  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const )s|o&aP>  
  { :y1,OR/k  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Qpocj:  
} TOw;P:-  
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。 ' '<3;  
L/xTW  
{NUI8AL46A  
U28frRa  
tLzb*U8'1w  
十. bind ?+G / 5,e  
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。 c>%%'c  
先来分析一下一段例子 td5! S]  
^t Y _ q  
xQDWnpFc  
int foo( int x, int y) { return x - y;} .~,=?aq^  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 r !;wKO  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 k!py*noy  
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。 DCKH^J   
我们来写个简单的。 yY_#fJj  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: PW+B&7{  
对于函数对象类的版本: |ITh2m  
]([^(&2  
template < typename Func > oVQbc \P3  
struct functor_trait q0{_w  
  { }=p+X:k=  
typedef typename Func::result_type result_type; l#TE$d^ym  
} ; F^CR$L& K  
对于无参数函数的版本: g\1|<jb3  
k [iT']  
template < typename Ret > mo"1|Q&  
struct functor_trait < Ret ( * )() > yX.; x 0  
  { qIwsK\^p  
typedef Ret result_type; O=}d:yZb!  
} ; h_5CWQSi  
对于单参数函数的版本: 3.6Gh|7  
nd }Z[)  
template < typename Ret, typename V1 > -z">ov-)  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > <"yL(s^u"  
  { ?\$6"c<G  
typedef Ret result_type; .Nk5W%7]=  
} ; B Q2N_*v  
对于双参数函数的版本: XTRF IY  
4UHviuOo8  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Ax*xa6_2  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > mrBK{@n  
  { )E m`kle  
typedef Ret result_type; j/;wxKW  
} ; ]f>0P3O5&  
等等。。。 pKU(4&BxX  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy x@3cZd0j#  
EiVVVmm!  
template < typename Func > _& r19pY  
struct func_return AdRp{^w  
  { (4|R}jv  
template < typename T > n`V?n  
  struct result_1 D!z'Y,.  
  { 5+UNLvsZ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; -$$mrU  
} ; <H$!OPV  
7^syu;DT9Y  
template < typename T1, typename T2 > t N4-<6  
  struct result_2 / ;+Mz*  
  {  U4qk<!  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ,(&Fb~r]  
} ; M 5$JBnN  
} ; I&`aGnr^^  
GT\ yjrCd  
 ozKS<<  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Mh MXn;VKj  
HPg%v |  
template < typename Func, typename aPicker > N`~f77G  
class binder_1 F\^\,hy  
  { N 1ydL  
Func fn; n6G&c4g<"  
aPicker pk; iH~A7e62OZ  
public : 9bhubx\^/  
5H 1N]v+  
template < typename T > ?Qx4Z3n  
  struct result_1 'Va<GHr>+  
  { J *38GX+  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ,U)&ny  
} ; 5nTcd@lX  
T8&eaAoo  
template < typename T1, typename T2 > EwmNgmYq  
  struct result_2 mX!*|$bs  
  { eiXl"R^  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; zl| XZ  
} ; wqT9m*VK  
^;F5ymb3U  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} G"tlJ7$myQ  
>; tE.CJH  
template < typename T > |5ge4,}0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const EJRkFn8XG'  
  { 29CzG0?B  
  return fn(pk(t)); wX_~H*m?  
} e ;^}@X  
template < typename T1, typename T2 > \Rb:t}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const p w5{=bD  
  { OhMJt&s9P=  
  return fn(pk(t1, t2)); t\ a|Gp W  
} /h{Rf,H  
} ; J#ClQ%  
r ;MFVj{  
5pC}ZgEa<  
一目了然不是么? 1e7I2g  
最后实现bind BFg&@7.X  
H5&._  
(xoYYO  
template < typename Func, typename aPicker > k#u)+e.'  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) A_WaRYG  
  { F3]VSI6^E,  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Lq1?Y  
} ipl,{  
6y1\ar(A  
2个以上参数的bind可以同理实现。 yTh%[k  
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。 (x?Tjyzw  
9thG4T8  
十一. phoenix psc Fb$b  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: :=TIq  
1_A_)l11  
for_each(v.begin(), v.end(), |$e'y x6j  
( ,G5[?H;ZN  
do_ mw}Bl; - O  
[ $evuL3GY#  
  cout << _1 <<   " , " Kd5 8'$  
] `'sD(e  
.while_( -- _1), !lo /L  
cout << var( " \n " ) al-rgh  
) NdSuOkwwt  
); Ej 5_d  
iU37LODa2T  
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: #.[eZ[  
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 KX 7 fgC  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 B2P@9u|9  
那么我们就照着这个思路来实现吧: CaO-aL  
P9f`<o  
2<y9xvp  
template < typename Cond, typename Actor > |#M|"7;2z  
class do_while *8m['$oyV  
  { z7gX@@T  
Cond cd; CfSP*g0rW  
Actor act; ;b~\ [  
public : % @+j@i`&  
template < typename T > 1JfZstT  
  struct result_1 Mqvo j7  
  { VN`fZ5*d~  
  typedef int result_type; 6]d]0TW_  
} ; SY[3O  
X!/Sk1  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Bf;_~1+vLG  
B(94;,(  
template < typename T > *(F`NJ 3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ww2@!ng  
  { SXm%X(JU  
  do RDp  
    { akzGJ3g  
  act(t); Z,.Hz\y1D  
  } >Q\Kc=Q|  
  while (cd(t)); 7~mhWPzMwB  
  return   0 ; w#|L8VAh  
} &xQM!f  
} ; T`ibulp  
KkA)p/  
\xkKgI/  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). AAevN3a#nI  
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。 tX{yR'Qhu  
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。 No'?8+i  
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。 N7+L@CC6T  
下面就是产生这个functor的类: $Iwvecn?I  
H4w\e#|  
L=4+rshl!_  
template < typename Actor > @Nek;xJ  
class do_while_actor "+F'WCJ-(*  
  { r!mRUw'u  
Actor act; li r=0oq<  
public : ]dpL PR  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} N T`S)P*?  
<-umeY"n>  
template < typename Cond > 'dLw8&T+W  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; w7V\_^&Id  
} ; ]%' AZ`8  
u5(8k_7  
0ns\:2)cEB  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ysW})#7X  
最后,是那个do_ d~LoHp  
+xFn~b/  
r7m~.M+W"  
class do_while_invoker zw/AZLS  
  { ;o_F<68QP  
public : P8tdT3*6/  
template < typename Actor > oN7SmP_  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 9P?0D  
  { @r TB&>`  
  return do_while_actor < Actor > (act); 8QrpNSj4  
} 3 jZMXEG)  
} do_; cm< #zu3~S  
XcVN{6-z  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? u,sR2&Fe  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 )6OD@<r{  
最后来说说怎么处理break和continue T6U/}&{O  
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。 /Z:j:l  
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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