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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ?Z2_y-  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 +UX~TT:  
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, }? :T*CJ  
g@Z7f y7  
T!2gOe  
[KW9J}]  
  class filler *JA0Vs 5  
  { n.b_fkZNr  
public : sHPK8Wsg  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ]^6r7nfR6|  
} ; mcb|N_#n/  
m4@Lml+B,  
^fEer  
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: y;VmA#k`  
!E~czC\p6  
K9_@[}Ge  
lhBu?q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 3| F\a|N  
P_F0lO  
cq4sgQ?sW  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 qM(@wFg  
xxZO{_q  
XNr8,[c  
9`Y\`F#}q  
二. 战前分析 rebWXz7  
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。 !a7YM4D  
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 _ YcIG OL  
CTf39R|7_  
,aU8. J_U  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); THcX.%ToT  
  /* --------------------------------------------- */ B42qiV2/k  
vector < int *> vp( 10 ); P0l.sVqL  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); *EF`s~  
/* --------------------------------------------- */ :+v4,=fHy  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); d:g0XP  
/* --------------------------------------------- */ 2rrC y C  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 3Lm7{s?=Z-  
  /* --------------------------------------------- */ u a_(wBipy  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); RwoAZ]Zg]  
/* --------------------------------------------- */ mc|8t0+1`  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); <.U(%`|  
yaK4% k  
,D93A  
+-PFISa<r  
看了之后,我们可以思考一些问题: O6b.oS '-  
1._1, _2是什么? q\d/-K  
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!O &\2Q  
2._1 = 1是在做什么? }UWi[UgA  
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。 '^`%  
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。 | W<jN  
roNs~]6  
vPET'Bf(YV  
三. 动工 \^Z DH  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: '=(@3ggA:  
"rcV?5?v~  
?Vc/mO2X  
S20E}bS:>  
template < typename T > wT&P].5n  
class assignment K{`3,U2Wx  
  {  <xwaFZ  
T value; +|.6xC7U  
public : a9p6[qOcd  
assignment( const T & v) : value(v) {} l*|m(7s  
template < typename T2 > POb2U1Sj  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } >]/aG!  
} ; <*+Y]=  
qR^i5JH}u  
f"d4HZD^  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 8RJa;JsH  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment T%@qlEmf  
|K'7BK_^J  
7KZ>x*o  
`m\l#r 2C  
  class holder N3|aNQ=X0  
  { AfJ.SNE  
public : 0Rz",Mu>  
template < typename T > 1V;m8)RF  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Rqun}v}  
  { #QKgY7  
  return assignment < T > (t); [OwrIL  
} f4+}k GJN  
} ; zF_aJ+i:~  
86ml.VOR  
)"&\S6*!  
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: M6*8}\  
rE4qPzL  
  static holder _1; rB-}<22.  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 skBzwVW I  
; d :i  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); lKLb\F%  
而不用手动写一个函数对象。 "xE;IpO[  
cQ`+ A|q  
W%P0X5YQ  
(!dwUB  
四. 问题分析  F!&_  
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。 @^K_>s9B  
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。 y3NMt6  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 T`r\yl}  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ZO!)G   
下面我们可以对这几个问题进行分析。 _|KeB(W  
?ubIh.d  
五. 问题1:一致性 Jkub|w#QH  
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?| 0?\d%J!"S  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 4e9'yi  
YhJ*(oWL  
struct holder hxj[gE'R(  
  { n Y=]KU  
  // a3(q;^v  
  template < typename T > H_+!.  
T &   operator ()( const T & r) const 6ZwFU5)QE/  
  { 7Hp~:i30  
  return (T & )r; ,?>:Cdz4  
} te8lF{R  
} ; ]x`I@vSf7R  
m~l[Y  
这样的话assignment也必须相应改动: y3)R:h4AH  
7s'r3}B`  
template < typename Left, typename Right > 2:D1<z6RQ  
class assignment Vv5#{+eT;  
  { pk2}]jx"  
Left l; S1a}9Z|  
Right r; xN]88L}Tn  
public : 1F58 2 l  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ,K[}Bz  
template < typename T2 > 6$"0!fl>  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } "\u_gk{g  
} ; :Y>M/ /0  
@qWes@  
同时,holder的operator=也需要改动: S!wY6z  
bx8|_K*^  
template < typename T > o 2sOf  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const uZ7~E._  
  { 0G"I}Jp{  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ]aVFWzey  
} mtu`m6Xix  
K/+w6d  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 %b(non*  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 9t^Q_[hG  
p?+*R@O  
return l(rhs) = r; 97n@HL1  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 < &~KYu\r  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: _'47yq^O  
^GN|}W  
template < typename Tp > 3~Vo]wv  
class constant_t -jOCzp  
  { >"q~9b A  
  const Tp t; :D!}jN/)  
public : tlz)V1L  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} K=mW`XXup  
template < typename T > y vz2eAXa  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const FD*w4U5  
  { %T:7I[f  
  return t; }v?_.MtS  
} G~;hD-D~.  
} ; L?gak@E  
*K1GX  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 " O,TL *$  
下面就可以修改holder的operator=了 Q\4nduQ  
"mm|0PUJ  
template < typename T > 56R)631]p  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const qf2;yRc&  
  { EO[UezuU  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Q~p[jQ,4wZ  
} ]C me)&hX  
t6H9Q>*  
同时也要修改assignment的operator() ,/P)c*at5  
~J:"sUR  
template < typename T2 > R^=)Ucj  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } (ON_(MN  
现在代码看起来就很一致了。 j. L`@  
D3+UV+&R/  
六. 问题2:链式操作 ,`lVB#|  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ? m$7)@p  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 rZBOWT  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 DlXthRM  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 (YJ]}J^  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ORo +=2  
ADa'(#+6  
template < typename T > =_/,C  
struct result_1 ? <.U,  
  { _(<D*V[  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 1li1&  
} ; !Y3 *\  
K{)YnY_E;  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: E"P5rT  
0bQm:J[(#  
template < typename T > mfNYN4Um6  
struct   ref *?#t (Y[  
  { ,^_aqH  
typedef T & reference;  p|D-ez8  
} ; `jur`^S|  
template < typename T > {,|J?>{  
struct   ref < T &> "c  S?t  
  { %7$oig\wE  
typedef T & reference; 'e(`2  
} ; {|jG_  
zmxrz[  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: !1H\*VM "  
v<`1z?dch  
template < typename T > ]eJjffx  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const !:[kS1s>M  
  { tilL7  
  return l(t) = r(t); 79>8tOuo  
} +r+H`cT@  
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"MKkS EM  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 T&2aNkuG  
*WQ}ucE^#  
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 hkO)q|1  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: +C{ %pF  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 [akyCb  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 []{g9CO  
最后的布局是: bD[6) ITg  
                Add Qhd~4  
              /   \ K_J o^BZ  
            Divide   5 Xj\SJ*  
            /   \ o'3t(dyyH  
          _1     3 [p +h b  
似乎一切都解决了?不。 XMM@EN  
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。 jF'azlT  
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。 l/BE~gdl  
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: E6-alBi%  
su`] l"[,]  
template < typename Right > !Z7 ~R sdm  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ql%>)k /x  
Right & rt) const VvwQz#S  
  { "/).:9],}  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 9^m&  [Z  
} 4:=eO!6  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 P^%.7C  
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。 -4p^wNR  
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。 1u\fLAXn  
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。 f.gkGwNk  
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。 7/;Xt&  
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? =W9;rQm  
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: :;u~M(R  
N~ -N Q  
template < class Action > %^=fjJGV{~  
class picker : public Action Fc;)p88[  
  { `A\ !Gn?   
public : y?-wjJS>  
picker( const Action & act) : Action(act) {} saH +C@_,  
  // all the operator overloaded rs@,<DV)u  
} ; wovWEtVBU  
n_@YKz;8  
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。 uBk$zs  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: jZ< *XX  
^P-!pK*  
template < typename Right > 3<x_[0v`K1  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const p&F=<<C  
  { P X](hc=  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); _4z>I/R>Z  
} K<b -|t9f  
~e[)]b3  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > :~ 3/  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 |WeLmy%9  
,\5]n&T;r  
template < typename T >   struct picker_maker Vkex&?>v$  
  { bw{%X  
typedef picker < constant_t < T >   > result; >RxZ-.,a  
} ; KM|[:v  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > S<Q6b_D  
  { 6^zuRY;  
typedef picker < T > result; Dyp'a  
} ; 0Bn$C, -  
MB\vgKY  
下面总的结构就有了: :Ke~b_$Uy-  
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。 xH\'gli/  
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。 ^HHJ.QR  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 =5_8f  
至此链式操作完美实现。 7/(C1II.Q  
u~?]/-.TY  
$g#j,  
七. 问题3 }rVnuRq  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 t09,X  
MC3XGnT#5  
template < typename T1, typename T2 > J6Mm=bO5  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const SZc6=^$  
  { >k^=+  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); )zt*am;  
} 52*zX 3  
8(%iYs$  
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: W"|89\p}  
FFtj5e  
template < typename T1, typename T2 > $$ \| 3rj!  
struct result_2 b/]C, P  
  { FFH-Kw,  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; CQsVGn{x  
} ; dvsOJj/b  
wmY6&^?uS  
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? 0_Etm83Wq6  
这个差事就留给了holder自己。 dW!T.S  
    6ssZg@}nf{  
(XT^<#Ga  
template < int Order > VX&KGG.6  
class holder; +YhTb  
template <> O" ['.b  
class holder < 1 > +S|y)W8  
  { E](Ood  
public : w0moC9#$?  
template < typename T > _}`iLA!$I  
  struct result_1 y{K~g<VL  
  { ? {cF'RB.  
  typedef T & result; WJe  
} ; W3 2mAz;  
template < typename T1, typename T2 > Ik=KEOz  
  struct result_2 I2|iqbX40Q  
  { Y cO tPS%  
  typedef T1 & result; "S#0QH%5  
} ; ^#exs Xy  
template < typename T > sKjg)3Sl  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const nb'],({:9  
  { Qo)>i0  
  return (T & )r; ^5u}   
} L !yl^c  
template < typename T1, typename T2 > SLz^Wg._  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const *8js{G0h  
  { v"_hWJ)  
  return (T1 & )r1; ~b8U#'KD  
} Y.F:1<FAtf  
} ; sxnj`z  
Tp[ub(/;7  
template <> &OGY?[n  
class holder < 2 > v.\1-Q?  
  { bbiDY  
public : $}W=O:L+D  
template < typename T > y| @[?B  
  struct result_1 49_b)K.tB  
  { ] 2FS=  
  typedef T & result;  uGc}^a2  
} ; 04:^<n+{  
template < typename T1, typename T2 > K!HSQ,AC  
  struct result_2 E n{vCN  
  { 8K6yqc H  
  typedef T2 & result; 398}a!XM  
} ; hXbb+j  
template < typename T > N$>g)Ml?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const }I,]"0b  
  { }#'O b  
  return (T & )r; X!"ltNd  
} f]%$HfF @  
template < typename T1, typename T2 > h3>/..l  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const fX#Em'Ab[  
  { `EBo(^n}O  
  return (T2 & )r2; Bz9!a k~4  
} 8_8 R$ =V  
} ; ?J6J#{LRd  
8>6+]]O  
LJfd{R1y+  
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> >。 !4]w b!F  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:  yYp!s  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: =4m?RPb~b  
<.s[x~b\`  
return l(i, j) = r(i, j); vDv:3qN7(  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) a0CmCv2#  
ArbfA~jXB  
  return ( int & )i; cZZ-K?_  
  return ( int & )j; ISa2|v;M  
最后执行i = j; vitmG'|WG  
可见,参数被正确的选择了。 ,>`wz^z  
D$I7 Gz,w{  
QP >P  
p_) V@ 7  
+VI2i~  
八. 中期总结 vv"_u=H  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: #l+U(zH:JG  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ,g 6w2y7 ]  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 !d&K,k  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ;6U=fBp7<  
K82pWpR  
)(_}60  
x =5k74  
5yuj}/PZ  
+0;6.PK  
九. 简化 U<KvKg  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 iaLsIy#h  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Zh6bUxr  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: go@UE2qw  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 /al(=zf  
  +-*/&|^等 @'/\O-  
2. 返回引用。 1<\@i{;xsU  
  =,各种复合赋值等 -s,^_p{H  
3. 返回固定类型。 # ~} 26  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) bezT\F/\  
4. 原样返回。 uv/I`[@HK8  
  operator, 4T{+R{_Y1  
5. 返回解引用的类型。 &BFW`5N  
  operator*(单目) m@u!frE,  
6. 返回地址。 =^|^" b  
  operator&(单目) XWf8ZZj  
7. 下表访问返回类型。 B<I%:SkF@  
  operator[] c'vxT<8fWW  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 (es+VI2!&C  
  operator<<和operator>> %kxq"=3  
Wr a W  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 C;1A$]bk  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: e>#*$4tg  
mawomna  
template < typename Left > 2+s_*zM-  
struct value_return 8 T):b2h  
  { F@& R"-  
template < typename T > 'u@ )F`  
  struct result_1 (vB aem9  
  { q?nXhUD  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; \j+O |#`|)  
} ; %FDi7Rx  
+%OINMo.A  
template < typename T1, typename T2 > _[<R<&jG  
  struct result_2 ^&03D5@LoY  
  { r1\c{5Wt  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 'nz;|6uC  
} ; &BY%<h0c  
} ; zcF~6-aQ  
iKnH6} `?U  
r`qMif'  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait w4Qqo(  
j&6,%s-M`a  
下面我们来剥离functor中的operator() GvF8S MO[x  
首先operator里面的代码全是下面的形式: '_lyoVP  
zH0%; o}  
return l(t) op r(t) [ >O4hifq  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 9z$]hl  
return op l(t) WS/^WxRY  
return op l(t1, t2) *p`0dvXG2  
return l(t) op /`Yy(?,  
return l(t1, t2) op ( v6tE[4  
return l(t)[r(t)] w},' 1  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] cv=nGFx6  
Uq5 wN05  
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: I= G%r/3  
单目: return f(l(t), r(t)); Dd-;;Y1C  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Sf);j0G,D  
双目: return f(l(t)); )@09Y_9r  
return f(l(t1, t2)); X^r5su?  
下面就是f的实现,以operator/为例 L(\sO=t  
x#-uf  
struct meta_divide UCj4%y6t  
  {  Zf68 EB  
template < typename T1, typename T2 > bZHuEh2w  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 8c(}*,O/  
  { R7;SZo  
  return t1 / t2; IfzHe8>  
} veFl0ILd  
} ; *%l&'+   
zpV@{%VSj  
这个工作可以让宏来做: 9I0/KuZd O  
:y==O4  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ]sjYxe  
template < typename T1, typename T2 > \ ^m;dEe&@F  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ` wuA}v3!  
以后可以直接用 \{AxDk{z#  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) M>D 3NY[,  
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 |RDmY!9&  
(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。。。) T)&J}^j  
2.u d P  
a% |[m,FvP  
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 :@jhe8'w  
SweaE Rl  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > LTj;e[  
class unary_op : public Rettype fu?5gzT+b  
  { nF~</>  
    Left l; ,Xs%Cg_Ig  
public : vo )pT  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 4!p ~Mr[E  
7Fw`s@/%  
template < typename T > u*B.<GmN  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .j:.?v  
      { fzO4S^mTo8  
      return FuncType::execute(l(t)); AFcsbw  
    } CP_ ?DyWU  
L&=j O0_  
    template < typename T1, typename T2 > xT70Rp(2po  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const k$UgTZ  
      { s `HSTq2  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); W7>4-gk  
    } 5tT-[mQ*  
} ; agQzA/Xt  
0L"CM?C  
j!q5Bc?  
同样还可以申明一个binary_op ZHUA M59bx  
qg#TE-Y`  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > lc>)7UF  
class binary_op : public Rettype A`Q'I$fj  
  { Qmle0ae  
    Left l; Uhfm@1 cz&  
Right r; 'bGL@H  
public : i#$9>X  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} -FytkM^]6  
+ 5H9mk  
template < typename T > u +q}9  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8:;_MBt  
      { bq[j4xH0X  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); b/Y9fQ n  
    } :-ZE~b HJ  
p.^mOkpt  
    template < typename T1, typename T2 > Z m9 e|J  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :LBG6J  
      { lS]<~  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); $3S6{"  
    } ,oX48Wg_+  
} ; 4b=hFwr[?  
CZRrb84  
=Xh^@ OR  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 kF.!U/C  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ^ AxU  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) \bYuAE1q  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 e `zEsLs@  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! YW "}hU  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 -Bbg'=QZa  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 t5mI)u  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) vK6YU9W~J  
下面是修改过的unary_op t1?e$s  
r7Bv?M^!  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > `)e;bLP  
class unary_op jT"P$0sJAd  
  { RR!(,j^M  
Left l; eT1b88_  
  `}.K@17  
public : h=SQ]nV{  
} [}u5T`w>  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} X).UvPZ/  
v'Ce|.;  
template < typename T > r \H+=2E'  
  struct result_1 ~t[ #p:  
  { v ~.X  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; B!GpD@U  
} ; ~ ui/Qf2|  
9 tkj:8_  
template < typename T1, typename T2 > <GPL8D  
  struct result_2 $'e;ScH  
  { k%E9r'Ac  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; r9z_8#cR  
} ; 6~zR(HzV{  
,\!4 A  
template < typename T1, typename T2 > 7IW:,=Zk8+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;'l Hw]}O*  
  { pxjN\q  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 5x?eu n  
} (UDF^  
QEL^0c8~  
template < typename T > )~xL_yW_X  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const H|;6K`O_  
  { L;/#D>U(  
  return OpClass::execute(lt(t)); %F-/|x1#Q  
} TEz)d=  
1rh\X[@  
} ; c nvxTI<  
*zeY<6  
{dvrj<?  
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 p 7IJ3YY  
好啦,现在才真正完美了。 loN!&YceW  
现在在picker里面就可以这么添加了: (1JZuR<?c  
3 lH#+@  
template < typename Right > 7 vUfA"  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const c_clpMx=  
  {  v'i"Q  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); LqIMU4Ex  
} J0zudbP  
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。 o_&.R  
7iu?Q  
W!q 'wrIx(  
;e;lPM{+  
*- $u\?$  
十. bind hj64ES#x  
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。 k| 0Fa}Z[  
先来分析一下一段例子 vb/*ILS  
G~_5E]8  
HVz-i{M  
int foo( int x, int y) { return x - y;} F48:mfj1r  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 MK9?81xd  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Fn$/ K  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 Nge_ Ks  
我们来写个简单的。 WI9'$hB\  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: )?~3fb6^  
对于函数对象类的版本: YS=|y}Q|7d  
Ug^C}".&  
template < typename Func > !+& NG&1  
struct functor_trait h95C4jBE  
  { )|,-l^lC  
typedef typename Func::result_type result_type; zYpIG8"o5  
} ; o O%!P<D  
对于无参数函数的版本: G&:[G>iSm^  
}hyK/QUCoN  
template < typename Ret > ac>}$Uw)  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 8=gr F  
  { :Q2\3  
typedef Ret result_type; 8~RUYsg  
} ; ]W<E#^  
对于单参数函数的版本: Tj*o[2mD  
T[a1S?_*T  
template < typename Ret, typename V1 > KIn^,d0H  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > eHK}U+"\  
  { ^!k^=ST1J  
typedef Ret result_type; -aG( Yx  
} ; /:"%m:-P  
对于双参数函数的版本: Ek _k_!  
X +;Q=  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Noz+\O\  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > u~<>jAy  
  { HP|,AmVLl  
typedef Ret result_type; =sRd5aMs  
} ; qTC`[l  
等等。。。 .  hHt+  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy  ;Fcdjy  
7}Z.g9<  
template < typename Func > ^T'+dGU`  
struct func_return M_MiY|%V/K  
  { GiHJr1  
template < typename T > ^i&Qr+v  
  struct result_1 )ZzwD]  
  { C fQj7{  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; +f\tqucI3  
} ; Zm%}AzM  
n-,~Bp [  
template < typename T1, typename T2 > ]@l~z0^|[_  
  struct result_2 3Zsqx =w  
  { GK/a^[f+'l  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ERL(>)  
} ; X ~4^$x  
} ; v3S{dX<  
@^Mn PM  
",E6)r  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 #:T5_9p  
pX6T7  
template < typename Func, typename aPicker > d(, -13  
class binder_1 ;knSn$  
  { R.A}tV=j#  
Func fn; ec1snMY  
aPicker pk; 8v1asFxs.  
public : 6#N1 -@  
\ :})R{  
template < typename T > yN{Ybp  
  struct result_1 y$*?k0=ZX  
  { PNT.9 *d  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; {0QD-b o  
} ; M(Jf&h4b  
DBCL+QHA  
template < typename T1, typename T2 > 9foQ0#R  
  struct result_2 #` z!f0 P  
  { oLruYSaD  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 7`X"B*`~b  
} ; F xFK  
K!|=)G3.`  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} e hxtNjA  
Z> QSZ48=  
template < typename T > A40 -])'!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]*i>KR@G  
  { !"2 OcDFx  
  return fn(pk(t)); \nkqp   
} 2_r}4)z  
template < typename T1, typename T2 > >ID 3oi  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5`x9+XvoN  
  { UeHS4cW  
  return fn(pk(t1, t2)); ,)]ZD H  
} \`>Y   
} ; t T-]Vj.  
I_pA)P*Q(6  
Z|8f7@k{|+  
一目了然不是么? W\} VZY  
最后实现bind A*E4hop[  
,z%F="@b9  
Crpk q/M  
template < typename Func, typename aPicker > /f%u_ 8pV%  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) P]y2W#Rs  
  { J)jiI>  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); WK;p[u?~xi  
} {GWcw<g.B  
zztW7MG2lQ  
2个以上参数的bind可以同理实现。 GrM~ %ng  
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。 aOYd "S}u  
{B\.8)&8  
十一. phoenix &-cI|  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: MIR17%G  
Q&QR{?PMD  
for_each(v.begin(), v.end(), 7/*; rT  
( oAvJ"JH@i  
do_ tD4IwX  
[ @~63%6r#4M  
  cout << _1 <<   " , " zZiB`%  
] U4N S.`V  
.while_( -- _1), `M7){  
cout << var( " \n " ) Ce_Z &?  
) ~MhPzu&B  
); ]KuK\(\  
x<ENN>mW1  
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: ww\/$ |  
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 [dzb{M6_  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ]iz5VI@  
那么我们就照着这个思路来实现吧: er qm=)  
p:4vjh=1h  
Tu6he8Q-  
template < typename Cond, typename Actor > Sl$dXB@  
class do_while pp{);  
  { U-lN_?  
Cond cd; uq 6T|Zm  
Actor act; T.1z<l""  
public : 6=')*_~/  
template < typename T > lA]u8+gXd  
  struct result_1 5;|9bWH  
  { VX>_Sp s  
  typedef int result_type; T8KhmO  
} ; `8y &  
]&r/H17  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} b _u&%  
Y]Fq)  -  
template < typename T > /kJ*WA?J  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const H@ w6.[#  
  { ;^*^ :L  
  do * e 8V4P  
    { t TmFJ5  
  act(t); A>4k4*aFm#  
  } ? {&#l2  
  while (cd(t)); h)<42Y  
  return   0 ; 4p-$5Fk8}  
} =~arj  
} ; q?MYX=Y6  
oqY?#p/  
nQP0<_S  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 5Px.G*  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 GqAedz;.  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 C )I"yeS.  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 K8+b\k4E  
下面就是产生这个functor的类: 3jn@ [ m  
P! 3$RO  
CX:^]wY  
template < typename Actor > .*f;v4!  
class do_while_actor ~XxD[T5  
  { '~f@p~P  
Actor act; k}O|4*.BT  
public : y$&a(S]  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} dyp] y$  
q-o>yjT~  
template < typename Cond > w|Mj8Lc+  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 3Mcz9exY  
} ; SB'YV#--  
^&<*$Ai~  
V*m)h  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 87Uv+((H  
最后,是那个do_ \I'Zc]  
ChW0vIL`  
k1U~S`>$  
class do_while_invoker v-gT 3kJ  
  { 5HIpoj;\(  
public : ~ghz%${`  
template < typename Actor > VoyH:  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const |)4$\<d  
  { dbuOiZ  
  return do_while_actor < Actor > (act); ?|8Tgs@+  
} :fYwFD( 9  
} do_; _%2Umy|  
55cldo   
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 0V#t ;`Q3  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 vg.%.~!9  
最后来说说怎么处理break和continue GufP[|7b-  
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。 ?|7+cz$g  
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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