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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda I4"(4u@P  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ,K W IuCU;  
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, .Qv H7  
@S<6#zR  
uh<e- ;vU  
[d?tf  
  class filler JGHQzC  
  { Ndz'^c  
public : u7/]Go44  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} :pH3M[7  
} ; ]t"X~  
1IPRI<1U  
'< .gKo  
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: {j8M78}3  
~T^,5Tz1j  
cM_!_8o  
x DiGN Jc  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); \=qZ),bU@  
1c\KRK4  
vojXo|c  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 e"(SlR  
(Q?@LzCjy  
y*#YIS56I  
;F;Vm$  
二. 战前分析 =]fOQN`  
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。 $TX]*hNn  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 .du2;` [$r  
n&%0G2m:  
@|PUet_pb  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); T -p~8=I  
  /* --------------------------------------------- */ JHXtKgFX  
vector < int *> vp( 10 ); Y|!m  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); "wR1=&gk  
/* --------------------------------------------- */ yz<$?Gblz  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); =5;tB  
/* --------------------------------------------- */ =E w<s5C@  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); XiM d|D  
  /* --------------------------------------------- */ Q?2Gw N  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Nu;?})tF  
/* --------------------------------------------- */ HcQ)XJPK  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 7G+E+A5o&  
K>vi9,4/ks  
6r.#/' "  
#LR.1zZ  
看了之后,我们可以思考一些问题: ~s{ V!)0  
1._1, _2是什么? {)n@Rq\=v  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 Sq SiuO.D  
2._1 = 1是在做什么? ` 7P%muY.  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。  X`20=x  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 m-2!r*(zt  
nX_w F`n"  
%x-`Y[  
三. 动工 dczq,evp  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Oz4vV_a&'  
0j :u.x  
6DG%pF,  
cTBUj  
template < typename T > tR\cS )  
class assignment f>iDq C4  
  { O2:1aG  
T value; N9#5 P!  
public : Dk Ef;P  
assignment( const T & v) : value(v) {} qjsEyro$-  
template < typename T2 > -EJj j {  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } y(wb?86#W5  
} ; _;,"!'R`f  
QM24cm T  
q2P_37  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 5\Rg%Ezl  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment C]Q`!e  
t$&'mJ_-w  
]$BC f4:  
"/y SHB[  
  class holder VHi'~B#'*  
  { *P/DDRq(2  
public : Ss3~X90!*B  
template < typename T > Q?bCQZ{-Lh  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const %ol\ sO|  
  { [Z2{S-)UM  
  return assignment < T > (t); Ga_Pt8L6  
} 8,IQ6Or|-2  
} ; ]XASim:A  
qe5;Pq !G  
_^g4/G#13c  
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: cw,|,uXq 6  
]K'OH&  
  static holder _1; 2Ab`i!#  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 z(u,$vZ _  
r>}z|I'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); &]tm 'N25  
而不用手动写一个函数对象。 3+\Zom4  
r PTfwhs  
$Xh5N3  
P]iJ"d]+X  
四. 问题分析 !"ir}Y%  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 |l-O e  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 RBfzti6  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 -Q/wW4dE=  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 IE3GZk+a~  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 d)3jkHYEjj  
eE_$ADEf  
五. 问题1:一致性 ->*~e~T  
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?| _kc}:  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 +s6v!({Z  
K^h9\< w  
struct holder LM(r3sonb  
  { W7c B  
  // b%KcS&-6  
  template < typename T > oWx^_wQ-=  
T &   operator ()( const T & r) const ?-~<Vc*  
  { wA"d?x  
  return (T & )r; v$xurj:v#i  
} =4sx(<  
} ; LqXVi80  
8;"9A  
这样的话assignment也必须相应改动: }ik N  
g{ ;OgS3>  
template < typename Left, typename Right > )H`V\ H[0P  
class assignment %Eugy  
  { da~_(giD*  
Left l; G^cMY$?99  
Right r; &^w "  
public : m?gGFxo  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} .<E7Ey#  
template < typename T2 > 1JJ1!& >  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } upaQoX/C  
} ; ;<GK{8  
3}8L!2_p  
同时,holder的operator=也需要改动: *7=`]w5k1  
~N/a\%`  
template < typename T > *&I _fAh]  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const >K&chg@Hv  
  { AyW=.  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); |26[=_[q  
} ;>/yY]F7  
XZS%az1%  
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。 >JA>np  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ujl ?!  
vRn]u57O  
return l(rhs) = r; ~W={"n?=  
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。 `DE_<l  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: R+t]]n6#  
?bu=QV@  
template < typename Tp > p5py3k  
class constant_t >6[d&SM6  
  { $-|$4lrS  
  const Tp t; WJ)4rQ$o  
public : .LDp.#d9r1  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} LitdO>%#2  
template < typename T > ..k8HFz>"  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Kv:Rvo  
  { +sTPTCLE  
  return t; = y(*?TZH  
} yye5GVY$  
} ; I;1)a4Xc4R  
2ga8 G4dU  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 _>aP5g?Ep  
下面就可以修改holder的operator=了 ~{);Ab.9+  
oX*;iS X  
template < typename T > v,8Q9<=O  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const uL@%M8n  
  { DF>tQ  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); \YFM5l;IU  
} OHW|?hI=[  
@ULWVS#t2  
同时也要修改assignment的operator() <`G-_VI  
fP6.  
template < typename T2 > QC!SgV  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Xh}D_c  
现在代码看起来就很一致了。 ,KD?kSIf  
z;?j+ZsdH  
六. 问题2:链式操作 Fa\jVFIQ  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ?Z4%u8Krvz  
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。 Vy|4k2  
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。 Rry] 6(  
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。 : bi(mX7t  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct WRA(k  
/u_9uJ"-K(  
template < typename T > Gg]Jp:GF  
struct result_1 %rgW}Z5  
  { ?FUK_]  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Hq,@j{($  
} ; #D%6b  
Qca3{|r`  
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: wf1p/bpf  
fL d2{jI,  
template < typename T > &cJ?mSI  
struct   ref LXsZk|IhM  
  { AaoS & q  
typedef T & reference; NQ;$V:s)  
} ; 7-Oa34ba+  
template < typename T > ^ERdf2  
struct   ref < T &> KZ%us6  
  { 1X`,7B@pz  
typedef T & reference; =kzp$ i  
} ; >M!LC  
Jw&Fox7p  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: lhnGk'@d  
bBXLW}W  
template < typename T > `W" ;4A  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const O9o]4;  
  {  UBj&T^j  
  return l(t) = r(t); h^qZi@L  
} F u^j- Io  
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。 b62B|0i  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 -meY[!"X  
lKQevoy'  
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 Iu~<Y(8^q#  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 5o>*a>27,A  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 vF pKkS343  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Ewq@>$_!  
最后的布局是: wHQ$xO;vD'  
                Add =au!rda  
              /   \ 3&5b!Y  
            Divide   5 I{WP:]"Yf  
            /   \ D/ sYH0.V$  
          _1     3 l?rLadvc  
似乎一切都解决了?不。 | 5:2?S2R  
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。 _dz ZS(7M6  
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。 }p)Hw2  
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: >SL mlK  
NP.i,H  
template < typename Right > C984Ee  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const W[a"&,okqO  
Right & rt) const '6e4rn{  
  { )G?\{n-  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 98O]tL+k/u  
} GCiG50Z=  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 U6*[}Ww  
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。 ' (XB|5  
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。 /V`SJ"  
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。 L6i|5 P  
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。 9wGsHf8]  
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? Eu "8IM!%-  
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: jpS$5Ct  
]];pWlo!  
template < class Action > {:VK}w  
class picker : public Action JC-> eY"O2  
  { :).NA ]  
public : h(~/JW[  
picker( const Action & act) : Action(act) {} )"hd"  
  // all the operator overloaded -y|']I^ &  
} ; ={ -kQq  
44B D2`nF  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 XqUQ{^;aI  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: dT% eq7=  
BBGub?(dR  
template < typename Right > s]0 J'UN  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const mCk_c  
  { Hm!"%  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ;~djbo0,X  
} Uf ]$I`T#  
<H-kR\HF  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > MMC$c=4"  
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。 ai1;v@1  
G3+e5/0  
template < typename T >   struct picker_maker 89GW!  
  { S;gy:n!t  
typedef picker < constant_t < T >   > result; |2n*Ds'  
} ; im9EV|;  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > WAR!#E#J7  
  { $'_Q@ZBq  
typedef picker < T > result; *i#N50k*j'  
} ; cn/&QA"  
~6Fh,S1?  
下面总的结构就有了: Q&w_kz.  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 &~/g[\Y  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 2RF3pIFrm  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 L kl E,W  
至此链式操作完美实现。 f(eXny@Y  
';8 ,RTe  
X[H.t$w5A  
七. 问题3 7-n HPDp'  
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。 3`vKEThY)  
K@%T5M4j  
template < typename T1, typename T2 > dY0W=,X$7T  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5pDE!6gQ  
  { );}M"W8  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); y= f.;  
} ?E V^H-rr  
@lWNSf  
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: x|Pz24yP9  
IemhHf ^l  
template < typename T1, typename T2 >  4q7H  
struct result_2 B[EOz\?=m  
  { ;r~1TUKb  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Rx"+i0  
} ; $6J22m!S4n  
Z:>3AJuS_  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? | Z2_W/  
这个差事就留给了holder自己。 `8O Bw  
    bpU> (j  
cZF|oZ6<  
template < int Order > @4Bl&(3S  
class holder; Xf#;`*5  
template <> KWD{_h{R  
class holder < 1 > yHC[8l8%  
  { .E+O,@?<  
public : l59 N0G  
template < typename T > "M/) LXn:0  
  struct result_1 cC/32SmY4  
  { sq(5k+y*J  
  typedef T & result; dMsS OP0E  
} ; Bsg^[~jWJu  
template < typename T1, typename T2 > "q=ss:(  
  struct result_2 ?SO!INJ  
  { 8%YyxoCH  
  typedef T1 & result; M=ag\1S&ZF  
} ;  "$J5cco  
template < typename T > Yy]TU} PY  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const yi~]}M  
  { A& B|n!;b  
  return (T & )r; 3X;>cv#B  
} _%Xp2`m  
template < typename T1, typename T2 > -zJ V(`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const *,:2O&P  
  { m;rr7{7X  
  return (T1 & )r1; 8tv4_Lbx  
} X 5}=|%Y  
} ; )CE]s)6+2  
5bXpj86mY  
template <> W)D?8*  
class holder < 2 > B<-("P(q  
  { )eZ}Kt+  
public : H<q|je}e  
template < typename T > I9aiAD0s  
  struct result_1 !t~tIJ>6  
  { V9Mr&8{S4  
  typedef T & result; +_*NY~  
} ; ]3='TN8aQF  
template < typename T1, typename T2 > h@1/  
  struct result_2 M[O22wFs  
  { fJ _MuAv  
  typedef T2 & result; R<Mp$K^b  
} ; {: _*P TVk  
template < typename T > 3kUb cm  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 'WmjQsf  
  { NKB["+S<  
  return (T & )r; l qh:c  
} B=^M& {  
template < typename T1, typename T2 > hS &H*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const g@M5_I(W  
  { <3N\OV2  
  return (T2 & )r2; j x< <h _j  
} rwW"B  
} ; %`$:/3P$U  
#?D[WTV  
>d"\  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 i?@7>Ca  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Evg#sPu\  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: QQ{*j7i)  
{g1R?W\LZ  
return l(i, j) = r(i, j); :(/1,]bF  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) L>WxAeyu1K  
Bfdfw +  
  return ( int & )i; >$CNR*}@  
  return ( int & )j; *sB'D+-/  
最后执行i = j; +lFBH(o]X  
可见,参数被正确的选择了。 cp~6\F;c  
HA}q.L]#  
?z-nY,'^uq  
DoO ;VF  
f>cUdEPBb  
八. 中期总结 |?^N@  
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: *KiY+_8>  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ;*FY+jM  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 |9$C%@8  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor - "2 t^ Q  
%" mki>  
2sG1Hox  
U+4[w`a}  
]goV Q'Y  
4, Vx3QFZ  
九. 简化 =s'H o  
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。 {|<r7K1<  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 #n.v#FyNx  
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: IQ~Anp^R  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 8::y5Yv]  
  +-*/&|^等 Lp}V 94xT  
2. 返回引用。 D,FgX/&i/  
  =,各种复合赋值等 .-MJ5d:  
3. 返回固定类型。 jw\4`NZ]  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) +"WNG  
4. 原样返回。 A(BjU:D(Oj  
  operator, ?aBAmyxm  
5. 返回解引用的类型。 [5-Ik T0  
  operator*(单目) g26_#4 P  
6. 返回地址。  vmfFR  
  operator&(单目) [4B (rra  
7. 下表访问返回类型。 vfhoN]v  
  operator[] $/JXI?K  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 :nqDX  
  operator<<和operator>> /RhM6N  
jY/(kA]}  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 u| "YS-dH  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: `O.pT{Lf  
.),9a,  
template < typename Left > 'zMmJl}\vd  
struct value_return j1+I_   
  { XS^du{ai  
template < typename T > V8o, e  
  struct result_1 {IBbN05 ;  
  { (~F}O  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; :*|So5fs  
} ; ;BWWafZ  
}lJ|nl`c  
template < typename T1, typename T2 > eDNY|}$}v  
  struct result_2 HJ"sK5Q  
  { "iK'O =M  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 0lYP!\J3]%  
} ; |rhB@k  
} ; i^ILo,Q  
&,l7wK  
)M[FPJP}  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 9T`YHA'g  
zI(uexxPqd  
下面我们来剥离functor中的operator() Ly v"2P  
首先operator里面的代码全是下面的形式: @RoU   
mN R}%s  
return l(t) op r(t) g}9heR  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) [6.<#_~{  
return op l(t) ) 54cG  
return op l(t1, t2) r<P?F  
return l(t) op &js$qgY  
return l(t1, t2) op 7+[L6q/K  
return l(t)[r(t)] YLSDJ$K6  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] /9P7;1?  
_wW"Tn]  
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: $mf6!p4  
单目: return f(l(t), r(t)); ci 22fw0  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); m<cv3dbZo  
双目: return f(l(t)); F<2gM#jLB  
return f(l(t1, t2)); O0pXHXSAL  
下面就是f的实现,以operator/为例 *8%uXkMm  
iQCs 8hIR  
struct meta_divide  _qt  
  { OMYbCy^  
template < typename T1, typename T2 > NW21{}=4  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) )B~{G\jS  
  { f|s,%AU"i  
  return t1 / t2; ^QHgc_oDm  
} pMUUF5  
} ; y=SpIbn{  
Y~lOkH[z  
这个工作可以让宏来做: UK@hnQU8`  
EW]8k@&g  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 6Ol)SQE,  
template < typename T1, typename T2 > \ !@+4&B=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ~_-+Q=3  
以后可以直接用 w0<1=;_%  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) =1O;,8`  
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 ;1TQr3w  
(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。。。) O4a~(*f  
a][Tb0Ox  
[Mv'*.7  
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 j zZEP4  
HGj[\kU~  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ?#ywUEY* i  
class unary_op : public Rettype $V_w4!:Q  
  { $B%3#-  
    Left l; AX )dZdd  
public : BBl9<ne$  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Fj <a;oV  
9Z3Y,`R,  
template < typename T > x:]_z.5  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const H3ob 8+J  
      { @_;vE(!5  
      return FuncType::execute(l(t)); np7!y U  
    } 7#26Smv  
^7$Q"  
    template < typename T1, typename T2 > GN|xd+O_  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2>Kn'p  
      { q\fai^_  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); #CB`7 }jq  
    } ;,B $lgF  
} ; 0qN?4h)7  
a)/ }T  
h61BIc@>  
同样还可以申明一个binary_op U owbk:  
GM@0$  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ;|Rrtf9  
class binary_op : public Rettype )OQih+#?W  
  { $*+UX   
    Left l; 6bbzgULl  
Right r; [Ue"#w  
public : :&O6Y-/B  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} @Y&(1Wl  
&=-{adm  
template < typename T > G\r>3Ys  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const t@BhosR-  
      { c 9zMI  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); k3e?:t 9  
    } rPJbbV",+^  
z"{Ji{>%=  
    template < typename T1, typename T2 > r5!Sps3B  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const w"E.Va  
      { ?)/&tk9.n  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); \ 3l3,VYH  
    } <\\,L@  
} ; t hQ)J|1  
T`Qg+Q$  
R"JT+m  
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 (V8lmp-F  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 {F*81q\  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Q$^Kf]pD  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 fq[,9lK  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 9m2Yrj93  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 )^Md ^\?  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 "3uPK$  
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) SBG.t:  
下面是修改过的unary_op Lq5Eu$;r  
zT _[pa)O`  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 77zDHq=  
class unary_op 4jz2x #T  
  { X>s'_F?  
Left l; ! d" i  
  8$6^S{M3  
public : !K_ ke h  
7|pF (sb0  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} EY.Z.gMZI(  
@ u2 P&|:{  
template < typename T > |(UkI?V  
  struct result_1 !XrnD#  
  { w 8oIq*  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; L t.Vo  
} ; /AUXO]  
`F' >NNY  
template < typename T1, typename T2 > !>QD42  
  struct result_2 |),3`*N  
  { pU5t,  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; /m+\oZ ]d  
} ; WB>M7MI%  
^CQVqa${]  
template < typename T1, typename T2 > c *]6>50  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const B)(ZRH  
  { m<e-XT  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2));  Qf(mn8  
} TmO3hKaP  
t(.xEl;Ma  
template < typename T > OLgW .j:Ag  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \y0uGnmCj  
  { *D$Hd">X  
  return OpClass::execute(lt(t)); *lws7R  
} d^ YM@>%  
|a[Id  
} ; FaE,rzn)iD  
LuUfdzH  
2ID]it\5  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug #MI4 `FZ  
好啦,现在才真正完美了。 t"L-9kCM  
现在在picker里面就可以这么添加了: e8ZMB$byP  
*u`[2xmuYf  
template < typename Right > o+.LG($+U  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const bpWEF b'f  
  { 6. 6g9  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); p:8&&v~I  
} Y1h)0_0  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 x5)YZ~5  
f<aJiVP  
^SH8*7l7  
BjyGk+A   
1me16 5y<B  
十. bind )]a{cczL"  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 sT|FgB  
先来分析一下一段例子 %Ut7%obpi  
gls %<A{C  
'-5Q>d~&h  
int foo( int x, int y) { return x - y;} *#2]`G)  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ;/]v mgl2  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 9H4NvB{  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 7Eett)4  
我们来写个简单的。 Vy giR|f-  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: kw Iw=8q~  
对于函数对象类的版本: exQU  
6YeEr!zt%  
template < typename Func > l^*'W(%  
struct functor_trait gx)!0n;  
  {  W .t`  
typedef typename Func::result_type result_type; @z1Yj"^Pm  
} ; yw9)^JU8"  
对于无参数函数的版本: BVk&TGa;[$  
/MUa b*h  
template < typename Ret > @z!|HLD+  
struct functor_trait < Ret ( * )() > :CJ]^v   
  { |Q)c{9sD  
typedef Ret result_type; l;C00ZBOc  
} ; Xitsb f=Gg  
对于单参数函数的版本: M@b:~mI[sw  
gnPu{-Ec*  
template < typename Ret, typename V1 > _9Zwg+oO[  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > eURj'8o),  
  { :_y}8am;H~  
typedef Ret result_type; C VyE5w  
} ; vw/L|b7G  
对于双参数函数的版本: [Q5>4WY  
tEXY>=  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 3Bk_4n  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > FV->226o%  
  { #nOS7Q#uW  
typedef Ret result_type; SZ[ ,(h  
} ; Fs,#d%4@%  
等等。。。 &n)=OConge  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ^YLk&A)X  
g~i%*u,Y<  
template < typename Func > +jPs0?}s  
struct func_return Z*Fxr;)d  
  { zJ2dPp~u  
template < typename T > sAG#M\A6  
  struct result_1 9nrH 6]  
  { LyB &u( )  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; AQH\ ;L  
} ; 97%S{_2m/  
dq&N;kk |  
template < typename T1, typename T2 > ^t'mfG|DV  
  struct result_2 ogrh"  
  { n%J {Tcn6  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; bm+ #OI  
} ; E0Y>2HOuL  
} ; O*8 .kqlgt  
^mA^7jB  
G(~ s(r{%I  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 L93&.d@m9  
muc>4!Q  
template < typename Func, typename aPicker > Pq@%MF]5  
class binder_1 ~RRp5x _  
  { bvK fxAih  
Func fn; _4]GP3`  
aPicker pk; e{"r3*  
public : mjwh40x.o  
O"D0+BK79e  
template < typename T > >8*J ;(:W  
  struct result_1 A+:X  
  { !X5~!b^*  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; P'dH*}H  
} ; Q,.[y"m9Y.  
dF?:&oP]  
template < typename T1, typename T2 > !BocF<UE  
  struct result_2 nF8|*}w  
  { 9mEt**s Ur  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ^s_BY+#  
} ; ?%RN? O(  
VX!UT=;  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} E9]/sFA-]  
ZT \=:X*e  
template < typename T > "5+x6/9b  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tocZO  
  { y$f{P:!"{3  
  return fn(pk(t)); xM dbS4&!  
} :UMtknV  
template < typename T1, typename T2 > oY#62&wk4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |N{?LKR %  
  { d'4^c,d  
  return fn(pk(t1, t2)); eiNF?](3O  
} ]W-7 U_  
} ; uTemAIp $u  
COF_a%  
VOj{&O2c  
一目了然不是么? l Wa4X#~.  
最后实现bind K|n$-WDG}  
^WZcM#~TL  
`pHlGbrW  
template < typename Func, typename aPicker > ^,?dk![1Cv  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) QL<uQ`>(  
  {  o IUjd  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); bR6g^Yf  
} -27uh  
ranLHm.nB  
2个以上参数的bind可以同理实现。 VeJM=s.y7  
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。 w}OJ2^  
~(BvI zzD  
十一. phoenix Kn WjP21  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: !yo/ F& 6  
L7_qs+  
for_each(v.begin(), v.end(), 1qR[& =/  
( dFu<h   
do_ ~s :M l  
[ ~F</ s.  
  cout << _1 <<   " , " DH#n7s'b  
] $qoh0$  
.while_( -- _1), |\1!*Qp  
cout << var( " \n " ) cZ!%#A z  
) k3-'!dW<  
); ;oKN8vI#7  
&I&:  
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: Ac0^`  
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 `*A!vO8  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 5BL4VGwJ  
那么我们就照着这个思路来实现吧: *bl*R';  
$*%ipD}f  
HF3W,eaqK  
template < typename Cond, typename Actor > b V)mO@N~w  
class do_while xHA6  
  { aaN|g{pX  
Cond cd; w4:  
Actor act; 7 +RsZu  
public : -|?I'~[#(  
template < typename T > ux[h\Tp  
  struct result_1 qhKW6v  
  { B{#*PAK=  
  typedef int result_type; Q: H`TSR]  
} ; bJ[{[|yEd  
G lz0`z  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} {HJzhIgCf  
}`O_  
template < typename T > }mz6z<pJ_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ou r$Ka31  
  { k *a?Ey$  
  do e~Oge  
    { M@G <I]\  
  act(t); ^yO+-A2zC  
  } h)W?8XdM  
  while (cd(t)); (XQBBt  
  return   0 ; [hLSK-K 9  
} )zFPf]gz  
} ; &8l"Dl  
j^t#>tZS  
Mw0Kg9M  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). z,6X{=  
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。 6D[m}/?Uy  
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。 u afSz@`  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 X=:|v<E   
下面就是产生这个functor的类: xKilTh_.6  
-,M*j|   
xq?9w$  
template < typename Actor > _I("k:E7  
class do_while_actor ]BY^.!Y  
  { H nKO  
Actor act; uxGY/Zf  
public : 7e{w)m:A  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 5hVp2 w-  
,a:!"Z^ f  
template < typename Cond > \S[7-:Lu^  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; &rTOJ 1)V}  
} ; C^}2::Qu  
To x{Sk3L  
#].n0[  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 R]0p L   
最后,是那个do_ YLr<^G-v  
aV^wTs#2I  
*, /ADtL  
class do_while_invoker a/9R~DwN  
  { ?w{lC,  
public : ~1x,m.f8  
template < typename Actor > cULASS`,  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Y9b|lP7!  
  { 3GH@|id  
  return do_while_actor < Actor > (act); wVI 1sR  
} s Zan.Kc#  
} do_; ; TaR1e0  
24ojjxz+  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? K$S:V=y%r7  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 }y<p_dZI  
最后来说说怎么处理break和continue SF$]{ X  
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。 - P;_j,~U  
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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