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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda J;4x-R$W  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 P]gksts9f.  
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, j J6Yz  
@sv==|h  
H S/ 1z  
Tyt:Abym=  
  class filler g9(zJ  
  { 4Z>hP]7  
public : q/ -8sO}q  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} }7YDe'5V  
} ; -Qx:-,.a  
50% |9D0?Y  
0:UK)t)3I  
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: =0 W`tx  
'bp*hqG[  
B~oSKM%8R  
HVaWv].  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); N+)4]ir>  
^~}|X%q3  
^/\OS@CT\  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 px5~D(N  
l4u@0;6P  
V!G&Aen  
-G&>b D  
二. 战前分析 }LQ*vD-Jj  
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。 Q >[*Y/`I  
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 i>6SY83B}  
rks+\e}^Z  
Q#P=t83  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); qR0V\OtgY~  
  /* --------------------------------------------- */ $~c?qU  
vector < int *> vp( 10 ); 3?I^D /K^  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); x' *,~u  
/* --------------------------------------------- */ %J4]T35^2  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); f2Frb  
/* --------------------------------------------- */ bf2R15|t5`  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); xExy?5H7  
  /* --------------------------------------------- */ q+2yp&zF  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); )\_xB_K\  
/* --------------------------------------------- */ f%9EZ+OP  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); I$0JAy  
/9dV!u!;  
epa)ctS9  
6dTq&GZ\  
看了之后,我们可以思考一些问题: F4X/ )$Dk  
1._1, _2是什么? aVvi_cau  
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。 :0>wm@qCQ  
2._1 = 1是在做什么? eCdx(4(\a  
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。 8[5%l7's  
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。 G3&ES3L  
/G`&k{SiK  
TuY{c%qQ:  
三. 动工 8}h ^Frh  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ElAJR4'{*i  
_`Ey),c_  
b1{~j]"$L  
ep<Ad  
template < typename T > ~J!a?]  
class assignment H4 Y7p  
  { pW O-YZ#+  
T value; XPXC7_fV  
public : |o~<Ti6]  
assignment( const T & v) : value(v) {} I$0`U;Xd  
template < typename T2 > V[,/Hw~d%  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } XP5q4BM  
} ; |#R;pEn  
I=&5mg=m  
5:9Ay ?  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 G;615p1  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment XG<J'3  
||hy+f[A  
Pgf$GXE  
]+)z}lr8 C  
  class holder w<j6ln+nM  
  { >=^g%K$L6J  
public : !JUXq  
template < typename T > 0:Js{$ZL4  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const =%Gecj  
  { 1iaNb[:QX  
  return assignment < T > (t); $=iz&{9  
} W-=~Afy  
} ; CU6rw+Vax  
Nt67Ye3;  
&9PzBc  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ttLC hL  
e%x$Cb:znn  
  static holder _1; hF+YZU]rT  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 )z3mS2  
'mpY2|]\$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); S+|aCRS  
而不用手动写一个函数对象。 eJE?H]  
/fA:Fnv  
)=9\6zXS  
*kgbcUf8  
四. 问题分析 4 *He<2g  
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。 A)040n  
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。 -x3QgDno  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 82Nh;5T r  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 W5$jIQ}Bw  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 M]jzbJ3Q  
ko im@B  
五. 问题1:一致性 p}uL%:Vr  
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?| ")ow,r^"  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 :~:(49l  
e x $d~  
struct holder V;=SncUb  
  { nE]R0|4h  
  // gTW(2?xYf  
  template < typename T > vb9G_Pfz  
T &   operator ()( const T & r) const >~TLgq*  
  { XIJ>\ RF  
  return (T & )r; -:pLlN-f  
} itX<!  
} ; Mz40([{  
D!J ("~[3  
这样的话assignment也必须相应改动: 9g J`H'  
mY(~94{d  
template < typename Left, typename Right > PPDm*,T.  
class assignment /4w&! $M-  
  { {qx}f^WV  
Left l; +q) ^pCC  
Right r; (BMFGyE3  
public : Cf<i"   
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ~c! XQJ  
template < typename T2 > p8[Z/]p  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } U;;vNzcn  
} ; n0O- Bxhl  
0Vh|UJ'&7  
同时,holder的operator=也需要改动: + ?*,J=/  
JmWN/mx  
template < typename T > lj@c"Yrk  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const LEc%BQx  
  { 1 W2AE?  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Nk86Y2h  
} z^{VqC*o+  
H1 n`A#6?  
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。 mcb0%  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Z)|*mJ  
E$4\Yc)(AL  
return l(rhs) = r; h?bm1e5kE  
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。 50l=B]M  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: TaG'?  
[#)-F_S  
template < typename Tp > |6"zIHvtc  
class constant_t D"bLJ j/!  
  { DWHl,w;[z`  
  const Tp t; A 99 .b  
public : +x-n,!(  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} IBQmm(+v  
template < typename T > Ts|&_|  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const B:&/*HU  
  { H;G*tje/M  
  return t; 5=., a5  
} wB?;3lTS  
} ; \.9-:\'(  
%z`bu2  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 <{3VK  
下面就可以修改holder的operator=了 :I+%v  
fHb0pp\[.  
template < typename T > Y=x]'3}^  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 7zgU>$i  
  { .^l;3*X@  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); or]8;eQ?  
} ?%iAkV  
&( b\jyf  
同时也要修改assignment的operator() wP+wA}SN  
BB|w-W=Kd  
template < typename T2 > + 3aAL&  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ^WVH z;  
现在代码看起来就很一致了。 PC7U&*x@  
*'QD!Tc  
六. 问题2:链式操作 @Ej{sC!0T  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 i.)k V B  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 #Ji&.T^U/  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ] GJIrtS4  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 71@V|$Dy  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct +smPR  
+K; X$kB  
template < typename T > teg LGp@_  
struct result_1 RnIL>Akp  
  { n>+M4Zb  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; n3g3(} Q0  
} ; G;yf]xFd  
-SlLX\>p  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 0V}%'Ec<e  
L/F!Y%=;[  
template < typename T > ql2>C.k3L  
struct   ref 2Af1-z^^K  
  { 3EI$tP@4  
typedef T & reference; wg<DV!GZ  
} ; H`9E_[  
template < typename T > Wepa;  
struct   ref < T &> E/Q[J.$o  
  { :&/'rMi<T  
typedef T & reference; ,~hvFTJI  
} ; &+xNR2";  
"/(J*)%{  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: |/Ggsfmby  
(VI4kRj  
template < typename T > *A@~!@XE4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const /Pxt f~$  
  { *=$Jv1"Q +  
  return l(t) = r(t); bsmZR(EnU  
} Cz+`C9#  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 }~:`9PV)Z%  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 N*f?A$u/I  
{<v?Z_!68  
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 `&LPqb  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: l <Tkg9  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 =d!3_IZ  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 -L NJ*?b  
最后的布局是: quTM|>=_R  
                Add & VJ+X|Z  
              /   \ [W ,Ej  
            Divide   5 i ?%;s5<  
            /   \ d!D#:l3;  
          _1     3 >KNiMW^V  
似乎一切都解决了?不。 ]t=m  
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。 LS}u6\(  
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。 5hr$tkk L  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: MXh0a@*]  
K63OjR >H  
template < typename Right > &u&/t?  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const c/jU+,_g  
Right & rt) const "iMuA  
  { %d c=Q SL  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); +g(>]!swb  
} [d`J2^z}  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 @>}!g9c  
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。 CCNrjaA  
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。 E].hoq7WiB  
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。 Bk_23ygO_  
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。 j_H9l,V  
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? )>QpR8 G-  
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: ^RAst1q7  
<'>c`80@\*  
template < class Action > v,I4ozDx  
class picker : public Action ve49m%NQ  
  { bJ4})P&  
public : E z?O gE{  
picker( const Action & act) : Action(act) {} I q]+O Q  
  // all the operator overloaded -y|>#`T/  
} ; )"/.2S;  
v-B{7 ~=#Z  
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。 mSm:>hBd  
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: 8oK*NB29  
?1T)cd*  
template < typename Right > j^;f {0f  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const oCg|* c|+  
  { JfGU3d*c  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); -GJ~xcf0  
} ~2PD%+e7]  
0/5 a3-3{  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ++w7jVi9  
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。  ?12[8   
^hr^f;N  
template < typename T >   struct picker_maker XD%@Y~>+  
  { mM0VUSy  
typedef picker < constant_t < T >   > result; OyH>N/  
} ; $REz {xgA=  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ^SM>bJ1Z_  
  { f^Sl(^f  
typedef picker < T > result; ~Ap.#VIc'  
} ; \5M1;  
aO)Cq5  
下面总的结构就有了: @`xR1pXQ  
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。 6|:K1bI)  
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。 #J~   
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 bWWZGl9  
至此链式操作完美实现。 fm]mqO  
I!1|);li  
_zt)c!  
七. 问题3 OIJNOuI  
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。  PgI H(  
Iz^h| n  
template < typename T1, typename T2 > 6i'GM`>w  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const dD YD6  
  { Y\75cfD  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); TS4Yzq,f  
} lt08 E2p9  
^%ZbjJ7|j  
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: dyWj+N5(  
q>|&u  
template < typename T1, typename T2 > "QSmxr  
struct result_2 " b3-'/ &  
  { WN#S%G:Q)  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; U/}YpLgdD  
} ; 8uAA6h+  
=Ot|d #_  
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? =D;n#n7  
这个差事就留给了holder自己。 +*uaB  
    9UDanj P  
\.ukZqB3 0  
template < int Order > 8k +^jj  
class holder; |ht:_l 8  
template <> 7md,!|m  
class holder < 1 > gZq _BY_U  
  { h'lqj0  
public : |2ImitN0  
template < typename T > ['m7Wry  
  struct result_1 jRiXN %  
  { #No3}O;"g  
  typedef T & result; XM1; >#kz  
} ; UOIB}ut V  
template < typename T1, typename T2 > 56w uk [)  
  struct result_2 W {A4*{  
  { J4?i\wD:  
  typedef T1 & result; M h"X9-Ot  
} ; #{_iNra9  
template < typename T > )iX2r{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const #ZkT![ `  
  { !,lk>j.V  
  return (T & )r; 9]C%2!Ur,  
} B/O0 ~y!n  
template < typename T1, typename T2 > AjVX  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const e dTFk$0  
  { a\-AGG{2/X  
  return (T1 & )r1; :A7\eN5  
} dJv2tVm&'  
} ; ?}RPn f  
+>3jMs~&  
template <> [s4|+  
class holder < 2 > tn{YIp   
  { :a/l9 m(  
public : ; DXsPpZC  
template < typename T > xO[V>Ud  
  struct result_1  T<oDLJA\  
  { R_^0Un([  
  typedef T & result; +Jm~Um!  
} ; NC%96gfD  
template < typename T1, typename T2 > 60TM!\  
  struct result_2 zfrNM9C  
  { }1 ,\ *)5  
  typedef T2 & result; .^dtdFZ8,  
} ; \&_pI2X  
template < typename T > po\(O8#5U  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 2cEvsvw>  
  { k?Kt*T  
  return (T & )r; 7Q^p|;~a  
} brCXimG&jo  
template < typename T1, typename T2 > t!-\:8n  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const {o SdVRI  
  { 6l'J!4*qY  
  return (T2 & )r2; U ,NGV0  
} fUMjLA|*I<  
} ; nz|6CP  
&@K6;T  
b)eoFc)lc  
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> >。 1etT."  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 9(3]t}J5 d  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ZIN1y;dJ  
,eGguNA9  
return l(i, j) = r(i, j); GKc?  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 7KesfH?  
u*f`\vs  
  return ( int & )i; /W GD7\G'8  
  return ( int & )j; |LW5dtQ  
最后执行i = j; [tT_ z<e`  
可见,参数被正确的选择了。 yh2)Pc[  
S B~opN  
-Uan.#~S  
 5@DCo  
Mw3$QRM  
八. 中期总结 fMIRr5  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: in K]+H]{  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 + -uQ] ^n  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 <6Y|vEo!N  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor _\=x A6!  
)DmydyQ'  
CBO*2?]s  
",l6-<s  
!Q WNHL  
7t+d+sQ-l  
九. 简化 mPU}]1*p  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。  svx7  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 AR!v%Z49i  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: NE.h/+4  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。  v%$l(  
  +-*/&|^等 OK)>QGl  
2. 返回引用。 ,m[XeI  
  =,各种复合赋值等 &?@[bD'T  
3. 返回固定类型。 #|K{txC   
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) e^em^1H( %  
4. 原样返回。 X::@2{-@y  
  operator, \=D+7'3  
5. 返回解引用的类型。 +oh|r'~  
  operator*(单目) Nyt*mbd5 {  
6. 返回地址。 k-H6c  
  operator&(单目) [;yKbw!C  
7. 下表访问返回类型。 {+zG.1o^  
  operator[] _CPj] m{  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 [O<F`u"a  
  operator<<和operator>> oP`:NCj\9  
<THw l/a  
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。 Mq#m;v$E  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: @  R[K8  
`*cqT  
template < typename Left > j85B{Mab&  
struct value_return FShUw+y  
  { w[F})u]E  
template < typename T > v-N4&9)%9  
  struct result_1 O}%E SAB  
  { !ui t  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; JNY?] |=  
} ; tmOy"mq67  
*xJ]e.  
template < typename T1, typename T2 > l9C `:g  
  struct result_2 gyq6LRb  
  { CuK>1_Dq  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Fm=jgt3wv8  
} ; cHt4L]n8n  
} ; kQe<a1 8  
%3*|Su%uC  
\?oT.z5VG&  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait z Ohv>a  
w+"E{#N  
下面我们来剥离functor中的operator() w>8HS+  
首先operator里面的代码全是下面的形式: c0Bqm  
2<9K}Of  
return l(t) op r(t) z{&Av  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ZJW8S  
return op l(t) uB^"A ;0v  
return op l(t1, t2) %19~9Tw  
return l(t) op  pdm(7^  
return l(t1, t2) op ,}\LC;31,  
return l(t)[r(t)] n-2!<`UFX  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] tH&eKM4G  
[<5/s$,i  
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: yZ 7)|j  
单目: return f(l(t), r(t)); Vpp$yM&?  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); dH.Fb/7f  
双目: return f(l(t)); w_o+;B|I  
return f(l(t1, t2)); bl&9O  
下面就是f的实现,以operator/为例 hxj\  
&"W gO!pzD  
struct meta_divide P5h*RV>oS  
  { X31%T"  
template < typename T1, typename T2 > 0C.5Qx   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) sxA]o|  
  { \pkK >R  
  return t1 / t2; cuH5f}oc  
} 2q]ZI  
} ; Zyr| J!VF  
n-SO201[*  
这个工作可以让宏来做: BriL ^]  
rz,,ku4qt  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ :%33m'EV}  
template < typename T1, typename T2 > \ @GD $KR9  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ?*$uj(  
以后可以直接用 {ZSAPq4)L  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) bDIhI}P  
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 yUf`L=C:  
(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。。。) b$0;fEvIJn  
?]bx]Y;  
ZbVn"he  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ={v(me0ZPb  
}5n\us  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^V1\boo=  
class unary_op : public Rettype g]JRAM  
  { 8RuW[T?  
    Left l; TghT{h@  
public : <$hv{a  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 4YI6&  
c%O97J.5b  
template < typename T > aCH;l~+U  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const c$)>$&([  
      { !( +M  
      return FuncType::execute(l(t)); ]mi\Y"RO  
    } cAGM|%  
^`M%g2x  
    template < typename T1, typename T2 > -xLK/QAL  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l" ~ CAw;  
      { L4T\mP7D7*  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); |A,.mOT  
    } Jw}&[  
} ; fQ"Vx!  
0}`.Z03fy  
[ _ `yy  
同样还可以申明一个binary_op !-n* ]C  
3?<A]"X.  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > }6pr.-J  
class binary_op : public Rettype qc.TYp  
  { !5h-$;  
    Left l; 'AWWdz  
Right r; i;/;zG^=_  
public : }eA ) m  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} =O"l/\c^  
Drf Au  
template < typename T > #@w/S:KbJt  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A'uaR?  
      { /=l!F'  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); l&e{GHz  
    } O(-6Zqk8Q  
ZU0*iA  
    template < typename T1, typename T2 > nj00g>:>  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /&G|.Cx  
      { LttA8hf5q?  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); yK9EHJ$  
    } E_$nsM8?  
} ; ~ArRD-_t  
a%a0/!U[  
>dgq2ok!u  
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 zsd<0^ p\{  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 7&HcrkP]  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) v5e*R8/  
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。 TG8U=9qt  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! m5] a  
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。。。 *kZH~]  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 (4RtoYWW  
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) tI^[|@,  
下面是修改过的unary_op pRxVsOb  
FIAmAZH}_  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > % jf|efxo  
class unary_op 7rbw_m`12-  
  { 'byTM?Sp{  
Left l; (RrC<5"  
  o(> #}[N}  
public : 1ljcbD)T;  
!B#lZjW#  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} uTz>I'f  
{*g{9`   
template < typename T > {,6J*v"o  
  struct result_1 P_mP ^L  
  { `-cw[@uD  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; x[)]u8^A  
} ; (nBh6u*  
"X!1^)W -8  
template < typename T1, typename T2 > UUbO\_&y  
  struct result_2 D%?9[Qb  
  { ~#VDJ[Z  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; P*}aeu&lnD  
} ; [g: cG  
2*cc26o  
template < typename T1, typename T2 > #u+qV!4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const s:_j,/H0A}  
  { g] ]6)nT  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 2h]CZD4  
} [4bE"u  
W?!rqo2SP  
template < typename T > K5^zu`19  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ez%:>r4  
  { 9M1DE  
  return OpClass::execute(lt(t)); ~ Al3Dv9x  
} .q:6F*,1M  
 @e\ @EW  
} ; _\,lv \u  
[h&s<<# D  
c=?6`m,"M  
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 i| ,}y`C#  
好啦,现在才真正完美了。 vF~q".imC  
现在在picker里面就可以这么添加了: Tj!\SbnA[  
5{iNR4sq  
template < typename Right > /[/{m]  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const <"3${'$k`  
  { lx2%=5+i;  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); -bSM]86  
} Pf?&ys6  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 CK|AXz+EN  
^5?|Dj  
car|&b  
p/7'r  
]mNsG0r6  
十. bind uTJ z"c`F  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 eLgq )  
先来分析一下一段例子 XDyo=A]  
gcO$T`  
& @_PY  
int foo( int x, int y) { return x - y;} nUX3a'R  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 |yp^T  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 )Spa F)N8  
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。 D^p)`*  
我们来写个简单的。 "cjD-4 2  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: " ;T a8  
对于函数对象类的版本: HFF rS%  
BNb_i H  
template < typename Func > ;.=0""-IF  
struct functor_trait jA~omX2A  
  { SdMLO6-  
typedef typename Func::result_type result_type; cH|J  
} ; 7i02M~*uS  
对于无参数函数的版本: '^7UcgugB  
'"LaaTTs  
template < typename Ret > &m9= q|;m  
struct functor_trait < Ret ( * )() > BXxJra/V  
  { xb9^WvV  
typedef Ret result_type; 4f ~q$Sf]<  
} ; l g ,%  
对于单参数函数的版本: kVt/Hhd9  
<HS{A$]  
template < typename Ret, typename V1 > MYz!zI  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > eAjR(\f>  
  { 63$`KG3  
typedef Ret result_type; 0jxXUWO  
} ; 55] MRv  
对于双参数函数的版本: u WdKG({][  
~q/~ u  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Qz2jV  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > jeA2y jAC  
  { C{G=Y[?oc  
typedef Ret result_type; 'IVC!uL,%  
} ; 0@E I@X;q  
等等。。。 SJ;{  Hg  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy _F4=+dT|  
2S[:mnK  
template < typename Func > @7Ln1v  
struct func_return >Lo'H}[pF  
  { M)wNu  
template < typename T > Q.V@Sawe5  
  struct result_1 d>#X+;-k  
  { g1y@z8Z{  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; yiH;fK+x  
} ; 4"iI3y~Gw  
K)Z~ iBRM  
template < typename T1, typename T2 > At[SkG}b  
  struct result_2 9oP  
  { a%6=sqxE  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; FLkZZ\  
} ; )?l7I*  
} ; Qn-nO_JL  
loBW#>  
QC] <`!  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 zJUT<%[U  
$`vXI%|.  
template < typename Func, typename aPicker > f8f3[O!x  
class binder_1 yw7bIcs|#b  
  { meThjCC  
Func fn; Z R~2Y?Wt9  
aPicker pk; 1sJz`+\  
public : #KHj.Vg  
B !rb*"[  
template < typename T > VtU2&  
  struct result_1 ^AZv4H*~  
  { P-yVc2YH  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; C+t|fSJ  
} ; Z3u6m0!  
XI`s M~'  
template < typename T1, typename T2 > 43,*.1;sz  
  struct result_2 el<[Ng[  
  { +J A\by  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; XC}2GHO<  
} ; !kh:zTP  
<9$Pl%:  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} qzZ;{>_f  
oGbh *  
template < typename T > "dYT>w  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <@4V G  
  { dEX67rUj;  
  return fn(pk(t)); am| 81)|a  
} 8QI+O`  
template < typename T1, typename T2 > dV*9bDkM/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @.G;dL.f{  
  { rCA0c8  
  return fn(pk(t1, t2)); ICG:4n(,  
} $t5>1G1j7  
} ; c7tO'`q$e  
c@j3L23B  
6vU%Y_n=y]  
一目了然不是么? ;{e'q?Y  
最后实现bind tm_\(  
 91fZ r  
F<*zL:-Z  
template < typename Func, typename aPicker > /:,}hy+U  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) QMDkkNK  
  { s~5rP:  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); \"5p )(  
} =dWq B&  
^0(D2:E  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ChNT; G<6$  
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。 \,!Qo*vj  
;vk>k0S  
十一. phoenix Ca/N'|}^  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ]4lC/ &nm  
<0Gk:NB,  
for_each(v.begin(), v.end(), -xyY6bxL  
( ybIqn0&[  
do_ Udjn.D  
[ jG#e% `'  
  cout << _1 <<   " , " ^ZBTd5t#  
] /}eb1o  
.while_( -- _1), %hz5)  
cout << var( " \n " ) E429<LQI/  
) 3_{rXtT)'  
); &v:[+zw  
%qVD-Jln  
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: mMCd   
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 *d 4A3|  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 >Wd_?NaI  
那么我们就照着这个思路来实现吧: a:1$idj  
_vAc/_ N  
F"' (i  
template < typename Cond, typename Actor > T w1&<S  
class do_while '@^mesMG  
  { \r3SvBwhFv  
Cond cd; diKl}V#u  
Actor act; q$<VLrx  
public : "5\6`\/  
template < typename T > }/L#<n`Z  
  struct result_1 X LY>}r  
  { 4i"fHVp8  
  typedef int result_type; gmiLjI  
} ; C+Wa(K  
6r h#ATep  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} x-q_sZ^8  
+7y#c20  
template < typename T > &IG*;$c!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,OMdLXr  
  { ?MSV3uODb  
  do Jgq#m~M6  
    { 1T4#+kW&  
  act(t); b |ijkys  
  } rWN%j)#+  
  while (cd(t)); Vw&# Lo  
  return   0 ; )3 '8T>^<K  
} -O $!sFmY  
} ; *3fhVl=8^*  
pMf ?'l  
]#'& x%m  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ahN8IV=+Gm  
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。 ;[:IC^9fv  
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。 .k,,PuP  
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。 "z*?#&?,  
下面就是产生这个functor的类: 8 9maN  
Vf$$e)  
E>u U6#v  
template < typename Actor > VMu?mqEa  
class do_while_actor m mH xPd  
  { K}Q:L(SSr\  
Actor act; Fj`K$K?  
public : #9HX"<5  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} M>{*PHze0  
K d{o/R  
template < typename Cond > xi)$t#K"  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 7T(&DOGZ  
} ; Uu9I;q!|  
6|4ID"  
]L k- -\  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 e?KzT5j:  
最后,是那个do_ fY|[YPGO^  
\ #la8,+9  
Q$Sp'  
class do_while_invoker Qs<L$"L1  
  {  ;B{oGy.  
public : y#/P||PM  
template < typename Actor > {r#uD5NJ/  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const d@ ] N  
  { [<wpH0lNoy  
  return do_while_actor < Actor > (act); Ieh<|O,-C  
} UsdMCJ&G  
} do_; 5eM{>qr}  
`yC[Fn"E^  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? HNLr} Yj  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ~1nKL0C6u  
最后来说说怎么处理break和continue MieO1l  
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。 x-b}S1@  
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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