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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda fjqd16{Q  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 \[]4rXZN0  
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, kq> I?wg  
L1MG("R  
=<r1sqf  
XJA];9^  
  class filler Z1U@xQj  
  { I(qFIV+H R  
public : CE|rn8MB  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Lr*\LP6jx3  
} ; 8)YDUE%VH  
E g_ram`\R  
O0sLcuT$  
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: vSwRj<|CF  
[`!%u3  
O&@CT])8  
,3Aiz|v-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); a-NicjV#  
V=H:`n3k  
Bm +Ca:p%  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 +?6@%mW'  
!WTL:dk  
&& b;Wr  
xk s M e  
二. 战前分析 2k^'}7G%  
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。 {vp*m :K  
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 [G"Va_A8  
5Rae?* XH  
kTm}VTr 1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); C~04#z_$  
  /* --------------------------------------------- */ A(+%DZ  
vector < int *> vp( 10 ); gvFCsVv<{  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 7Q?^wx  
/* --------------------------------------------- */ a2eE!I  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); @jKB[S;JSn  
/* --------------------------------------------- */ &W*^&0AV  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); f%rZ2h)  
  /* --------------------------------------------- */ wotw nE  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); sA oxLI  
/* --------------------------------------------- */ BCh|^Pk  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ">vi=Tr  
HbJ^L:/  
9u%(9Ae  
H'&[kgnQ@  
看了之后,我们可以思考一些问题: /25Ay  
1._1, _2是什么? s133N?  
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。 0xfF  
2._1 = 1是在做什么? 5 &0qr$  
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。 <,y> W!  
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。 e s<  
XfN(7d0  
^95njE`>t`  
三. 动工 [gj>ey8T  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: @]Lu"h#u=  
mB"1QtD  
1o?uf,H7O  
0!M'z  
template < typename T > >+):eB L  
class assignment P=Su)c  
  { z#2n+hwE  
T value; R$;TX^r'o&  
public : )T^xDx  
assignment( const T & v) : value(v) {} i:1 @ vo  
template < typename T2 > ?@;#|^k9  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } PJ^qE| X  
} ; U_WO<uhC  
IRTD(7"oyp  
wZWAx  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 pj7v{H+  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 1:J+`mzpl  
z7TyS.z  
6w[EJ;=p_  
)W&{OMr  
  class holder W:K '2j  
  { PlCj<b1D:  
public : BAtjYPX'w  
template < typename T > jwP5pu  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ^!gq_x  
  { gU1Pb]]  
  return assignment < T > (t); l z-I[*bA  
} }Eh &'  
} ; O&,8X-Ix  
}_5R9w]"  
Udq!YXE0  
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: B<0Kl.V  
Sb(OG 6  
  static holder _1; h}kJ,n  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ;%;||?'v  
F~eY'~&H}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); -+0kay%  
而不用手动写一个函数对象。 ^b.#4i (v  
6[S IDOp*^  
"lSh 4X  
bc3`x1)\^  
四. 问题分析 `evF?t11X  
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。 &xUD (  
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。 ?'_6M4UKa  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 |gIE$rt-~W  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 fH$#vRcq  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 O8 SE)R~  
_ j`tR:  
五. 问题1:一致性 SZ}=~yoD(  
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?| v*%52_   
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ESYF4-d+  
V@[C=K  
struct holder :2K@{~8r  
  { ]qxl^Himq  
  // Dp!91NgB p  
  template < typename T > 2t PfIg  
T &   operator ()( const T & r) const {Ay dt8  
  { ~9E_L?TW*  
  return (T & )r; T^(> 8/O  
} L#zD4L  
} ; P-3f51Q  
=1@LMIi5x  
这样的话assignment也必须相应改动: EC 1|$Co  
Pc2!OQC'""  
template < typename Left, typename Right > UtP|<]{  
class assignment -Jw4z# /-  
  { : ^("L,AF  
Left l; M:b#">M  
Right r; 8;r#HtFM  
public : *0to,$ n  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} _{-[1-lN5_  
template < typename T2 > dDIR~ !T  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ]!&$&t8.  
} ; G]4Ca5;Z!N  
m(*rMO>_  
同时,holder的operator=也需要改动: n,2   
=^i K^)  
template < typename T > mEsb_3?#+  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ft$RF  
  { |`t 6lVO,Z  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); X%3?sH  
} {ywwJ  
uYWD.]X;[  
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。 +`_0tM1  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 oQObr  
O9ps?{g  
return l(rhs) = r; m\X\Xp~A  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 h<TZJCt  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: -Ep#q&\  
%,~?;JAj  
template < typename Tp > \2 e^x  
class constant_t `$ S&:Q,  
  { &Jc atI  
  const Tp t; -5 D<zP/  
public : %1.F;-GdsW  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} YO$D-  
template < typename T > f&mi nBU  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 1P*hC<  
  { kDMvTVd  
  return t; HE%/+mZN  
} bWAa: r  
} ; q\]X1N  
FK593z  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ?-vWNv  
下面就可以修改holder的operator=了 849,1n^  
C5Q!_x(  
template < typename T > )iQ^HZ  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 6]Is"3ca  
  { ^n(FO,8c  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); D2kmBZ3  
} #$x,PeG  
S`U8\KTi  
同时也要修改assignment的operator() 0B7G:X0  
 d]`6N  
template < typename T2 > L_RVHvA=M/  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } jr?/wtw  
现在代码看起来就很一致了。 HFZ'xp|3dn  
tVEe)QX  
六. 问题2:链式操作 {0Y6jk>I  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 $_E.D>5^%7  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。  ;Pt8\X  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 /HpM17   
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 +tT"  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ~x \uZ^:  
>&KH!:OX|  
template < typename T > Q(nTL WW  
struct result_1 q.`< q  
  { G rp{ .  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; C2"^YRN,  
} ; ZBK0`7#&EH  
H3<tsK=:  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 8O9^g4?  
8qg%>ZU4d  
template < typename T > Lo{wTYt:J  
struct   ref ,"(G  
  { t{jY@J T|  
typedef T & reference; b>OB}Is  
} ; w\o6G7  
template < typename T > = IRot  
struct   ref < T &> ! 6%?VJB|b  
  { LSou]{R  
typedef T & reference; RI&O@?+U  
} ; P'lnS&yA  
t-iXY0%&  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: -&>V.hi7  
Fm0d0j  
template < typename T > =wdh# {  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const R+Hu?Dv&F  
  { |p&EP2?T  
  return l(t) = r(t); LJ/He[r|[  
} S3ooG14Ls  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 eV|N@  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 "dX~J3$  
DOKe.k  
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 kg]6q T;Y  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: J 7R(X  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 UpGDLbf^  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 5MB`yRVv  
最后的布局是: I]v2-rB&-  
                Add (yq e 4  
              /   \ DJ,LQj  
            Divide   5 [g/D<g5O  
            /   \ z_ $c_J  
          _1     3 g2|Myz)  
似乎一切都解决了?不。 i"0Bc{cQ  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 5p[}<I{  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 QPDh!A3T  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: FpRYffT 9u  
 n?EgC8b9  
template < typename Right > #XDgvX >  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const =#V^t$  
Right & rt) const &< BBP n@\  
  { Kq3c Kp4  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); \dtiv&x  
} -<s Gu9  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 t^~vi'bB  
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。  @./h$]6  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 H~+A6g]T  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 ~i5YqH0  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 4f[%Bb  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 1l$Ei,9  
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: >9&31wA_  
1y'Y+1.<  
template < class Action > e Wux  
class picker : public Action ^~YT<cJ1h  
  { wsWFD xR  
public : (?r,pAc:  
picker( const Action & act) : Action(act) {} SV>tw`2  
  // all the operator overloaded =9jK\ T^  
} ; A9MM^j V8  
<giBL L!  
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。 10FiA;  
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: |:1{B1sqA  
13X}pnW  
template < typename Right > 7y'uZAF  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ^<CVQ8R7  
  { D!rPF)K )  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 7&ED>Bk  
} }mj9$=B4  
AEyvljv  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ]u|fLK.|  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 b5NVQ8Mq  
8F}drK9>F  
template < typename T >   struct picker_maker 'I]XX==_  
  { )!"fUz$  
typedef picker < constant_t < T >   > result; +-!E% $  
} ; m\`>N_4*9  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > e2O6q05 ?Q  
  { nqyD>>  
typedef picker < T > result; _? gCOr  
} ; j,k3]bP  
bE_8NA"2  
下面总的结构就有了: qiNVaV\wr|  
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。 8>v_th  
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。 @sXv5kZ:  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Al-`}g+^  
至此链式操作完美实现。 ~#pATPW@(  
FJ;I1~??  
YaC%69C'  
七. 问题3 $H)^o!  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 4@ PA+(kvS  
w 9dkJo  
template < typename T1, typename T2 > ``-N2U5  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ` =>}*GS  
  { 3 _  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); S+T/(-W  
} h aAY=:  
')"+ a^c  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: CvoFt=c$jE  
{X!OK3e  
template < typename T1, typename T2 > rW{!8FhI  
struct result_2 0pZvW  
  { 1R2IlUlzFr  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;  &9y Zfp  
} ; \ 2\{c1df  
y)G-6sZ/  
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? -> cL)  
这个差事就留给了holder自己。 >P/36'  
    k#].nQG  
QZzamT)"  
template < int Order > _ \D %  
class holder; w*qj0:i5as  
template <> g>lZs  
class holder < 1 > ]S6Gz/4aV+  
  { ?KC(WaGJQ  
public : x)PW4{3qR  
template < typename T > \9?[|m z  
  struct result_1 5n@YNaoIb  
  { UqP{Cyy{  
  typedef T & result; {&51@UX  
} ; }v ZOPTP  
template < typename T1, typename T2 > *1)>He$qL  
  struct result_2 8u[_t.y4m  
  { WK{`_c U^  
  typedef T1 & result; 'cD?0ou`o  
} ; pQz1!0  
template < typename T > [YDSS/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const $V~@w.-Z#  
  { Lljn\5!r<  
  return (T & )r; B~]Kqp7yU  
} n!jmxl$  
template < typename T1, typename T2 > j ZXa R  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const d][ Wm  
  { oZ'a}kF  
  return (T1 & )r1; N^L@MR-  
} (80m'.X  
} ; s0SzO,Vi  
4#$#x=:  
template <> ? #K|l*  
class holder < 2 > ]E`<8hRB  
  { Pe,>ny^J1  
public : J@3,  
template < typename T > GY~$<^AK  
  struct result_1 zx.qN  
  { {EgSjxfmw  
  typedef T & result; U+S=MP }:  
} ; n]4E>/\  
template < typename T1, typename T2 > Uj!3MF  
  struct result_2 IKD{3cVL  
  { cn'>dz3v  
  typedef T2 & result; m:H^m/g  
} ; m^A2 8X7  
template < typename T > 1Viz`y)^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const DH(<{ #u  
  { FQZ*i\G>>  
  return (T & )r;  TGCB=e  
} 2b"*~O;  
template < typename T1, typename T2 > qE)FQeN  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const E7Cobpm  
  { tLE8+[ SU  
  return (T2 & )r2; ? x)^f+:9|  
} q W(@p`  
} ; M:+CW;||!  
,-UF5U  
KOcB#UHJ  
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> >。 Bkcwl  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: z*.AuEK?  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ^m\o(R  
Kd\0nf6  
return l(i, j) = r(i, j); 1/DtF  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) j\y;~ V  
wi2`5G6|z  
  return ( int & )i; ^z?b6kTC  
  return ( int & )j; !cW rB9  
最后执行i = j; vrs  
可见,参数被正确的选择了。 :'%6  
q<YM,%mgj  
B%F]K<  
L}Z.FqJ  
CoN[Yf3\  
八. 中期总结 Al$z.i?R  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: oi #B7  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 wuqe{?  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 (NJ{>@&  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor LlTD =tJ0  
EGu%;[  
BA;r%?MRL  
V DFgu  
T.bFB+'E|  
J Enjc/  
九. 简化 %cF`x_h[j  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 .D*Qu}  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 -^p{J TB+  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: DE(XS zX  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ]*0zir/  
  +-*/&|^等 z/7q#~J,  
2. 返回引用。 5P,&VB8L  
  =,各种复合赋值等 V?mP7  
3. 返回固定类型。 +R'8$  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ?ANW I8'_j  
4. 原样返回。 ~f<'] zXv  
  operator, ~k*]Z8Z  
5. 返回解引用的类型。 [ 8Ohg  
  operator*(单目) /!6'K  
6. 返回地址。  3.&BhLT  
  operator&(单目) Iiy5;:CX:q  
7. 下表访问返回类型。 9{Hs1 MD[  
  operator[] zJDHDr  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 -E-#@s  
  operator<<和operator>> N_Us6 X  
V)$!WPL@  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 [gW eD  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: :jiEn y  
}">r0v!3  
template < typename Left > Ycr3$n]e  
struct value_return V U3RFl  
  { HE}0_x.  
template < typename T > mxlh\'b  
  struct result_1 Xaz "!  
  { [4Q;(67  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; KzHN|8 $o  
} ; [LVXXjkFI  
|$WHw*F^  
template < typename T1, typename T2 > 9*"  
  struct result_2 -]3K#M)s  
  { (HNc9QVC'W  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Mc,79Ix"  
} ; ,np=m17  
} ; 2Kxb(q"  
T?3Q<[SmI  
J=A)]YE  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait [S6u:;7  
fUw:jE xz  
下面我们来剥离functor中的operator() "Q:Gd6?h;  
首先operator里面的代码全是下面的形式: x^ s,<G  
Q 3WD!Z8y  
return l(t) op r(t) cU;Bm}U  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) w2B)$u  
return op l(t) wNa5qp 0  
return op l(t1, t2) =!TUf/O-  
return l(t) op L>Y+}]~  
return l(t1, t2) op C[FHqo9M?H  
return l(t)[r(t)] PT>b%7Of  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] @A[)\E1  
%. 1/ #{  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: v :pT(0N  
单目: return f(l(t), r(t)); 1}VaBsEV  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); yP"2.9\erH  
双目: return f(l(t)); 5/.W-Q\pl}  
return f(l(t1, t2)); yi$CkG}  
下面就是f的实现,以operator/为例 1AJ6NBC&c  
Vgm*5a6t  
struct meta_divide XIcUoKg^  
  { ^".OMS"!  
template < typename T1, typename T2 > m?S;s ew@5  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) rm-d),Zt  
  { M=,pn+}y>  
  return t1 / t2; O-, "/Z  
} * + T(i  
} ; ! ._q8q\  
&}DfIP<  
这个工作可以让宏来做: y##h(y  
Y3 $jNuV  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Sca"LaW1  
template < typename T1, typename T2 > \ p?gm=b#  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; #A)V  
以后可以直接用 J|W E&5'  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)  +n1!xv]  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 y 4i3m(S  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) R ]Ev=V'U  
fe\lSGmf  
@.;+WQE  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 }geb959  
,dRaV</2  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 93*csO?Db  
class unary_op : public Rettype p%I)&- 8  
  { N[Z`tk?-  
    Left l; lY,^  
public : eo+<@83  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} f-~Y  
~[CFs'`(2  
template < typename T > ;L-=z]IR,  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7|}4UXr7y  
      { P@N+jS`Vf  
      return FuncType::execute(l(t));  /  
    } 9=j9vBV  
GDLw_usV  
    template < typename T1, typename T2 > xvl$,\iqE  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const v,")XPY  
      { 8maWF.xq  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); x/,;:S  
    } 12 p`ZD=  
} ; \HGf!zZ  
R+LKa Z  
1Vpti4OmU  
同样还可以申明一个binary_op NK|UeL7ght  
GxdAOiq;  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > &nEL}GM)E  
class binary_op : public Rettype |k.'w<6mb9  
  { # xtH6\X  
    Left l; xmg3,bO  
Right r; eiK_JPFA-  
public : *PF<J/Pr  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} .n<vhLDQn  
$zP5Hzx  
template < typename T > 2yA)SGri  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const U[wx){[|  
      { bq/Aopfr  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); kj6:P$tH  
    } ~0MpB~ {xd  
=E9\fRGU  
    template < typename T1, typename T2 > YTTyMn  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %IsodtkDu  
      { f.w",S^  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); D:T]$<=9  
    } i{^T;uAE  
} ; wOAR NrPx2  
o/N!l]r  
H )ej]DXy  
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 ACyK#5E  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Mj@2=c  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 7 $y;-[E[  
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。 &g|[/~dIr  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! -[=~!Qr:  
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。。。 $a_y-lY  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 3;>ls~4  
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) NO!Qo:  
下面是修改过的unary_op |5 V0_79  
y[m,t}gi  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > I?rB7 *:  
class unary_op  [ <X%  
  { A.>mk598  
Left l; 'rB% a<  
  [ U:C62oK,  
public : JL6$7h  
4>,X.|9{  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} nH#>_R (  
C hF~  
template < typename T > Y-ao yoNS  
  struct result_1 UGAV"0  
  { <Y yE1 |  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; (%6fMVp  
} ; |nNcV~%~  
S f?;j{?G  
template < typename T1, typename T2 > Vuz.b.,i`  
  struct result_2 =F+v+zP7P  
  { v~mVf.j1  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ?+]=|hN  
} ; ZDW9H6ux  
i.mv`u Dm  
template < typename T1, typename T2 > M@ U >@x;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const OjGI !  
  { :8`A  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); KQr+VQdq>  
} b1C)@gl!Z  
l5D)UO  
template < typename T > t]HY@@0g  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const w9'>&W8T  
  { "<iH8MzZ  
  return OpClass::execute(lt(t)); *qzdt^[ xo  
} zxn|]P bS  
ep6+YK:cn  
} ; flCT]ZR  
VM$n|[C~  
$yx\2   
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 6ld4'oM  
好啦,现在才真正完美了。 ">[#Ops-;$  
现在在picker里面就可以这么添加了: *D|a`R!Y  
WZ'Z"'  
template < typename Right > 1Dr&BXvf]8  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 7(84j5zb  
  { ei5YxV6I  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Ja6KO2}p  
} 6*Z7JiQ 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。 .lcp5D[(  
2F2Hl   
DZqPCMz)^  
k!Yc_ZB:*l  
cC-8.2  
十. bind AlQhKL}|s  
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。 mG1~rI  
先来分析一下一段例子 C~2!@<y  
p]kEH\ sh  
TsFhrtnx&X  
int foo( int x, int y) { return x - y;} -lo?16w  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 9"P+K.%  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 M+%Xq0`T  
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。 <@Q27oEuA  
我们来写个简单的。 d]0:r]e  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: w;,34qbf  
对于函数对象类的版本: T?RY~GA  
m}l);P^  
template < typename Func > <H^jbK  
struct functor_trait GlJ[rD  
  { {4S UG o>  
typedef typename Func::result_type result_type; ~uhW~bT  
} ; AMyg>n!  
对于无参数函数的版本: Y#os6|MV#  
~:Rbd9IB  
template < typename Ret > 0z/*JVka  
struct functor_trait < Ret ( * )() > TnQ>v{Rx  
  { P&Ke slk  
typedef Ret result_type; Pxl,"  
} ; :'T+`(  
对于单参数函数的版本: 2^B_iyF;  
"AagTFs(i  
template < typename Ret, typename V1 > =NY;#Jjn  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > {]\7 M|9\  
  { wa@Rlzij>  
typedef Ret result_type; !Q>xVlPVu  
} ; { { \oC$  
对于双参数函数的版本: KkUK" Vc  
KPToyCyR1  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > A}lxJ5h0  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > % mQ&pk  
  { as@8L|i*  
typedef Ret result_type; qxI $F  
} ; ?-j/X6(\(  
等等。。。 ^Q#_  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy %2:UsI  
^0zfQu+!  
template < typename Func > 5'set?  
struct func_return 6_%Cd`4Z  
  { cq[9#@ 4=  
template < typename T > {YiMd oMhg  
  struct result_1 jj`#;Y  
  { Ovx *  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; li[[AAWVm  
} ; h3 H Udu  
ZQlk 5  
template < typename T1, typename T2 > 6)1PDlB  
  struct result_2 `dm*vd  
  { OkC.e')Vx  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; vhF9|('G  
} ; +JI,6)Ry  
} ; 'u.Dt*.Uq  
!/,oQoG  
43k'96[2d  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 l0'Yq%Nf  
Nk@-yZ@,8  
template < typename Func, typename aPicker > Mst%]@TG  
class binder_1 [0Xuo  
  { GFT@Pqq  
Func fn; N5K(yY_T  
aPicker pk; Milp"L?B%  
public : +[ ?!@)  
` +YtTK  
template < typename T > #H7 SLQr\  
  struct result_1 JLm3qIC  
  { Dspvc  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Pyuul4(  
} ; )<HvIr(xr  
Zd-qBOB2L  
template < typename T1, typename T2 > =bh: U90y  
  struct result_2 1{M?_~g 4  
  { y CHOg  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; VKPEoy8H  
} ; wa,`BAKJ+F  
*w;?&)8%  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} S }`f&  
f2c <-}wR  
template < typename T > -n 7 @r  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const D zD5n  
  { .iV=ybMT  
  return fn(pk(t)); < h#7;o  
} o1#3A  
template < typename T1, typename T2 > #)}BY"C%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C]Fw*t   
  { V(Pw|u" e  
  return fn(pk(t1, t2)); '|gsmO  
} 7l7VT?<:  
} ; &/[MWQ  
T"P}`mT  
b; of9hY  
一目了然不是么? Hx6O Dj[-  
最后实现bind ]0'cdC  
s 4rva G@a  
jUE:QOfRib  
template < typename Func, typename aPicker > >h8m8J  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) J,,V KA&  
  { AO`@ &e]o  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Xc NL\fl1  
} "<|KR{/+  
|-6`S1.  
2个以上参数的bind可以同理实现。 8G)~#;x1  
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。 DSHvBFQ  
^GV'Y  
十一. phoenix =( ZOn=IL  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: NUM!'+H_h  
5$+7Q$Gw  
for_each(v.begin(), v.end(), UA'bE~i  
( -Y+pLvG*  
do_ g<;pyvq|:  
[ ,]\cf  
  cout << _1 <<   " , " P8=|#yCi  
] _f 2rz+  
.while_( -- _1), jy0aKSn8  
cout << var( " \n " ) mKtMI!FR  
) U;3t{~Ym  
); }o]}R#|  
(su7*$wV  
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: $`UdG0~  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor &L0Ii)Ns  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。  #NyO'  
那么我们就照着这个思路来实现吧: )7Hx <?P  
P 4)Q5r  
gm5%X'XL  
template < typename Cond, typename Actor > L[44D6Vg  
class do_while E[t[R<v,P!  
  { VEa"^{,w  
Cond cd; :C^{Lc  
Actor act; Mh3.GpS  
public : ?IeBo8  
template < typename T > [[_>D M  
  struct result_1 Z[[*:9rY|  
  { ag8)^p'9  
  typedef int result_type; a 7v^o`  
} ; :o` <CO  
F ]X<q uuL  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ;4-$C=&  
3KqRw (BK  
template < typename T > !DA4q3-U>>  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5vD\?,f E  
  { h)sT37  
  do 'r=2f6G>cP  
    { vg?(0Gasm*  
  act(t); 6{d?3Jk  
  } f\?Rhyz  
  while (cd(t)); :!Z|_y{b  
  return   0 ; FLJ&ZU=s  
} prM)t8SE  
} ; J|jvqt9C  
% dFz[b  
DMA7eZf'Hv  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ~9rNP{+  
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。 D4"<suU|.  
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。 vD2(M1Q  
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。 :?EZ\WM7  
下面就是产生这个functor的类: C!547(l[  
29 !QE>Q  
&!;o[joG  
template < typename Actor > lNc0znY  
class do_while_actor PC"=B[OlJ  
  { 4D 5Wse  
Actor act; )M.g<[= ^  
public : q%bFR[p<*  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Tn,_0  
l %zbx"%x  
template < typename Cond > iiuT:r  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; x]Nx,tt  
} ; gCYe ^KJ  
|H8C4^1Rq  
Uun0FCA>  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 (MqQ3ys  
最后,是那个do_ BGVnL}0  
GLub5GrxR  
7H6Ge-u  
class do_while_invoker 73 1RqUR  
  { j+fF$6po#t  
public : DB|w&tygq  
template < typename Actor > 0gOca +&  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const O|Vc  
  { D\ZH1C!d  
  return do_while_actor < Actor > (act); Tw%1m  
} Z;u3G4XlF  
} do_; t?^!OJ:L  
t~}c"|<t  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 6ym$8^  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 GGLSmfb)  
最后来说说怎么处理break和continue ,| 8aDL?  
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。 irw5<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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