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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 3BZa}Q_  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ^cz4nW<  
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, 2@Nt6r  
3 P=I)q  
H1t`fyri2  
cko^_V&x  
  class filler wB(X(nr  
  { !&eKq?P{j  
public : |&oTxx$S  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} M1mx{<]A  
} ; {py"Ob_  
g7UZtpLTm  
XfYbWR  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: MwuRxeRO-  
WR.>?IG2E  
q+Ec|Xd e  
%&5PZmnW  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); /g]NC?  
IDY2X+C#U  
!,cL c}a  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 6"L,#aKm^  
"*bP @W  
o#Viz:  
<G_71J`MLC  
二. 战前分析 zk;'`@7  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 5Ic'6AIz  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 sU$<v( `"  
ufi:aE=}  
L%`MoTpK q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Z}AhDIw!G  
  /* --------------------------------------------- */ <r1/& RW,  
vector < int *> vp( 10 ); b|DiU}  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); v,L@nlD]  
/* --------------------------------------------- */ T!jMh-8  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); W; zzc1v  
/* --------------------------------------------- */ ?u4t;  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 9*2Q'z}_  
  /* --------------------------------------------- */ =T-jG_.H  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ]:r(U5 #  
/* --------------------------------------------- */ V q[4RAd^P  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); *}'3|e4w}  
S]Qf p,  
}Pm; xHnf&  
S8,e `F  
看了之后,我们可以思考一些问题: :\]qB&  
1._1, _2是什么? u_=^Bd   
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。 _u9bZ'  
2._1 = 1是在做什么? }rQ0*h  
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。 JKF/z@Vbe\  
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。 pt%*Y.)az  
!"LFeqI$lr  
)tv~N7  
三. 动工 [y&uc  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: <dKHZ4  
.O&[9`"'  
xdgbs-a)  
6W/uoH=;  
template < typename T > ;w<r/dK   
class assignment H oO1_{q"  
  { }F';"ybrU)  
T value; _oE 7<  
public : =X;h _GQ  
assignment( const T & v) : value(v) {} )agrx76]3w  
template < typename T2 > v:gdG|n"  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } (XNd]G  
} ; +[` )t/   
m^o?{ (K  
" V4@nv  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 N5 b^  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment pHzl/b8  
v[\GhVb  
= G>Y9Sc  
+,zV [\  
  class holder ?BR Z){)  
  { 2t;3_C  
public : P#9Pq,I  
template < typename T > ~^J9v+  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 8I7JsCj  
  { G2dPm}sZG  
  return assignment < T > (t); ;qs^+  
} i 2 ='>  
} ; p+;;01Z+_  
6~O;t'd  
f{-,"6Y1  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: z .+J\  
#G\Ae:O  
  static holder _1; -U{!'e8YiN  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ETm:KbS  
 N8)]d  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); d~KTUgH'<  
而不用手动写一个函数对象。 GA"vJFQ  
0v|qP  
`-g$ 0lm7  
w19OOD  
四. 问题分析 w>4( hGO  
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。 Q2'`K|T  
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。 /jSb ^1\  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 kbSl.V%)  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 n] 8*yoge  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 jfYM*%  
5`QfysR5  
五. 问题1:一致性 kyf(V)APPu  
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?| LX}|%- iv  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 y*E{X  
l%qfaU2  
struct holder Ckhw d  
  { em2Tet  
  // JyePI:B&)j  
  template < typename T > >#y1(\e  
T &   operator ()( const T & r) const 8l<~zIoO  
  { ;?Q0mXr  
  return (T & )r; f\z9?Z(~  
} v}=pxWhm  
} ; k>=wwPy  
>:OP+Vc  
这样的话assignment也必须相应改动: zVis"g`  
_TyQC1 d  
template < typename Left, typename Right > iV:\,<8d  
class assignment AD >/#Ul  
  { bYYjP.rcF  
Left l; s>=$E~qq  
Right r; ]dT]25V  
public : }tJMnq/m($  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} orFB*{/Z  
template < typename T2 > 7 6HB@'xY  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } !iAZEOkRR  
} ; = gcZRoL  
fVYv 2  
同时,holder的operator=也需要改动: O O-Obg^  
b/4gs62{k  
template < typename T > N6v*X+4JH  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const y2PxC. -  
  { m/WDJ$d  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); !lKDNQ8>["  
} \}Kad\)  
N@"e^i  
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。 r<;Y4<,BZ  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 F#o{/u?T  
<)+;Bg  
return l(rhs) = r; (kx>\FIK*  
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"%{VeC5  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: &VxK AQMxN  
ZJQkZ_9@2  
template < typename Tp > crJNTEz  
class constant_t @^`5;JiUk  
  { iHWt;]  
  const Tp t; R(2MI}T  
public : T{ lm z<g  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} oTA'=<W?D  
template < typename T > lEpPi@2PK  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 17 VNw/Y  
  { `Mo%)I<`=  
  return t; G~NhBA9  
} -./ Y  
} ; +EZr@  
we?t/YB=  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ! &V,+}>)  
下面就可以修改holder的operator=了 e XdH)|l,\  
r<*Y1;7H'  
template < typename T > HPK}Z|Vl  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const XlGB`P>?KD  
  { /sl#M  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); TSsx^h8/  
} ^1ks`1  
6,]2;'  
同时也要修改assignment的operator() mW)"~sA  
C |rl",&  
template < typename T2 > 'YEiT#+/  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } e co=ia  
现在代码看起来就很一致了。 N mN:x&/  
jw]IpGTt  
六. 问题2:链式操作 lqKwjJ tX  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 qche7kg!a  
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。 73M;-qnU  
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。 ^N~Jm&I  
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。 1xwq:vFC.  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct *OZ O} i  
\g|;7&%l3  
template < typename T > !v3wl0  
struct result_1 F#{ PJ#  
  { r3.v^  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; I q47^  
} ; >2)!w  
z yI4E\  
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: &l~=c2  
=`%%*  
template < typename T > {XYf"ONi  
struct   ref &S# bLE  
  { ~ K|o@LK  
typedef T & reference; %P]-wBJw  
} ; UmQ'=@^kR  
template < typename T > ZP%Bu2xd  
struct   ref < T &> WTh|7&  
  { ?/s=E+  
typedef T & reference; L G9#D  
} ; PiIILX{DuH  
@aGS~^U h  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ,<-a 6  
&nZ.$UK<  
template < typename T > j8p'B-yS  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ?r~](l   
  { k<S!|  
  return l(t) = r(t); 0 .p $q  
} AwL;-|X  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 3!B3C(g  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 BcoE&I?[m|  
<kor;exeJ  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 %u|qAF2uS  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ~LzTqMHM  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 k)USLA  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 r,dxW5v.  
最后的布局是: ^A$~8?f  
                Add BF6H_g  
              /   \ ihhnB  
            Divide   5 3'2}F%!Mv  
            /   \ oAp I/o  
          _1     3 l@YpgyqaL  
似乎一切都解决了?不。 & ~[%N O  
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。 Wkv **X}  
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。 Afa{f}st  
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: JXnPKAN  
c5rQkDW  
template < typename Right > PZl(S}VY  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const =U".L  
Right & rt) const u]c nbm  
  { UoxF00H@!  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); s ^{j  
} 9~mi[l~  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 `0Q:d'  
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。 aa1XY&G"!  
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。 ;7<a0HZ5!  
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。 9tC8|~Q  
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。 UwQ3q  
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? Vt4}!b(O  
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: tg5jS]O  
\>/:@4oK  
template < class Action > I_ .;nU1xA  
class picker : public Action A1f]HT  
  { T}]Ao  
public : (A &@ <  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 0KT{K(  
  // all the operator overloaded hOMFDfhU  
} ; ddHIP`wb  
qkUr5^1  
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。 @+X}O /74  
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: c)E[K-u  
I}v'n{5(  
template < typename Right > j)IK  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const n7q-)Dv_U  
  { ?3z+|;t6C  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); IL:"]`f*  
} A1ebXXD )  
pr0V)C6  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ]:E]5&VwV}  
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。 FvI`S>  
L kq>>?T=  
template < typename T >   struct picker_maker (Fgt#H(B  
  { Jp-ae0 Ewa  
typedef picker < constant_t < T >   > result; kdYl>M  
} ; HIa$0g0J  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > MthThsr7  
  { 47K5[R  
typedef picker < T > result; Yg]f2ke  
} ; #!D5DK@+  
<7] z'  
下面总的结构就有了: nG%j4r ;  
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。 }C&c=3V  
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。 8rpN2M 3h  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 My`%gP~%g  
至此链式操作完美实现。 P/PS(`  
49zp@a  
}\*Sf[EMD  
七. 问题3 rzBWk  
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&vgvr  
1aT$07G0  
template < typename T1, typename T2 > d|NNIf  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "DN`@  
  { 3CHte*NL=  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); U;q)01  
} 'Lw\n O.  
 zm.2L  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 86I*  
0?h .X= G  
template < typename T1, typename T2 > (_08?cN  
struct result_2 jw[`_  
  { O46/[{p+8  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ` cv:p|s  
} ; 5UM[Iz  
LGMFv  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? fIcv}Y  
这个差事就留给了holder自己。 2Ls<OO  
    PYf`a`dH  
n{yjH*\Z  
template < int Order > mHMej@  
class holder; vPs X!m[#  
template <> XN0Y#l  
class holder < 1 > U+i[r&{gb  
  { gPi_+-@  
public : }Tef;8d  
template < typename T > J@TM>R  
  struct result_1 3*TS 4xX  
  { }00e@a  
  typedef T & result; fytx({I .a  
} ; e](=)h|  
template < typename T1, typename T2 > ,{50zx2  
  struct result_2 z,7^dlT  
  { W*m[t&;  
  typedef T1 & result; tVcs r  
} ; w g1pt1 `  
template < typename T > HlSuhbi'@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const !!86Sv  
  { I{PN6bn{>  
  return (T & )r; ;hvXFU  
} ckk[n  
template < typename T1, typename T2 > O?WaMfS[1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const B<RONQj_  
  { :qp"Ao{M  
  return (T1 & )r1; Nw2 bn  
} %E\%nTV  
} ; kt#W~n  
h,+=h;!  
template <> z>:7}=H0  
class holder < 2 > <X |h *  
  { t_rDXhM  
public : ]`XuE-Uh  
template < typename T > 4Dia#1$:J  
  struct result_1 }BrE|'.j'  
  { gNd J=r4  
  typedef T & result; dL` +^E>  
} ; ,f+5x]F?m  
template < typename T1, typename T2 > 9gg,Dy  
  struct result_2 }(K6 YL  
  { hI8C XG  
  typedef T2 & result; g4 X,*H  
} ; d"UW38K{  
template < typename T > ,no:6&#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const WL Lv a<{  
  { $hQg+nY.  
  return (T & )r; }A7qIys$4  
} }6> J   
template < typename T1, typename T2 > [BBKj)IK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const F/SsiUBS  
  { e;5Lv9?C8  
  return (T2 & )r2; rk|(BA  
} b2e  a0  
} ; =.hDf<U  
1}E@lOc  
A*~1Uz\t  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 {UBQ?7.jE  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Bedjw =B  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ]P$DAi   
<\g&%c,   
return l(i, j) = r(i, j); ~,68S^nP)H  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) CJixK>Y^  
~bTae =FP  
  return ( int & )i; -<!17jy  
  return ( int & )j; 1>VS/H`  
最后执行i = j; qo- F9u1J  
可见,参数被正确的选择了。 f](uc(8Z  
:5{@*  
}>~>5jc/Pg  
&2=KQ\HO  
d %W}w.  
八. 中期总结 !u}3H|6~  
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: J*!:ar  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ;-GzGDc~0  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 pHB35=p28  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor FraW6T}_  
d$rUxqB.  
o}+Uy  
78CJ  
|u r~s$8y-  
/2Lo{v=0[  
九. 简化 [=6~"!P}  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 @:9fS  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 >Ryss@o  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: v-fi9$#^  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 aSkx#mV  
  +-*/&|^等 cC^C7AAq^  
2. 返回引用。 ;kW}'&Ug  
  =,各种复合赋值等 F ssEs!#  
3. 返回固定类型。 #pQ"+X  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Df~p 'N-$  
4. 原样返回。 (Q8 ?)  
  operator, |p -R9A*>h  
5. 返回解引用的类型。 OsL%SKs|  
  operator*(单目) Vnj/>e3  
6. 返回地址。 *X l<aNNx  
  operator&(单目) }FiN 7#  
7. 下表访问返回类型。 ,i?!3oLT  
  operator[] hdtnC29$  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 \41)0,sEy  
  operator<<和operator>> 1DLG]-j}  
K6{bYho  
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。 4ylDD|) rO  
例如针对第一条,我们实现一个policy类:  AY'?Xt  
-^4bA<dCCE  
template < typename Left > >2CusT2  
struct value_return uy _i{Y|  
  { VNrO(j DUv  
template < typename T > rgdQR^!l6  
  struct result_1 Eu/y">;v#  
  { 72ViPWW  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; aXbNDj ][  
} ; B UQn+;be  
D5!K<G?-K  
template < typename T1, typename T2 > %7>AcTN~  
  struct result_2 3V Mh)  
  { CQjZAv  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 4m~7 ~-h  
} ; s"',370  
} ; `}~ )1'(#/  
 Q A)9  
{jM<t  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait "bR'Bt  
|\%F(d330  
下面我们来剥离functor中的operator() 3> \fP#oQ  
首先operator里面的代码全是下面的形式: C8qTz".5$  
0L0Jc,(F+  
return l(t) op r(t) 3Wb2p'V7$?  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) +*_fN ]M  
return op l(t) )'!ml  
return op l(t1, t2) mvTyx7 h=  
return l(t) op G?-`>N-u  
return l(t1, t2) op Vv]$\`d#  
return l(t)[r(t)] Q5y q"/=[a  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ~+<xFi  
oB0 8  
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: ] `B,L*m6  
单目: return f(l(t), r(t)); ;Lsjh#  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); GL 5^_`n  
双目: return f(l(t)); |rxKCzjm  
return f(l(t1, t2)); mC:X4l]5  
下面就是f的实现,以operator/为例 A3"1D  
umm\r&]A  
struct meta_divide *"ykTqa  
  { L8:]`M Q0  
template < typename T1, typename T2 > chO'Q+pw  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) hg&w=l  
  { ] ^; b  
  return t1 / t2; R5K-KSvW  
} u%=bHg  
} ; niYz9YX  
jy!f{dsC  
这个工作可以让宏来做: Eg`R|CF  
}$|%/Y  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 3q#"i&  
template < typename T1, typename T2 > \ |I}A> XG  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Kd/[ Bs%  
以后可以直接用 Ehb?CnV#J  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) T/wM(pr'   
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 Mu'^OX82  
(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。。。)  /[Bl  
}%!FMXe  
Lf^5Eo/ 5A  
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 (Bt;DM#>  
.'5'0lR5  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 8Wdkztp/S  
class unary_op : public Rettype Ii~; d3.  
  { NV8]#b  
    Left l; [|a( y6Q  
public : uX<+hG.n}  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} h4Xc Kv+  
WYwzo V-  
template < typename T > _x\-!&[p  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +R "AA_A?  
      { r7Nu>[r5  
      return FuncType::execute(l(t)); j6tP)f^tD  
    } m\6SG' X  
09  
    template < typename T1, typename T2 > 0rku4T  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u}Ei_ O<z  
      { -l-AToO4  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); =<[7J]%  
    } t/JOERw  
} ; fDU+3b  
 : cFF  
<Zig Co w  
同样还可以申明一个binary_op PM~bM3Ei  
s8t f@H4r  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 5 R,la\!bQ  
class binary_op : public Rettype f\h%; X  
  { ,dHP`j ?  
    Left l; [#7y[<.P  
Right r; lir &e 9I+  
public : D3%l4.h  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} T@(6hEmP,  
LKqRvPnh  
template < typename T > cJP'ShnCh  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `aO.=:O_  
      { >65 TkAp  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); `0yb?Nk `:  
    } g9DG=\*A  
\HCOR, `T  
    template < typename T1, typename T2 > r~)VGdB+  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const UG6M9  
      { McEmd.S<n  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ob0~VEH-  
    } 7 ,$axvLw  
} ; R `;o!B}[  
H \r`7  
+->\79<#V(  
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 4$%`Qh>yA  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 65lOX$*{-  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)  pz$_W  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 -{!&/;Z  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! :tKbz nd/  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。  "\`>2  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 L<0=giE  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) w3<Z?lj:  
下面是修改过的unary_op +d=~LQ}*  
7. %f01/i  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > -<O JqB  
class unary_op )j\r,9<K+5  
  { 9#u}^t  
Left l; {U(Bfe^a,  
  `Gf{z%/  
public : SLSF <$  
YjFWC!Qj$  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} =]T|h  
+q7qK*  
template < typename T > b 1cd&e  
  struct result_1 V{KjRSVf=  
  { O8gfiQqF&  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ?3[tJreVj  
} ; pXssh  
{&uT3*V1  
template < typename T1, typename T2 > 9 >%+bA(  
  struct result_2 \ZqK\=  
  { }gCG&7C  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; U%L -NMe  
} ; j?( c}!}  
 ?J<T  
template < typename T1, typename T2 > :H{Bb{B%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const i9KTX%s5^  
  { {-Yee[d<?  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); <p09oZ{6  
} [ qiOd!  
INOH{`}Ew  
template < typename T > M]1;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const GN0duV  
  { ^ZR8s^X  
  return OpClass::execute(lt(t)); O"qR}W  
} 97!H`|u <  
2@fa rx:  
} ; WI6(#8^p  
>ZX|4U[$P  
jSB'>m]  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 1ADv?+j)A/  
好啦,现在才真正完美了。 ^L ]B5,} -  
现在在picker里面就可以这么添加了: N^lAG"Jao[  
wajZqC2yg  
template < typename Right > 4x(F&0  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const bhn5Lz$z  
  { w m19T7*L  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); mdaYYD=c%  
} # J]~  
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。 ;t|,nz4kJ  
aF!WIvir  
M"B@M5KT  
<z',]hy  
+ZX .1[O  
十. bind Y3<b~!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。 X CzXS.  
先来分析一下一段例子 +|9f%f6vp  
AO $Wy@  
hl**zF  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 5\&]J7(  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Uh}+"h5  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 nW11wtiO.  
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。 4b=Gg  
我们来写个简单的。 \KCWYi]  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: lr0M<5d=p  
对于函数对象类的版本: zXjw nep  
AxEc^Cof  
template < typename Func > rEmwKZF'  
struct functor_trait Si]X rub  
  { gn^!"MN+g  
typedef typename Func::result_type result_type; ;7L;  
} ; 3 &Sp@,  
对于无参数函数的版本: k1 RV'  
/eb-'m  
template < typename Ret > !O8.#+  
struct functor_trait < Ret ( * )() > IhfZLE.,  
  { cN5"i0xk  
typedef Ret result_type; wh*:\_!0\  
} ; BtzYA"  
对于单参数函数的版本: F*,5\s<  
mVt3WZa  
template < typename Ret, typename V1 > ncj!KyU  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > #hy+ L  
  { \qB6TiB/  
typedef Ret result_type; >P<'L4;  
} ; W6i3Psjsw  
对于双参数函数的版本: ~TM>"eBb  
>O3IfS(l  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > V,vc_d?,_o  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Bh,Q8%\6  
  { p jd o|  
typedef Ret result_type; d+e0;!s~O  
} ;  ni<[G0#T  
等等。。。 /e(W8aszi  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy AX K95eS  
(7~%B"  
template < typename Func > UhdqY]  
struct func_return :T5A84/C  
  { Fo(y7$33*  
template < typename T > uRpBeH]Z"  
  struct result_1 S2Vxe@b)  
  { F )7j@h^  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;  HD H  
} ; lCHo+>\Z  
?aFZOc4   
template < typename T1, typename T2 > 5aG5BA[N  
  struct result_2 (2tH"I  
  { },s_nJR:8  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [[X+P 0`r  
} ; %mu>-hac  
} ; '-.wFB;  
zIm-X,~I$  
pZjpc#*9N  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 =9<$eLE0  
\?d TH:v/E  
template < typename Func, typename aPicker > nd.hHQ  
class binder_1 7 OWsHlU  
  { # M>wH`Q#  
Func fn; +|0 t  
aPicker pk; >: $"a  
public : x;(g  
6bUl > 4  
template < typename T > bS%C?8  
  struct result_1 tpGCrn2w>  
  { %I0}4$  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; &Sa~/!M  
} ; x) 5LT}p  
kV+ R5R  
template < typename T1, typename T2 > MyFCJJ/  
  struct result_2 _ Mn6L=  
  { wPgDy  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Si R\a!,C  
} ; h1-Gp3#  
B!uxs  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} He<;4?:  
&`@lB (m  
template < typename T > T%~SM5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const | k}e&Q_/G  
  { ="2/\*.SL  
  return fn(pk(t)); G B&:G V  
} aj v}JV&:  
template < typename T1, typename T2 > ?BsH{Q RYQ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _Jy,yMQ^[_  
  { vpV$$=Qwp  
  return fn(pk(t1, t2)); R[Nbtbv9Q  
} 5*1#jiq  
} ; 61>f(?s  
N iISJWk6'  
`;/XK,m-  
一目了然不是么? S(tEw Xy  
最后实现bind R"{l[9j4>  
`I#`:hj  
lRH0)5`  
template < typename Func, typename aPicker > aaT5u14%  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ,5. <oDH  
  { |*fNH(8&H  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ,Z5Fea  
} %"+4 D,'l  
yzg9I  
2个以上参数的bind可以同理实现。 y!hi"!  
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。 Km"&mT $  
{G%3*=?,j  
十一. phoenix Y;g% e3nu  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: v#F-<?Vv  
3a^)u-9,x  
for_each(v.begin(), v.end(), mw"}8y  
( +4HlRGH  
do_ 5us^B8Q  
[ Kr]W o8dWy  
  cout << _1 <<   " , " x{?sn  
] 5{>>,pP&  
.while_( -- _1), {#9,j]<  
cout << var( " \n " ) `-u7 I  
) :*cHA  
); ThiN9! Y  
xU:4Y0y8  
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: `0z/BCNB  
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 OEI3eizgH  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 XR+rT  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 9t0Cj/w}  
` yYvYc  
:cdQ(O.m  
template < typename Cond, typename Actor > ~b#OFnyG  
class do_while PT05DH  
  { ftaBilkjp  
Cond cd; :G0+;[?N  
Actor act; 1OP" 5f  
public : k:mlt:  
template < typename T > ]LVnt-q  
  struct result_1 Z)5klg$c  
  { k,lqT>C  
  typedef int result_type; + ~~ Z0.[  
} ; 4&]%e6,jH  
iJ4 <f->t  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} BCBUb  
#fN/LO  
template < typename T > L^)qe^%3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  C/  
  { 4]EvT=Ro  
  do Rf?%Tv0\  
    { mt I MW9  
  act(t); 0Nt%YP  
  } .*:h9AE7vo  
  while (cd(t)); |,{+;:  
  return   0 ; 8m|x#*5fQl  
} *W%'Di  
} ; y qkX:jt  
7PA=)a\  
"*t6t4/Q  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). A6Q c;v+  
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。 JSRg?p\  
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。 v4D!7 t&v"  
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。 s.KOBNCFa  
下面就是产生这个functor的类: /k) NP  
d=F)y~&'  
I:HV6_/^-G  
template < typename Actor > $YPQC  
class do_while_actor #r(a~  
  { c8q G\\t[  
Actor act; F'XlJ M  
public :  tI'e ctn  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} \QiqcD9Y  
_Qg{ ;  
template < typename Cond > aoK4Du{  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Txu>/1N,  
} ; >j- b5g"g  
],AbcTX  
'z~KTDX  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 dX 0x Kk%#  
最后,是那个do_ 0S_Ra+e  
K)Ge  
GajI\_o  
class do_while_invoker 3}yraX6r!  
  { h~ZNHSP:  
public : "~Us#4>  
template < typename Actor > 0OEtU5lf`y  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 7F~xq#Wi#  
  { j~.u>4  
  return do_while_actor < Actor > (act); jWhD5k@v  
} r &=r/k2  
} do_; WFXx70n  
${e -ffyy  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ijg,'a~3E  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 w2' 3S#nZ  
最后来说说怎么处理break和continue /lru"R D  
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。 x7Eeb!s0f,  
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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