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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda <QoE_z`76  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 1PTu3o&3  
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, @Jn:!8U0  
w KMk|y>  
y[5P<:&s  
Ccd7|L1  
  class filler vyx\N{  
  { Lv5 ==w}  
public : ; # ?0#):-  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ESf7b `tS  
} ; qpwh #^2  
kcz#8K]~  
at(p,+ %  
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: )!*M 71  
):\{n8~  
RWPd S  
)w 8lusa  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true );  jnKM6%z  
ch8w'  
<%#y^_  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 q~dg   
@G$<6CG\  
3;l>x/amk  
#M9D" <pn}  
二. 战前分析 #m$%S%s  
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。 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 ZM^;%(  
 T[[  
8OtUY}R  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); tfKeo|DM"  
  /* --------------------------------------------- */ a*8.^SdzR  
vector < int *> vp( 10 ); y=qo-v59'  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); n]fbV/ x  
/* --------------------------------------------- */ ]GR q  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); DMxS-hl  
/* --------------------------------------------- */  t-x"(  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Oi[9b  
  /* --------------------------------------------- */ irw 7  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); )?IA`7X  
/* --------------------------------------------- */ )~mc1 U`b  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1);  aC }1]7  
m#K%dR  
eF;1l<<   
b`|MK4M(  
看了之后,我们可以思考一些问题: `FB?cPR  
1._1, _2是什么? C<@1H>S4_  
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。 Qp.!U~  
2._1 = 1是在做什么? #!&R7/ KdD  
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。 )"Br,uIv:/  
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。 jv=f@:[`I  
KeHE\Fq^V  
KB *#t  
三. 动工 xPJJ !mY  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: wJR i;fvi  
H1j6.i}q  
vG_v89t!ex  
<07W&`Dw  
template < typename T > GJt9hDM$0  
class assignment 2xdJ(\JWM  
  { -qP[$Q  
T value; fQ_8{=<-&X  
public : lnSE+YJ>  
assignment( const T & v) : value(v) {} o4'4H y  
template < typename T2 > aq\TO?  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } @wgGnb)  
} ; AG\ 852`1m  
}ZVv  
C^=gZ 6m  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 & O\!!1%  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 0@x$Cp  
B:#0B[  
2|>wY%  
WJ4UJdf'  
  class holder @%G"i:HZ&  
  { ]JPPL4wAT  
public : \lIHC{V\  
template < typename T > UXB8sS*wQ?  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const JU \J  
  { |=}~>!!  
  return assignment < T > (t); $<% nt  
} :9q^  
} ; 0Ilvr]1a4  
35kbE'  
Ul0<Zxv  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: UZ3Aq12U}a  
!;C(pnE  
  static holder _1; R{A/ +7!  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 H08YM P>dc  
iSLf:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); #&KE_ n  
而不用手动写一个函数对象。 )mVYqlU"  
(Ha}xwA~(  
c!wB'~MS#  
 /r@  
四. 问题分析 YgOgYo{E!  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 c O>:n  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 6@ ^`-N;  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 pYUkd!K"  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 |F {E4mg(o  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 rPvX8*) tV  
,;pX.Ob U  
五. 问题1:一致性 HwMsP$`q  
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?| J$*["y`+  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 `2,_"9Z(  
J,KTc'[  
struct holder @@mW+16  
  { vUx$[/<  
  // yzb&   
  template < typename T > WREGRy  
T &   operator ()( const T & r) const MJpTr5Vs  
  { ,,wx197XeD  
  return (T & )r; c;}n=7,>:L  
} bO%ck-om!  
} ; U I|@5:J  
zR_l ^NK  
这样的话assignment也必须相应改动: BW=6gZ_  
<[l}^`IC^4  
template < typename Left, typename Right > *<QL[qyV  
class assignment 9sU,.T  
  { &n kGdHX/a  
Left l;  2_v+q  
Right r; Eakjsk  
public : H4A+Dg,  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} "dOY_@kg  
template < typename T2 > S9+gVR8]C  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Dq 4}VkY  
} ; DI[^H  
jt?%03iuk  
同时,holder的operator=也需要改动: "E!p1  
a3IB, dr5P  
template < typename T > ^@"f%3  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const D ,^ U%<`  
  { O'U,|A  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ys6"Q[B  
} iGNKf|8{  
xmd$Jol^  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 IFoN<<7/2$  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 oioN0EuDk  
Ps4A B#3  
return l(rhs) = r; v~QZO4[ '  
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。 d}J#wT  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: wk/U"@lq  
Q 5TyS8  
template < typename Tp > :u93yH6~8  
class constant_t r T$g^  
  { -z1o~~  
  const Tp t; 9 NSYrIQ"  
public : SYLkC [0 k  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} U<byR!qLie  
template < typename T > e}w!]  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const me\)JCZpb{  
  { 5*Iz3vTq  
  return t; ')~HOCBSE  
} s5#g[}dj  
} ; 824%]i3  
:b)@h|4  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 S@-X?Lu  
下面就可以修改holder的operator=了 s7LX  
P ^+>QJ1  
template < typename T > dU n#'<g5  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ( h,F{7  
  { @},k\Is  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); .AS,]*?Zn%  
} R_DQtLI  
NPabM(<`  
同时也要修改assignment的operator() PmTd+Gj$  
-W vAmi  
template < typename T2 > |8ZAE%/d  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ?"Q6;np*  
现在代码看起来就很一致了。 lph_cY3p  
P~>nlm82]  
六. 问题2:链式操作 wO N Qlt  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 l]cQ7g5  
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。 y+h=x4t  
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。 ga%77t|jm3  
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。 Q"uu&JC  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct aW5~z^I  
i?9Lf  
template < typename T > {+}Lc$O#C  
struct result_1 IA^DfdZY  
  { I !~Omr@P  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 6h8NrjX  
} ; a)b@en;v  
mAKi%)  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: L1K_|X  
> xw+2<  
template < typename T > ]B[Qdn  
struct   ref /2I("x]  
  { V4D&&0&n  
typedef T & reference; VNPd L  
} ; S_=uv)%a  
template < typename T > 9rz"@LM  
struct   ref < T &> a[De  
  { YSmz)YfX9  
typedef T & reference; 4 -W?u51"  
} ; h~t]WN  
UzXbaQQ2g  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: >dY"B$A>  
PX'%)5:q;i  
template < typename T > #UIg<:  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const HN%ZN}  
  { 7#QH4$@1P  
  return l(t) = r(t); Rwk|cqr  
} {D8 IA3w  
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。 CPG %*E*  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 g?wogCs5  
 _>l,%n  
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 A 78{b^0*  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: C:cu1Y9  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 =?hlgQ  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 #'oKkrl  
最后的布局是: NeP1 #  
                Add 0Jrk(k!  
              /   \ wAYc)u#  
            Divide   5 hJ :+*46  
            /   \ ^,gKA\Wli  
          _1     3 5`Z#m:+u  
似乎一切都解决了?不。 0fNBy^(K  
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。 IA'AA|v  
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。 6(=:j"w0  
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: TvR2lP  
WMg^W(  
template < typename Right > gS ]'^Sr  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const dewu@  
Right & rt) const # L R[6l  
  { ;.Y`T/eWS  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Qn7e6u@V  
} h2]Od(^[  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ub%q<sE*  
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。 &r_B\j3  
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。 K||85l?<  
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。 _ev^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。 I/l]Yv!  
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? Z8W<RiR  
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: )_ uK(UNZ5  
~jaGf  
template < class Action > K!X8KPo  
class picker : public Action bH&H\ Mx_k  
  { \l~h#1|%;s  
public : CT : ac64  
picker( const Action & act) : Action(act) {} |bh:x{h  
  // all the operator overloaded -eya$C  
} ; 4^5s\ f B  
{+MMqJCa  
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。 RK0IkRXQd  
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: 6lPGop]js]  
Q=[&~^ Y)  
template < typename Right > FP$]D~DMo  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ]!QeJ'BLM  
  {  O-k(5Zb  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Q1rwTg\  
} .B@;ch,  
Onl:eG;@  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > H>B:jJf  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 sXUM,h8$!+  
-mXEbsm  
template < typename T >   struct picker_maker %`~8j H@  
  { 1JM~Ls%Z  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Y9u2:y!LdL  
} ; r |(Lb'k  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > -4;u|0_  
  { ~(c<ioIf  
typedef picker < T > result; CH2o[&  
} ; Msf yI B  
z y.Ok 49  
下面总的结构就有了: XjC+kH  
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。 X qh+  
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。 _LK(j;6K}  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 C5m*pGImG  
至此链式操作完美实现。 G100L}d"N  
w-1CA{"i7  
i^8Zp;O"f  
七. 问题3 4-o$OI>  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 @!-= :<h  
k~H-:@  
template < typename T1, typename T2 > /{lls2ycW%  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]ba<4:[Go  
  { 82$^pg>  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); y ^YrGz.  
} S7V;sR"V2  
l4; LV7Ji  
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: %n( s;/_  
jE{z4en  
template < typename T1, typename T2 > q>Y_I<;'g  
struct result_2 ?#W>^Za=  
  { kn! J`"b  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; T+\BX$w/4e  
} ; (GZm+?  
g\ke,r6  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? ]fR 3f  
这个差事就留给了holder自己。 V!oyC$eV  
    `jJb) z3D  
:Qf^@TS}O  
template < int Order > P<bA~%<7"[  
class holder; l|DOsI'r  
template <> cu Nwv(P  
class holder < 1 > "k+QDQ3=  
  { P)T:6K  
public : Dv$xP)./  
template < typename T > .EI/0"^  
  struct result_1 J%nJO3,  
  { )%Y$F LB  
  typedef T & result; XOxm<3gXn  
} ; UZ y  
template < typename T1, typename T2 > NoMEe<  
  struct result_2 S"lcePN  
  { f6DPah#  
  typedef T1 & result; ioZ2J"s  
} ; 1 @/+ c  
template < typename T > Na#2sb[)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const HG Pbx$!  
  { f1JvP\I0Q  
  return (T & )r; /({5x[  
} !OiP<8 ,H  
template < typename T1, typename T2 > FrB19  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Rq;R{a  
  {  p.zU9rID  
  return (T1 & )r1; &fW;;>  
} l9n 8v\8,o  
} ; &4 ]%&mX)-  
fz:F*zT1  
template <> P afmHXx  
class holder < 2 > .[~E}O  
  { ^b&aDm~(7  
public : E;%{hAD{  
template < typename T > }=wSfr9g  
  struct result_1 iXBc ~S  
  { O^LzS&I*  
  typedef T & result; 1y 6H2  
} ; \&SP7~-eq  
template < typename T1, typename T2 > %e3lb<sv6  
  struct result_2 +^`c" qJo  
  { 3?2;z+cz*u  
  typedef T2 & result; Uq"RyvkpP  
} ; B [03,zVf  
template < typename T > ?vvjwys@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const jLZ+HYyG9  
  { U,)+wZJ  
  return (T & )r; Dtn|$g,  
} +&JF|#FQ`  
template < typename T1, typename T2 > puDy&T  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const rGx1>xd(k  
  { BHa!jw_~o  
  return (T2 & )r2; #U'n=@U@(  
} lQoa[#q  
} ; No j6Ina  
bw+~5pqM  
GX(p7ZgB2  
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> >。 E-l>z%  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 9erTb?@S  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: jMgNi@  
Jzh_`jW0l  
return l(i, j) = r(i, j); 89~)nV)  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ?9/%K45  
0^zu T  
  return ( int & )i; VYvHpsI  
  return ( int & )j; *S*;rLH9c  
最后执行i = j; %]d^B |  
可见,参数被正确的选择了。  8DyE  
0YW<>Y`6  
GT`:3L  
}KJ/WyYW  
AuSL?kZ4|Y  
八. 中期总结 *|MPYxJ<  
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: H!HkXm"  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 !Il<'+ ^  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 `}s)0 /}6  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor u6|P)8?`  
) 3Eax_?Z  
~G ,n>  
s!uewS.  
Au@U;a4UU  
!%sj-RMvG  
九. 简化 X`[or:cB  
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。 k'EP->r  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 F~z4T/TN%G  
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: 9^>nZ6  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 WY  #pzBA  
  +-*/&|^等 iwrS>Sm  
2. 返回引用。 L/#^&*'B  
  =,各种复合赋值等 A03,X;S+  
3. 返回固定类型。 n`;=^^B  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) "m(HQ5e)*  
4. 原样返回。 =[3I#s?V  
  operator, Lw1~$rZg  
5. 返回解引用的类型。 3/P2&m  
  operator*(单目)  KGFmC[  
6. 返回地址。 >4b-NS/}0  
  operator&(单目) V(w2k^7) F  
7. 下表访问返回类型。 xLX:>64'o>  
  operator[] 6E85mfFS  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ' !ZFK}  
  operator<<和operator>> T^%$  
px" .pYr0  
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。 S"V|BU  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: JM@MNS_||(  
FNtcI7  
template < typename Left > 44]/rP_m  
struct value_return 9^x'x@6  
  { &qF   
template < typename T > Q3'\Vj,S&  
  struct result_1 FlgK:=Fmj  
  {  UcKpid  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; c5nl!0XX  
} ; eBlVb*nmq  
CZuV{Oh}?  
template < typename T1, typename T2 > L1 O\PEeT  
  struct result_2 P]bI".A8  
  { pk:YjJs  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; grp1nWAs  
} ; oX8e}  
} ; o&-q.;MY  
uR"(0_  
s: ~3|D][  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait wRCGfILw  
Ox Zw;yD  
下面我们来剥离functor中的operator() &Vd,{JU  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 2*ZB[5_V  
\J.PrE'(}  
return l(t) op r(t) 7 &DhEI ^  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) &>XIK8*  
return op l(t) 37Q9goMov  
return op l(t1, t2) Z4b<$t[u  
return l(t) op *$0u A N  
return l(t1, t2) op C{H:-"\J9  
return l(t)[r(t)] ^0Cr-  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] aq@/sMn  
` zeZ7:  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: }YfM <  
单目: return f(l(t), r(t)); TGlIt<&  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); rd vq(\A  
双目: return f(l(t)); lb{<}1YR0o  
return f(l(t1, t2)); /\q1,}M  
下面就是f的实现,以operator/为例 |kB1>$  
}uz*6Z(S  
struct meta_divide 0Rz'#O32V  
  { /r^J8B*  
template < typename T1, typename T2 > A (S=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 1O"7%Pvw  
  { dj3}Tjt  
  return t1 / t2; _3i.o$GO  
} xlg6cO  
} ; eZ'J,;  
s,!+wHv_8  
这个工作可以让宏来做: ?ey!wcv~  
*G"L]Nq#  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ +] s"*'V$  
template < typename T1, typename T2 > \ ^rO3B?_  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 0p YO-@E  
以后可以直接用 2m7Z:b  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) .'.#bH9K  
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 Yw&{.<sL  
(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。。。) ,HO~NqmB4  
;nW#Dn9  
(U#4j 6Q  
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 A%qlB[!:  
Dl_y[ 9  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Hpo7diBE  
class unary_op : public Rettype $k5mI1~  
  { ZJlmHlAX  
    Left l;  } Wx#"6  
public : !#wd~: H  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} =B-a]?lM  
yqi=9NB  
template < typename T > ~<!b}Hv  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5Arx"=c  
      { \3a(8Em  
      return FuncType::execute(l(t)); wH&[Tg  
    } Z#0hh%E"|y  
Y??8P  
    template < typename T1, typename T2 > BIovPvq;i  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <!gq9  
      { WP{!|d&  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Xk8+  
    } zX *+J"x  
} ; MLf,5f;e  
f4eLnY  
|wW_Z!fL  
同样还可以申明一个binary_op 9)N/J\b  
.hd<,\nW  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > = zJY5@^'7  
class binary_op : public Rettype ME4Ir  
  { t_%6,?S6  
    Left l; j{PuZ^v1  
Right r; o_C j o  
public : t F^|,9_<  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} eJD !dGa  
Huzw>  
template < typename T > Q%:#xG5AmE  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Sg;c|u  
      { S,A\%:Va  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); :j2G0vHIl(  
    } l;_zXN   
^wDZg`  
    template < typename T1, typename T2 > $w!;~s  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :wtr{,9rZ  
      { N&ZIsaK,j  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); iF:`rIC  
    } BCN<l +u  
} ; )xtDiDB  
Byq4PX%B  
qC<!!473?  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 lB_&Lq 8G  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 NgH"jg-  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) *p )1c_  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 p<%76H A  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! <~ E'% 60;  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 m E<n=g=  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 m<]b]FQ  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 1QkAFSl3  
下面是修改过的unary_op k\,01Y^  
^3`CP4DT  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > m#y?k1GY  
class unary_op 7/^`y')  
  { 5@_c<   
Left l; 5<1,`Bq@  
  57:Wh= x  
public : zyey5Z:7  
J*@(rb#G  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} W '54g$T  
~xz3- a/  
template < typename T > O}VI8OB(&  
  struct result_1 5G-)>  
  { @H'pvFLK?  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; w783e  
} ; n- cEa/g  
'&~A  
template < typename T1, typename T2 > sR%,l  
  struct result_2 8'c_&\kdv  
  { -4:L[.2  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 8GC(?#Kb  
} ; ZT@a2:&  
"b6ZAgxv  
template < typename T1, typename T2 > VeT\I.K[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %) -5'l<  
  {  ^"Y5V5  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); K&{*sa r  
} 3'(w6V  
q r12"H  
template < typename T > XsE] Z4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h9Zf4@w  
  { ]A*v\Qy  
  return OpClass::execute(lt(t)); \A-w,]9^V  
} DFvLCGkDk  
~ $I2{I#W  
} ; oe1Dm   
y7 tK>aD}  
C`|'+  
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 Q<]~>cd^  
好啦,现在才真正完美了。 DkO>?n:-C  
现在在picker里面就可以这么添加了: <&&xt ?I.  
nr/^HjMV  
template < typename Right > m*VM1kV  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 1EW-%GQO  
  { e<|'   
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); \ ]AsL&  
} T""y)%  
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。 E&G_7->  
kzs}U'U  
m<ZwbD  
nLZT3`@~,  
=\IcUY,4  
十. bind r{m"E^K,  
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。 8e_ITqV%  
先来分析一下一段例子 =A,32&;@N  
V0p@wG3  
Q^q G=  
int foo( int x, int y) { return x - y;} x)@G+I \u  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 mUi|vq)`=D  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 sePOW#|  
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。 9gMNS6D'b  
我们来写个简单的。 5p&&EA/  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: G $u:1&   
对于函数对象类的版本: maANxSzi  
!" E&Tk}  
template < typename Func > =Ewa}$-  
struct functor_trait l\8 l.xP  
  { ldJ eja~Xl  
typedef typename Func::result_type result_type; r1cB<-bJ#'  
} ; 1KxtHLLU  
对于无参数函数的版本: -CW$p=y}  
X/,4hjg  
template < typename Ret > b2;Weu3WN  
struct functor_trait < Ret ( * )() > @:DS/#!  
  { ku,Y-  
typedef Ret result_type; i,/|H]Mzr  
} ; i>bFQ1Rdx  
对于单参数函数的版本: '{EBK  
tYt/m6h  
template < typename Ret, typename V1 > qIQvix$8  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > O2{_:B>K[  
  { x9PEYhL?  
typedef Ret result_type; !F{5"$  
} ; * wN+Ak q  
对于双参数函数的版本: UP:+1Sp9  
&libC>a[  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > tq9t(0EL  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > [|~X~AO%  
  { Py 8o8*H  
typedef Ret result_type; n }lav  
} ; vO" $Xw  
等等。。。 {m}B=u  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy UC*<]  
2vKnxK+ 5  
template < typename Func > >VqMSe_v  
struct func_return ,)+O.Lf7&.  
  { j#%*@]>Tg  
template < typename T > 0-Xpq,0  
  struct result_1 aisX56Lc  
  { 57+^T}/>  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ?,|_<'$4T  
} ; $Vp&Vc8  
r2QC$V:0  
template < typename T1, typename T2 > <u44YvLBm  
  struct result_2 C78d29  
  { ^sH1YE}0  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; =1n>vUW+J  
} ; &eY$(o-Hw  
} ; kYs2AzS{d  
hmkcW r`  
<2y~7h:  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 j^Zp BNL  
rjU $*+  
template < typename Func, typename aPicker > $y=sT({VVe  
class binder_1 *cTN5 S>  
  { n2-R[W^  
Func fn; =}7wpTc,  
aPicker pk; fE)+9!  
public : s4SR6hBO  
]8YHA}P  
template < typename T > #.}Su+XF  
  struct result_1 R|t.wawCo  
  { 5n.4>yOY  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; D]b5*_CT  
} ; 0*:]eM};P  
cJ:BEe  
template < typename T1, typename T2 > -<&"geJA  
  struct result_2 O\OG~`HBN  
  { )." zBc#  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ika{>hbH  
} ; >~J_9'gX6  
4)9X) Qx  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ycw'>W3.*  
$yaE!.Kc  
template < typename T > iO#H_&L.p  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "_'9KBd!  
  { @oYq.baHX  
  return fn(pk(t)); n2 ,b~S\e  
} L6$,<}l  
template < typename T1, typename T2 > 1Sz5&jz  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pfAp2"  
  { 8qBRO[  
  return fn(pk(t1, t2)); *JO"8iLw  
} */\dH<  
} ; +}4vdi"  
{LJCY<IGq  
oF V9t{~j  
一目了然不是么? [W{`L_"  
最后实现bind x+yt| &B  
 Mw'd<{  
:g<dwuVO  
template < typename Func, typename aPicker > :Np&G4IM>  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Ev0V\tl>0  
  { XfbkK )d  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); `! m+g0  
} ['-ln)96.  
N.eSf  
2个以上参数的bind可以同理实现。 7SAu">lIl  
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。 oL }FD !}  
D>*%zz|  
十一. phoenix E pM 4 +  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: >wcsJ {I  
eMz,DYa/G  
for_each(v.begin(), v.end(), MzK&Jh  
( Vg[U4,  
do_ 7Ox vq^[  
[ %t+V8A  
  cout << _1 <<   " , " wV56LW  
] HTx7._b  
.while_( -- _1), o ]Vx6  
cout << var( " \n " ) W97Ka}Y  
) >+oQxml6nI  
); 9@D,ZSi  
I8^z\ef&  
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: j-{WPJa4\  
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 8-8= \  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 #On1Q:d  
那么我们就照着这个思路来实现吧: J_P2%b=C  
4TR:bQZs  
6dq U4  
template < typename Cond, typename Actor > )sNtw Sl^  
class do_while 3wR5:O$H  
  { (Z`Y   
Cond cd; N;[w`d'#  
Actor act; +}9%Duim  
public : yxA0#6so  
template < typename T > pm)A*][s  
  struct result_1 yDd&*;9%Qg  
  { O~aS&g/sf  
  typedef int result_type; &a:>P>\  
} ; nh9K(  
 pd X9G  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} dwx1 EdJ{  
9,,v 0tE  
template < typename T > TvdmgVNP  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .Uih|h  
  { n}MG  
  do ,9+@\  
    { 'w9tZO\2  
  act(t); ',1rW  
  } &x=<>~Ag3  
  while (cd(t)); ,hOJe=u46  
  return   0 ; 7?hC t  
} ?on3z  
} ; $<33E e:a  
Uc9Uj  
=ARI*  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). #),QWTl3  
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。 'Y"q=@Ei9  
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。 vkR"A\:  
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。 \*_a#4a  
下面就是产生这个functor的类: t5e(9Yhj  
*2@ q=R-1  
C8G['aQ  
template < typename Actor > =~HX/]zF  
class do_while_actor $rjv4e}7  
  { @[JQCQ#r  
Actor act; D %5 0  
public : n7{c0;)$  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} {ZfTUt)-P  
<w,aS;v6jp  
template < typename Cond > + qS$t  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; $W0lz#s:  
} ; Jn:GqO  
7CQ48LH]  
jliKMd<?  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Tp0Tce/  
最后,是那个do_ 92} , A`=  
aMj3ov8p  
&'|bZms g  
class do_while_invoker Bq$bxuhV  
  { cc^V~-ph  
public : OK2wxf  
template < typename Actor > \{~x<<qFd  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const v1)jZ.:  
  { a{u)~:/G  
  return do_while_actor < Actor > (act); w93yhV?  
} ?SQT;C3j(  
} do_; cxmr|- ^  
4`*jF'N[  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? bTn-Pg){  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 bo@1c0  
最后来说说怎么处理break和continue (nV/-#*  
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。 '{Ywb@Bc  
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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