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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda |Tmug X7  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 X:`=\D  
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, /cdLMm:  
~u1~%  
t1iz5%`p}  
N)H+N g[  
  class filler DI;LhS*z  
  { g&p(XuN  
public : $~:ZzZO  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} cu5}(  
} ; (T2HUmkQ6  
"Y^Fn,c  
"dv\ 9O  
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: MwQtf(_  
NMw5ixl  
c %Y *XJ'  
@6DKw;Q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); |b='DJz2  
bt1bTo  
-}T7F+  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 K'8?%&IQ  
4IW90"uc  
7lF;(l^Z>}  
l<=k#d  
二. 战前分析 N4VZl[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。 X(d:!-_m *  
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 /o$6"~t  
xG edY*[`  
GBg  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); #+6j-^<_6  
  /* --------------------------------------------- */ dMjQV&  
vector < int *> vp( 10 ); ;6 d-+(@  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ?\4kV*/Cqz  
/* --------------------------------------------- */ zBTxM  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); z<A8S=s6n  
/* --------------------------------------------- */ 8%4v6No&*  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); dmkGIg}  
  /* --------------------------------------------- */ I31Nu{  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); D?Ol)aj?  
/* --------------------------------------------- */ ?T%"Jgy8  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); @fo(#i&  
`3[W~Cq  
py~[M'p(H  
f9_Pn'"I  
看了之后,我们可以思考一些问题: !T)_(}|6}  
1._1, _2是什么? A;ZluQ  
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。 K( MZ!>{  
2._1 = 1是在做什么? `_neYT  
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。 G~&q  
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。 :G9d,B7*  
\[]BB5)8  
jsV1~1:83  
三. 动工 K-*ZS8  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: #+" D?  
"\9 beK:l  
B "4A1!  
Ls|)SiXrY  
template < typename T > kW%wt1",  
class assignment H<^3H  
  { Zg= {  
T value; Yqu/_6wLx  
public : (NnE\2  
assignment( const T & v) : value(v) {} hP[/xe  
template < typename T2 > x5rm 2C  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } fK@UlMC]7  
} ; 2WKIO|'  
Ygfy;G%  
OL#i!ia.  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Q-s5-&h(  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment h>xB"E|.  
z:O:g?A  
b4KNIP7E  
9ygNJX'~  
  class holder /NPx9cLW^  
  { 7S= ]@*  
public : Q}lY1LT`  
template < typename T > %AT/g&M&1#  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ,HE{&p2y  
  { DeN2P  
  return assignment < T > (t); '|tmmoY6a:  
} Frx_aGLH1  
} ; :%fnJg(  
/^~)iTwH  
y(C',Xn  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: \dB z-H'@  
ij_5=4aZ-  
  static holder _1; !YM:?%B  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 b83m'`vRM  
h}m9L!+n8  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 4 ;6,h6a  
而不用手动写一个函数对象。 &ML-\aSal  
vvG*DGL)qL  
Kx;la  
SrMfd7H8f  
四. 问题分析 #; P-*P  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 >^@~}]L  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 [4])\q^q  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 HR'F  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 6_w~#86=  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 bI;u};v  
Xa U ^^K  
五. 问题1:一致性 oC!z+<  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| wUS w 9xg  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 }&l%>P  
Q`=d5Uvw  
struct holder ?|hYtV  
  { k_OzkEM9!  
  // K9RRY,JB  
  template < typename T > )DQcf]I  
T &   operator ()( const T & r) const A(C0/|#V  
  { +I.{y  
  return (T & )r; ,}^;q58  
} _4lKd`  
} ; ? a*yK8S  
6D4u?P,  
这样的话assignment也必须相应改动: ``h* A  
w/ID y Q  
template < typename Left, typename Right > pe\]}&  
class assignment Wjd_|Kui  
  { {|q(4(f"Iu  
Left l; l n09_Lr  
Right r; S; !7 /z  
public : 6I5LZ^/G9  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} M"OCwBT U  
template < typename T2 > %wq;<'W  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } `4|:8@,3{  
} ; ^ -lWv  
E@@XWU21;N  
同时,holder的operator=也需要改动: UtB~joaR  
-zm-|6[Wi  
template < typename T > NrcxuItkYn  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 40;4=  
  { FCt %of#  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); }K 2fwE  
} |s !7U  
5W_Rg:J{P  
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。 \q|<\~A  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 {9./-  
/yO0Z1G  
return l(rhs) = r; o7fJ@3B/  
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。 Gd[: &h  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: jxgs!B>   
io$fL_R=  
template < typename Tp > ~2 J!I^ J  
class constant_t Y c>.P  
  { `Y<FR  
  const Tp t; mx0EEU*  
public : >Cglhsb:N  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Fau24-g  
template < typename T > @aWd0e]  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 8SO(pw9  
  { FlLk.+!t  
  return t; vSJ# }&  
} ;c#jO:A5  
} ; =?1B|hdo  
";w"dfC^  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 :T/I%|;f  
下面就可以修改holder的operator=了 _Qf310oONS  
V.kf@  
template < typename T > Cfst)[j  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 7MwS[N%#  
  {  bR83N  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); *)qxrBc0  
} \ UiITP<  
1>_2 =^[  
同时也要修改assignment的operator() zHQSx7Ow 5  
k:`yxxYIh  
template < typename T2 > .QM>^(o$Z  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } }m.45n/  
现在代码看起来就很一致了。 GsNZr=;C  
9h0Y">}`b  
六. 问题2:链式操作 Au{J/G<W@  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 0-I L@Di`F  
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。 =a_ >")  
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。 %2`.*]L  
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。 V\r2=ok@y  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct bG!/%,s  
:Mnl1;oh  
template < typename T > 7SJtW`~  
struct result_1 3|1v)E  
  { DYW&6+%,hO  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ]R]%c*tA  
} ; oYrg;]H  
ze#r/j;sw  
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: e#|YROHf  
(Ujry =f  
template < typename T > uwWKsZ4:ij  
struct   ref \ H!Klp  
  { / yTPb  
typedef T & reference; KWi P`h8  
} ; DDp\*6y3l  
template < typename T > t,308Z  
struct   ref < T &> zIbrw9G  
  { 6[& x7"  
typedef T & reference; =]W[{@P  
} ; +E }q0GV  
+;N;r/d_i  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: MW|:'D`  
DAx 1  
template < typename T > CjUYwAy$k  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Yp;?Zq9  
  { J42/S [Rt  
  return l(t) = r(t); ^_G@a,  
} gE~LPwM  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 ow K)]t  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 `-w;/A"MJ  
CsiRM8  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 tk!5"`9N  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: NWII?X#T}  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 F4 =V* /7  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 >|g(/@IO  
最后的布局是: a<l DT_2b  
                Add 7&vDx=W  
              /   \ :r}C&3  
            Divide   5 wg]VG,  
            /   \ Oc%W_Gb7  
          _1     3 *apkw5B}C  
似乎一切都解决了?不。 zx;~sUR;  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 U,7}VdO  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 jUd)|v+t  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: <^Jdl.G  
M^jEp  
template < typename Right > J3_Ou2cF`  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const L4or*C^3  
Right & rt) const E$USam  
  { Pd;Gc@'~  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 0@kL<\u  
} ZP9x3MHe  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 +PKd </*]  
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。 7,5Bur  
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。 KLgg([  
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。 p'\zL:3  
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。 |Ju d*z  
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? lYhC2f m_  
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: ZhY03>X  
|H>;a@2d  
template < class Action > 5Tq*]Z E  
class picker : public Action I9*BT T]  
  { 3_ko=& B$  
public : (ty&$  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 5+a5p C  
  // all the operator overloaded >Xw0i\G  
} ; w[OUGn'  
@z>DJ>htN  
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。 #O^%u,mJj  
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: t:*1* ;  
-mLS\TFS  
template < typename Right > #M@~8dAH}M  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ;Pe=cc"@  
  { |G/W S0  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); !TO+[g!  
} z[' 2  
D 3Tqk^5  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > rG3?Z^&R+  
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。 moL3GV%]Gq  
AejM\#>  
template < typename T >   struct picker_maker y+nX(@~f]  
  { "<&) G{  
typedef picker < constant_t < T >   > result; DcN!u6sJ  
} ; ~]SCf@pRk  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > kO4'|<  
  { Y-lTPR<Eq  
typedef picker < T > result; bD. KD)5  
} ; CZog?O}<  
b*1yvkX5  
下面总的结构就有了: t8M\  
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。 m~-O}i~)  
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。 c&C*'c-r  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 2d&]V]:R*  
至此链式操作完美实现。 fNz(z\  
Z?u}?-b1\H  
3%)@c P:?  
七. 问题3 DhXV=Qw  
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。 UjS+Ddp  
YP>J'{?b*"  
template < typename T1, typename T2 > ZmmX_!M  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zxkO&DGRbN  
  { Zxh<pd25Y  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); %F\.1\&eE  
} 7[I +1  
_{$<s[S  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: zwk& 3  
O_L>We@3E  
template < typename T1, typename T2 > v2k@yxt(  
struct result_2 tXcZl!3x  
  { s"R5'W\U  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; S_?sJwM  
} ; Po*!eD  
& H8  %  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 6sG5 n7E-A  
这个差事就留给了holder自己。 &hih p"  
    rE]Nr ;Ys  
pog   
template < int Order > E;wT4 T=  
class holder; ZsSW{ffZ77  
template <> i|m8#*Hd  
class holder < 1 > 2#/23(Wc  
  { #x`K4f)  
public : &4ndi=.#rg  
template < typename T > nw(R=C  
  struct result_1 vo(:g6$  
  { *HB 32 =qD  
  typedef T & result; gegM&Xo  
} ; GL~ Wnt  
template < typename T1, typename T2 > -fp/3-  
  struct result_2 o`G6!  
  { .5);W;`X  
  typedef T1 & result; q;*'V9#  
} ; d"L(eI}G  
template < typename T > (4?^X  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const =cO5Nt  
  { ?d+ri  
  return (T & )r; [5tvdW6Z &  
} A1r%cs  
template < typename T1, typename T2 > "!CVm{7[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const K+"3He  
  { ;A4j_ 8\[  
  return (T1 & )r1; :zY;eJKm  
} f@[)*([  
} ; %a FZbLK  
-*Tf.c  
template <> ',/#|  
class holder < 2 >  W =;,ls  
  { Jg)( F|>o  
public : cQ'x]u_  
template < typename T > Y% JE})  
  struct result_1 *6eJmbFG  
  { fef y`J  
  typedef T & result; hQ(^;QcSu  
} ; $B7c\MR j  
template < typename T1, typename T2 > |}UA=? Xl  
  struct result_2 KDP"z  
  { WP?]"H  
  typedef T2 & result; "a9j2+9  
} ; 2vU-9p {  
template < typename T > Pm%5c\ef  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const P (DEf(  
  { OQ4Pk/-'  
  return (T & )r; }a#T\6rY  
} [oXSjLQm[  
template < typename T1, typename T2 > ^M%P43  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ?PqkC&o[q  
  { )B+R|PZ,  
  return (T2 & )r2; ("F$r$9S  
} -2!S>P Zs  
} ; :J_UXtx  
#Hz9@H  
'CSjj@3X  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 _iCrQJ0"T  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: d2V\T+=  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: X)6G :cD  
> ;#Y0  
return l(i, j) = r(i, j); H-nhq-fut  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) }EYmz/nN  
:5$ErI  
  return ( int & )i; ID`Ot{ y  
  return ( int & )j; ,A $IFE  
最后执行i = j; (F 9P1Iq  
可见,参数被正确的选择了。 rsa_)iBC  
U;IGV~oT  
MgJ5FRQ  
 ^#C+l  
U;TS7A3  
八. 中期总结 |vm-(HY!  
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: jSM`bE+"  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 OI*ltba?  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Ly3!0P.<  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor d}tmZ*q  
4n@>gW  
uD?RL~M  
\At~94  
QV.>Cy  
$y,KDR7^  
九. 简化 QH4m7M@ni  
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。 #pgD-0_  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 4M>pHz4  
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: X lItg\R  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 _>]/.w2=  
  +-*/&|^等 7w" !"W#  
2. 返回引用。 XR9kxTuk  
  =,各种复合赋值等 )B +o F7  
3. 返回固定类型。 $GU  s\  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) r7>FH!=:  
4. 原样返回。 9M'"q7Kh  
  operator, R-dv$z0  
5. 返回解引用的类型。 G7|d$!%  
  operator*(单目) pbDr:kBL  
6. 返回地址。 3UW`Jyd`k  
  operator&(单目) rPBsr<k#5  
7. 下表访问返回类型。 );AtFP0Y  
  operator[] E2dS@!]V  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 0tL5t7/Gr  
  operator<<和operator>> d }fd^x/  
p>\[[Md  
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。 p/Q< VV  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: h*D -Vo  
v;G/8>GRy  
template < typename Left > u/wX7s   
struct value_return /DH`7E  
  { &&52ji<3  
template < typename T > h$$JXf  
  struct result_1 R[6R)#o  
  { r}e(MT:R'  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; -6uLww=w4  
} ; 9<y{:{i  
l l*g *zt3  
template < typename T1, typename T2 > +PWm=;tcC  
  struct result_2 :|S[i('  
  { E$4H;SN \  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; B8T5?bl  
} ; ^_3 $f  
} ; 0YL*)=pD,  
lul  
|oSt%l Q1  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait A{B$$7%  
0S;Ipg  
下面我们来剥离functor中的operator() fV7 k{dR  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 2?Ryk`2i)  
ZVJ6 {DS/  
return l(t) op r(t) "QS(4yw?jg  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) g8&& W_BI  
return op l(t) G7,v:dlK   
return op l(t1, t2) 7b-[# g  
return l(t) op 9Z=hg[`]<  
return l(t1, t2) op kSol%C  
return l(t)[r(t)] %La/E#  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] `|"o\Bg<  
:jkPV%!~  
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: fj( WH L  
单目: return f(l(t), r(t)); @ YWuWF  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); J0e^v  
双目: return f(l(t)); :N^B54o%6  
return f(l(t1, t2)); -{JReplc  
下面就是f的实现,以operator/为例 Sh-B!  
jt323hHth  
struct meta_divide WdC7CK  
  {  f>mEX='w  
template < typename T1, typename T2 > ;sf'"UnL  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) rGt]YG#C  
  { ak3WER|f#  
  return t1 / t2; 1 YtY=  
} -V@ST9`  
} ; 7KRNTnd  
5oYeUy>N  
这个工作可以让宏来做: X2| Z!  
Bs`='w%7  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ oz:J.<j24Z  
template < typename T1, typename T2 > \ K^GvU0\  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; iH]0 YT.E  
以后可以直接用 +JD^5J,-NJ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) >2}*L"YC  
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 _f "I%QTL  
(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。。。) I 6<LKI/  
R*W1<W%q=  
wV$V X  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 P&5vVA6K7  
#q0xlF@  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > #\Q)7pgi.  
class unary_op : public Rettype W0U|XX!&  
  { p((.(fx  
    Left l; P??pWzb6HH  
public : <>-gQ9  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} M_75bU  
Ud>hDOJ3  
template < typename T > +U<Ae^V  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const o 0b\<}  
      { @N> rOA  
      return FuncType::execute(l(t)); UQ^ )t ]  
    } jl]p e7-  
{"|GV~  
    template < typename T1, typename T2 > ;tD?a7  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r`u 9MJ*  
      { P:X X8&#  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); j.c4  
    } flBJO.2  
} ; #^i+'Z=L  
j}jU.\*v<  
+'` ^ N  
同样还可以申明一个binary_op {=R vFA  
OQuTM[W  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > !a'{gw  
class binary_op : public Rettype l$!NEOK  
  { ]Qx-f* D6  
    Left l; G jrN1+9=  
Right r; ?f:\&+.&  
public : j=>WWlZ  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} dwzk+@]8  
V+*1?5w  
template < typename T > kwt;pxp i  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?0s&Kz4B  
      { "bO]AG  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); G CcSI;w  
    } J/vcP  
EJaO"9 (  
    template < typename T1, typename T2 > Gn10)Uf8X  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A#79$[>w  
      { WPu%{/ [  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); z5[Qh<M  
    } 5M3)7  
} ; i2Gh!5]f  
H{d/%}7[v  
U.W Mu%  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 k}{K7,DM  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 DB] ]6  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) d k|X&)xTJ  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 _j_c&  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! QO,ge<N+N  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 =OA7$z[  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 LA837%)  
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) C9T- 4o1  
下面是修改过的unary_op gD6BPW~0  
a4!6K  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > -32.g \]  
class unary_op @eDL j}  
  { )#cGeP A  
Left l; _Q\u-VN*hv  
  ><;.vP  
public : v{U1B  
w{ x=e  
unary_op( const Left & l) : l(l) {}  YwB\kN  
t4iV[xl3F  
template < typename T > j7Lw( AJ  
  struct result_1 lG X_5R  
  { v[?eL0Z  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; *_yp]z"  
} ; s8kkf5bu  
z*:.maq  
template < typename T1, typename T2 > =G<S!qW  
  struct result_2 aw0xi,Jz  
  { HmEU;UbO-  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; |<7nf75c}  
} ; zhde1JE  
r\{; ~V  
template < typename T1, typename T2 > &nF7CCF  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C  F<  
  { d4-cZw}+  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2));  _$4vk  
} /E6 Tt  
8,(5Q  
template < typename T > !O8vr4=  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L_7-y92<W  
  { q|ZQsFZ  
  return OpClass::execute(lt(t)); ^S`c-N  
} qUp DmH  
= P {]3K  
} ; R:DW>LB  
[k6 5i  
})r[q sv  
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 ='r4z z  
好啦,现在才真正完美了。 !7[Rhk7bW  
现在在picker里面就可以这么添加了: dCMWv~>  
~4~>; e  
template < typename Right > kv3jbSKCT  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const axi%5:I  
  { 0IjQqI  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); G;pxB,4s5  
} $X;fz)u  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 X<"W@  
%7rWebd-  
o %tvwv  
<El6?ml@  
+hS}msu'  
十. bind :ITz\m  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 <)(STo  
先来分析一下一段例子 xlaBOKa%  
wXsA-H/`  
EGyQ hZ mO  
int foo( int x, int y) { return x - y;} # S4{,  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 21U,!  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 7uRXu>h  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 F/w!4,'<?5  
我们来写个简单的。 .Su9fj y%  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 'rdg  
对于函数对象类的版本: Nl1v*9_x  
Jk7[}Jc$  
template < typename Func > t1 .6+  
struct functor_trait wBXgzd%L  
  { KArnNmJ9  
typedef typename Func::result_type result_type; eESJk 14  
} ; -3c?Yaf"  
对于无参数函数的版本: 5fBW#6N/  
S\jN:o#b  
template < typename Ret > scUWI"  
struct functor_trait < Ret ( * )() > =X2EF  
  { " U&   
typedef Ret result_type; Y&5h_3K;<  
} ; 8a1G0HRQ  
对于单参数函数的版本: a8%/Xwr~  
'?k*wEu  
template < typename Ret, typename V1 >  B9^@]  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Jj'~\j  
  { /Et:',D  
typedef Ret result_type; l+Tw#2s$  
} ; ( UV8M\  
对于双参数函数的版本: p]#%e0  
/\_ s  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > #f@sq5pTO  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > z>hG'  
  { ?ei7jM",  
typedef Ret result_type; QSy=JC9  
} ; /cDla5eej  
等等。。。 O.*,e  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 8<6;X7<-  
P{)eZINlE  
template < typename Func > !T|X/B R  
struct func_return avk0pY(n  
  { W!z=AL{  
template < typename T > f?_H02j`/E  
  struct result_1 nlK"2/W  
  { -`B|$ W  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; O- &>Dc  
} ; pXCmyLQ  
V5RfxWtm:  
template < typename T1, typename T2 > ,y?0Iwf  
  struct result_2 x5 3 aGi|  
  { <$HP"f+<S5  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; /'p(X~X:l  
} ; Ssr P  
} ; 6546"sU  
;e_n7>'#%  
^'C1VQ%  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 aBT|Q@Y.  
\=4[v-3 H  
template < typename Func, typename aPicker > p}}o#a~V),  
class binder_1 K9gfS V>]  
  { #tdI;x3  
Func fn; (~N &ov  
aPicker pk; Yt7R[|  
public : a! P?RbW  
KyNv)=x4c  
template < typename T > \ M8;CN  
  struct result_1 }ruBbeQ  
  { x2[A(O=  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; FU~ Ip  
} ; izow=}  
+^!&-g@(  
template < typename T1, typename T2 > =x9zy]  
  struct result_2 e&E""ye  
  { n_hV;  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; &aaXw?/zr  
} ; ](@Tbm8  
S=ebht=  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} q3e %L  
!,PG!Gnl  
template < typename T > DnP>ed"M!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4E}/{1  
  { tD.md _E  
  return fn(pk(t)); |28z4.  
}  =h\,-8  
template < typename T1, typename T2 > ;dNKe.`Dg  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const cRK1JxU  
  { 7g cr$&+e  
  return fn(pk(t1, t2)); JV Fn=Mw  
} _1 f!9ghT\  
} ; \SS1-UbL  
egxh  
sME3s-  
一目了然不是么? U`D/~KJ{Y  
最后实现bind q<yp6Q3^  
8/x@|rjW  
#7+oM8b  
template < typename Func, typename aPicker > lzN\~5a}  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) AF>J8V  
  { fn(KmuNA  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); |[;9$Vn  
} 0p :FAvvNI  
Ua)ARi %  
2个以上参数的bind可以同理实现。 B)O{+avu  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 (hS j4Cp  
Tf) qd\  
十一. phoenix K 38e,O  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: )'KkO$^&  
iVLfAN @  
for_each(v.begin(), v.end(), r'#5ncB  
( r1yz ?Y_P  
do_ M3c-/7  
[ & xo,49`!  
  cout << _1 <<   " , " #HpF\{{v  
] 9o"k 7$  
.while_( -- _1), ,&rlt+wE  
cout << var( " \n " ) ;"$Wfy  
) 0qqk:h  
); 5fMVjd  
Ds? @ LE|  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: }9<pLk  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ~tWIVj{  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 h5e(Avk  
那么我们就照着这个思路来实现吧: GSIRZJl  
oW3j|V  
I{U7BZy  
template < typename Cond, typename Actor > m-4P*P$X  
class do_while kHygif !I4  
  { FCnOvF65  
Cond cd; $8vZiB!"  
Actor act; nj$TdwZbK  
public : Kur3Gf X  
template < typename T > ]KdSwIbi  
  struct result_1 iqm]sC`  
  { ~v"4;A 6  
  typedef int result_type; @&p:J0hbp  
} ; awkPFA*c'  
>M=_:52.+  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} PTrKnuM\J_  
E1IT>_  
template < typename T > Ybo:2e  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ce@1#}*  
  { }W^%5o87{  
  do >zFk}/  
    { \!M6-kmi  
  act(t); r#rL~Rsd}  
  } q#B=PZ'NA  
  while (cd(t)); Ut.%=o;&[  
  return   0 ; m/@ ;N,K  
} !Hq$7j_  
} ; 4zyN>f|  
OGW,[k= 2{  
A!B: vJ  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). /9T.]H ~  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 wV8_O)[  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 3m%oXT  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 C+o1.#]JM  
下面就是产生这个functor的类: n-zAkKM  
x7\b-EC  
vZMb/}-o  
template < typename Actor > ;Z^\$v9?  
class do_while_actor 'EzKu~*  
  { 'KvS I=$  
Actor act; prtNfwJz1j  
public : T_iX1blrgh  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} kNq>{dNRx  
|H-%F?<{  
template < typename Cond > a',6WugIP  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; OlRtVp1  
} ; Z p8\n:  
o%3i(H  
>7g #e,d   
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 'Ur1I "  
最后,是那个do_ AXnRA W  
CjR!dh1w_  
eX)'C>4W  
class do_while_invoker u}I-#j)wap  
  { {A^3<=|  
public : wwh1aV *  
template < typename Actor > NM FgCL  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const uuHg=8(  
  { EzII!0 F  
  return do_while_actor < Actor > (act); 2<$pai"yl  
} 'q>2WP|UY9  
} do_; 7R5m|h`M  
a]H&k$!c  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ^IQtXae6M  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 _[)f<`!g_V  
最后来说说怎么处理break和continue Hk&op P9)  
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。 ^wass_8  
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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