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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda _^$F^}{&  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 TXbi>t:/S{  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, n<eK\ w  
6I|9@~!y[  
f %P#.  
w;kiH+&  
  class filler >#`{(^  
  { z)R\WFBW  
public : RF~c/en  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} #8%~u+"N  
} ; 82 1 6_Qm  
P` Gb }]rW  
0OnqKgf  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: }_Y\6fcd  
' R= OeH  
M{=p0?X  
&$h#9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); {>Qs+]  
COxJ,v(  
6rlM\k@!  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 b8 6c[2  
Ng*O/g`%L  
xo(>nFjo  
WpkCFp  
二. 战前分析 Hx9lQ8  
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。 @[5]?8\o  
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 /1hcw|cfC  
BtQqUk#L2  
L f;Uv[^c  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); |9)y<}c5oM  
  /* --------------------------------------------- */ _1jeaV9@  
vector < int *> vp( 10 ); K~qKr<)  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); w3Dqpo8E  
/* --------------------------------------------- */ 0{stIgB$  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); g&/r =U  
/* --------------------------------------------- */ V|4k=_-  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); .G/RQn]x}  
  /* --------------------------------------------- */ |KSoS#Y  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); oCKn  
/* --------------------------------------------- */ +@do<2l]  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); `Tr !Gj_  
%.:]4jhk  
3B4C@ {  
!A+jX7Nb  
看了之后,我们可以思考一些问题: T1RICIf 1F  
1._1, _2是什么? ,!98V Jmr  
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。 OV-#8RXJ  
2._1 = 1是在做什么? K48 QkZ_gY  
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。 h 3p~\%^  
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。 8>:u%+ C1c  
rWp+kV[Ec>  
u}jC$T>2%6  
三. 动工 |+1k7S  ,  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: I.1(qbPkF+  
@[;$R@M_3  
OuB [[L  
0}\8,U  
template < typename T > k[1w] l8  
class assignment {dvsZJj  
  { .Txwp?};  
T value; X- SR0x  
public : ,(kaC.Em  
assignment( const T & v) : value(v) {} J^mm"2  
template < typename T2 > oho~?.F  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } WAVEwA`r  
} ; UJ&gm_M+kL  
%vU*4mH  
3`ze<K((  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 _2xYDi  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ^E3 HY@j  
QhPpo#^  
:Lq=)'d;6  
NOtwgZ-  
  class holder E{'\(6z_  
  { (=tu~ ^  
public : 8qs8QK  
template < typename T > rU7t~DKS  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 9|>5;Ej  
  { T{Yk/Z/}?  
  return assignment < T > (t); *35o$P46  
} 31mlnDif  
} ; r m dG"s  
DE$T1pFV  
N| |s#  
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: [Ib17#74  
u6/;=]0   
  static holder _1; 0Pg@%>yb~  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 V`LW~P;  
^bXCYkx  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); R-\"^BV#Z  
而不用手动写一个函数对象。 SXmh@a"*\  
K(}<L-cv  
n s&(g^  
`u7twW*U2  
四. 问题分析 Ap`D{u/  
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。 ~h444Hp=  
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。 \3cg\Q+~  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 OLDEB.@  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 UG,n q  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 {ALOs^_-  
TK#-;p_  
五. 问题1:一致性 Oz.Zxw  
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?| \LDcIK=  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Wu693<  
)H1chNI)  
struct holder eRIdN(pP  
  { 9q"G g?  
  // h>"Z=y  
  template < typename T > cP8@'l@!  
T &   operator ()( const T & r) const Ijs=4f  
  { Nv\<>gA:  
  return (T & )r; @%#!-wC-5  
} yx/qp<=  
} ; ^4>Icz^ F  
b'4r5@GO  
这样的话assignment也必须相应改动: Td![Id  
20mZ{_%  
template < typename Left, typename Right > jp-]];:aPJ  
class assignment J i:0J},m  
  { }/Y)^  
Left l; bqUQadDB  
Right r; IeJ@G)  
public : "C [uz&  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ]\:l><  
template < typename T2 > PX,fg5s\b  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } edh<L/%D  
} ; 8R.`*  
JLV?n,nF  
同时,holder的operator=也需要改动: NKw}VW'|  
OGU#%5"<  
template < typename T > lV2MRxI  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const )1]LoEdm`  
  { =|bW >y  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); WFFpW{  
} ~uu~NTz  
WWWfQ_u2  
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。 {,i='!WIm  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 j_~lc,+m  
'#x<Fo~hT  
return l(rhs) = r; Q$DF3[NC  
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。 k3t2{=&'&x  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: [0hZg  
7$I *ju_  
template < typename Tp > .A Z+|?d  
class constant_t cOEzS  
  { FI(M 1iJ  
  const Tp t; U>_#,j  
public : 9:6d,^X  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} *gXm&/2*  
template < typename T > 7S9Q{  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const XvW $B|  
  { -<B{?D  
  return t; M;qV% k  
} (3Z~EIZz  
} ; 8rsv8OO  
j<* `?V^  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 64qQ:D7C  
下面就可以修改holder的operator=了 Yg14aKZl  
MEn#MT/Cz  
template < typename T > &:)e   
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const x+5y287#  
  { T89VSB~  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); f7QX"p&P  
} f^X\N/  
pGGx.&5#82  
同时也要修改assignment的operator() hKW!kA =gZ  
{:9P4<%H  
template < typename T2 > z?8Sie  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } |qsY0zx  
现在代码看起来就很一致了。 ~j2=hkS  
H@WQO]P A  
六. 问题2:链式操作 QabYkL5@  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 abM4G  
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_<(~eN`  
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。 )z?Kq0  
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。 T3 k#6N.  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct mF !=H%  
CiGN?1|  
template < typename T > 3 ,?==?  
struct result_1 Aw *:5I[  
  { 2nPU $\du  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; }ZWeb#\  
} ; o(@F37r{?  
l?%U*~*  
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: !Rw\k'<GKX  
(&u)F B*  
template < typename T > lCyp&b#(L  
struct   ref \W6 |un  
  { n`hes_{,g  
typedef T & reference; s~6irf/  
} ; 5K*-)F ]  
template < typename T > wfrWpz=FO  
struct   ref < T &> ?RD)a`y51  
  { )(pJ~"'L  
typedef T & reference; h&6x.ps@  
} ; cAc i2e  
~L'}!' &.  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: v+*l|!v  
}`9}Q O  
template < typename T > r8~U@$BBK  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 2O5yS  
  { Aq{m42EAj  
  return l(t) = r(t); P!";$]+  
} _9Ig`?<>I  
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。 t%AW0#TZ  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 *7I=vro  
s"|N-A=cS  
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 +6{KrREX)  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ngJES` 0d  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 oB$D&  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 rkl/5z??  
最后的布局是: |7I.DBjR;  
                Add Bv |Z)G%RR  
              /   \ |JL47FR  
            Divide   5 ]eq3cwR[|  
            /   \ \0pJ+@\T9  
          _1     3 WiL~b =fT  
似乎一切都解决了?不。 P + nT%  
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。 ;.h5; `&  
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。 yXw xq(32  
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: E}qeh"sJt  
OX4+1@$tk  
template < typename Right > m-a _<xo  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ?^&!/,  
Right & rt) const ls6ywLP{  
  { s^9N7'  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); "FaG5X(  
} RS/%uxS?  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Nu{RF  
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。 |[ |X  
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。 'F+O+-p+  
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。 /7h%sCX  
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。 }~-)31e'`  
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?  \'"q6y  
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: -zz9k=q  
][bz5aV  
template < class Action > _ #l b\  
class picker : public Action );;UNO21+  
  { eeb 8v:4  
public : # dxlU/*  
picker( const Action & act) : Action(act) {} (s{%XB:K  
  // all the operator overloaded s:cS 9A8  
} ; 9&'Mb[C`"  
v(4C?vxhG  
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。 ( L RX  
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: gpr];lgS  
Dl/UZ@8pl  
template < typename Right > ce=6EYl  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const miHW1h[=  
  { VkhK2  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 8yFD2(#  
} INzQ0z-z  
!1"~tA!+p=  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > <WBGPzVZE  
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。 *vsOL 4I%  
B?Y%y@.  
template < typename T >   struct picker_maker p|Rxy"}  
  { hY'"^?OP  
typedef picker < constant_t < T >   > result; dt3Vy*zL  
} ; 9i|6  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 0#*\o1r\p  
  { on&N=TN  
typedef picker < T > result; 2#W%--  
} ; )vGRfFjw_  
GJy,)EO6{  
下面总的结构就有了: b<.+WkO  
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。 Z@C D1+G  
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。 s[s6E`Q  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 YBS]JCO  
至此链式操作完美实现。 x5`q)!<&  
*bRH,u  
xI:;%5{LN  
七. 问题3 <J H0 &  
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。 "l +Jx|h\  
@1Zf&'/6  
template < typename T1, typename T2 > 'T|.<u@~  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V`fh,(:  
  { l]v *h0!  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Rb#Z\e}e-  
} ]r"{G*1Q 9  
RXx +rdF0  
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: [>_( q|A6+  
)If[pw@j  
template < typename T1, typename T2 > ir,Zc\C  
struct result_2 =C3l:pGMB;  
  { V">Uh@[J_  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; dqKTF_+VhA  
} ; +Qc^A  
p Y>yJ)  
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? Ca1)>1 Vz  
这个差事就留给了holder自己。 u5CT7_#)  
    &_90E  
&aF_y_f\  
template < int Order > ] &G5/ ]f  
class holder; < m9O0  
template <> 1;:2=8  
class holder < 1 > -ZyFUGd%  
  { ([9h.M6v  
public : .PAkW2\#  
template < typename T > uqO51V~  
  struct result_1 J0=`n (48B  
  { HWefuj  
  typedef T & result; M$~h(3  
} ; M2zfN ru  
template < typename T1, typename T2 > v\MH;DW^Z  
  struct result_2 )E[5lD61  
  { mML^kgy\N  
  typedef T1 & result; U<6k!Y9ny  
} ; dl":?D4H  
template < typename T > 'g=yJ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const RD_;us@&&*  
  { -dvDAs{X  
  return (T & )r; `jZX(H   
} MZd\.]G@  
template < typename T1, typename T2 > *UyV@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const nL:vRJr-$  
  { 4 ^+hw;  
  return (T1 & )r1; ASYUKh,h  
} Zi[)(agAT  
} ; 5r+0^UAO:J  
%DV@2rC<  
template <> S|>Up%{n[  
class holder < 2 > I Mv^ 9T:  
  { Qs?+vk?*h  
public : q;>BltU  
template < typename T > d#b{4zF"  
  struct result_1  q?^0 o\  
  { q!H 3JL  
  typedef T & result; #/tdZ0  
} ; fF d9D=EW.  
template < typename T1, typename T2 > OUdeQO?  
  struct result_2 Ch.T} %  
  { "=".ne  
  typedef T2 & result; E%;'3Qykva  
} ; &iGl)dDr  
template < typename T > H]!y |p  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 9nG] .@ H  
  { vfbe=)}[  
  return (T & )r; K4F!?#  
} ~lF lv+,%  
template < typename T1, typename T2 > & 9]KkY=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const t~a$|( 9  
  { .y0]( h  
  return (T2 & )r2; %zelpBu+  
} -E500F*b  
} ; (jm.vL&5j  
ILO+=xU  
LQh\j|e9  
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> >。 F d\XDc[g  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: V?O%kd  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: o6y,M!p@  
y(]|jRo  
return l(i, j) = r(i, j); dH/t|.%  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) :U:7iP:  
z\E "={P&  
  return ( int & )i; \=@r1[d  
  return ( int & )j; RYV6hp)|  
最后执行i = j; Gzir>'d2'V  
可见,参数被正确的选择了。 bMUIe\/v[  
 vV[dJ%  
5"gRz9Ta`  
ATzNV=2s  
(En\odbvt  
八. 中期总结 ~r!5d@f.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: -+9x 0-P  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 wrO>#`Z  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 a?Y1G3U'  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor i]53A0l  
_$'Mx'IC=  
^kl9U+  
x<Zhj3  
9kF#*  
eb/V}%  
九. 简化 fD~!t 8J  
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。 @1@q6@9Tu  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 0`P]fL+&  
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: 7XDV=PQ[  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Gtg)%`  
  +-*/&|^等 Ij #a  
2. 返回引用。 _M&.kha  
  =,各种复合赋值等 bg,}J/  
3. 返回固定类型。 [[ e| GQ  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 3opLLf_g  
4. 原样返回。 0lRH Yu  
  operator, Z8&C-yCC  
5. 返回解引用的类型。 sv;zvEn;-L  
  operator*(单目) ZW?7g+P  
6. 返回地址。 UTTC:=F+  
  operator&(单目) FqTkUWd,#  
7. 下表访问返回类型。 Wv0'?NL.  
  operator[] SznE:+  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ~t:b<'/  
  operator<<和operator>> HLe^|  
aVP|:OAj  
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。 >jX UO  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Hk]BC  
tqQ0lv^J  
template < typename Left > 2\w=U,;(  
struct value_return 8`G{1lr4o  
  { 30_un  
template < typename T > MA+-2pMc|7  
  struct result_1 ^-IsK#r.k  
  { ^2r}_ AX  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; s3-ktZ@  
} ; >fye^Tx  
l;BX\S  
template < typename T1, typename T2 > Nr"N\yOA/  
  struct result_2 -m160k3  
  { V./w06;0  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; eh(Q^E;*  
} ; iw fp'  
} ; YC]YX H  
~9?U_ahfVt  
gOyY#]g  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ^Q=y^fx1  
:Nz?<3R0\  
下面我们来剥离functor中的operator() vS YKe  
首先operator里面的代码全是下面的形式: !/}FPM_  
Tdwwtbe  
return l(t) op r(t) B~>cNj<  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) =YGP%}_.p{  
return op l(t) M%{?\)s  
return op l(t1, t2) g`OOVaB  
return l(t) op -(w~LT$ "  
return l(t1, t2) op zw: C*sY  
return l(t)[r(t)] 2 1~7{#  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] b%;59^4AjD  
JYd7@Msfc  
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>%;  
单目: return f(l(t), r(t)); }E5#X R  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ay(!H~q_U  
双目: return f(l(t)); )@qup _M@  
return f(l(t1, t2)); (a}  
下面就是f的实现,以operator/为例 P=^#%7J/l  
QP%kL*=8  
struct meta_divide 5)yOw|Bd  
  { "PyWo  
template < typename T1, typename T2 > @%<?GNSO  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) yvz?4m"_yB  
  { u5Ny=Xm  
  return t1 / t2; FxfL+}?Q  
} `<J#l;y  
} ; v (ka,Dk3  
irsfJUr[V  
这个工作可以让宏来做: _;:rkC fj  
8rwYNb.P  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ lKEX"KQ!  
template < typename T1, typename T2 > \ ~pevU`}Uqc  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ^5]u BOv  
以后可以直接用 gKN}Of@^1  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) L"foL  
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 5_)@B]~nM  
(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。。。) 3eTrtCe$  
ESMG<vW&f  
*J_iXu|  
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 VD24X  
poD \C;o"  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ,?k%jcR  
class unary_op : public Rettype 5#0e={X  
  { Ud#X@xK<h  
    Left l; T^$g N|  
public : <jUrE[x  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} >`89N'lZBm  
MCeu0e^)  
template < typename T > 0)AM-/"  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const BF36V\  
      { HK0::6n{  
      return FuncType::execute(l(t)); 's[BK/  
    } t'R':+0Vf  
4TUtY:  
    template < typename T1, typename T2 > ~o@\ n  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :)p)=c8%  
      { JoCA{Fa}  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ,;.B4  
    } EqnpMHF  
} ; {pDTy7!Hs  
'Y!pY]Z  
A XBkJ'jd  
同样还可以申明一个binary_op hOPe^e"  
> BNw  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > *bA+]&dj\  
class binary_op : public Rettype 9 g Bjxqm  
  { 3;a R\:p@w  
    Left l; ,?g=U8y|  
Right r; FaFp_P?  
public : EZ"bW  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} +z-[s6q2m  
MZ|\S/  
template < typename T > $Z;BQJVH  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zF5q=9 4$  
      { \=!H2M  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 5`{vE4A]q  
    } )O3jQ_q=  
QjA&IZEC  
    template < typename T1, typename T2 > -Z%F mv8  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u7;`4P:o@  
      { 99e*]')A%  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); XFW5AP  
    } 4'SaEsA~  
} ; HG2GZ}~^1  
[yw%ih)  
_Vjpw,  
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 GQN98Y+h  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 lhqQ CV  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) XRa(sXA3  
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。 pW\z\o/2  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 4\M8BRuE  
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。。。 }[ ].\G\G  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 !?nu?  
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) g96T*T  
下面是修改过的unary_op v&fGCD\R  
pOm@b `S%  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 2;G98H  
class unary_op P,i"&9 8  
  { G0}Dq M Ti  
Left l; eC~ jgB  
  U98_M)-%&  
public : ->\N_|_  
P5xI  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} q IM  
Z>F@n Tzb>  
template < typename T > .o}%~g<d  
  struct result_1 %[w Tz$S"  
  { o{V#f_o  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; b M"fk&  
} ; :NuR>~  
d.`&0  
template < typename T1, typename T2 > HsnG4OE  
  struct result_2 Ik j=`,a2B  
  { Y0@yD#,0~  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; *Bs^NU.  
} ; #vQ?  
P@gt di(Q  
template < typename T1, typename T2 > Ep mJWbU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const cC%j!8!  
  { R4b-M0H  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); H"+wsM^@  
} exQ#<x*  
&]< 3 ~6n  
template < typename T > O)uOUB  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const EJLQ&oH[  
  { vU!8`x)  
  return OpClass::execute(lt(t)); :.$"kXm^  
} ?; [ T  
5`~mqqR5  
} ; ?E<c[*F05  
QH~Jy*\+PX  
.+yW%~0  
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 j0FW8!!-g  
好啦,现在才真正完美了。 3B{[%#vO  
现在在picker里面就可以这么添加了: ?,07;>&  
]#zZWg zv  
template < typename Right > e.l!3xY2'  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const L/?]^!.  
  { 3OP.12^  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); p0M=t-  
}  (#o t^  
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。 ;/'|WLI9  
b`CWp;6Y  
q[ ULG v  
.:y5U}vR  
^s{hs(8%R  
十. bind :p>hW!~  
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。 Ma6W@S  
先来分析一下一段例子 ]p]UTCo!'  
S`iR9{+&  
rbyY8 bX  
int foo( int x, int y) { return x - y;} *N F$1  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 5& !'^!  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 h^oH^moq<  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 AW~"yI<  
我们来写个简单的。 LjaGyj>)  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: UTCzHh1  
对于函数对象类的版本: ,l HLH  
{)@D`{$  
template < typename Func > m`6VKp{YD  
struct functor_trait [i7YVwG4  
  { uWjU OJEe  
typedef typename Func::result_type result_type; zizk7<?L .  
} ; l Y'N4x7n  
对于无参数函数的版本: 6~8F!b2  
eLfvMPVo  
template < typename Ret > JA^v  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 7I}P*%(f  
  { #BY`h~&T  
typedef Ret result_type; #@qN8J}R  
} ; 6/tI8H3E  
对于单参数函数的版本: SfB8!V|;  
m"d/b~q  
template < typename Ret, typename V1 > i ]o"_=C  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > W7=V{}b+  
  { 2Y OKM #N]  
typedef Ret result_type; s_ bR]G  
} ; dqc1 q:k?$  
对于双参数函数的版本: w? LrJ37u  
*:hy Y!x  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > mfom=-q3k  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Dl C@fZD  
  { ".U^if F  
typedef Ret result_type; riCV&0"n  
} ; WE6\dhJ<  
等等。。。 }Ln@R~[  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ~/-eyxLTm  
3[IJhR[  
template < typename Func > #0"~G][#  
struct func_return +(?>-3_z  
  { U \oy8FZ  
template < typename T > kV&9`c+  
  struct result_1 aeP[+I9  
  { cpZc9;@IC  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; S%mfs!E>  
} ; OqUr9?+  
Bv9kSu9'~  
template < typename T1, typename T2 > a~ ]bD  
  struct result_2 h<6UC%'ac  
  { 2/7_;_#vJ%  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; h7yqk4'Lq  
} ; Ev9 >@~^  
} ; izZ=d5+K  
06 mlj6hV  
4Ysb5m)u  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 3x@<Z68S  
gfa[4 z  
template < typename Func, typename aPicker > Q2|p \rO  
class binder_1 _\8qwDg"#e  
  { gTf|^?vd  
Func fn; oPQtGl p  
aPicker pk; [xZU!=  
public : )R2XU  
OJO!FH)  
template < typename T > r[txlQI9  
  struct result_1 ZKpvDH'  
  { y 9l*m~  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; O4iC]5@  
} ; rN/| (@  
:aAEJ  
template < typename T1, typename T2 > `#mK*Buem}  
  struct result_2 oG oK,  
  { Shr,#wwM`B  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; FnFb[I@eu  
} ; 'LE"#2Hu  
';B#Gx  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ,&^3Z  
iw9Q18:I}  
template < typename T > *OjKc s  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const BJ}D%nm}  
  { P9Q~r<7n  
  return fn(pk(t)); !CTxVLl"F  
} J([s5:.[  
template < typename T1, typename T2 > Z|lU8`'5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const XGrue6 ya  
  { S>Yj@L  
  return fn(pk(t1, t2)); .Ajzr8P  
} .="bzgC3A  
} ; )cJ#-M2  
!YL. .fb  
XOP"Px@  
一目了然不是么? / ~ %KVe  
最后实现bind .Pndx%X9s  
Jju#iwb  
r=uN9ro  
template < typename Func, typename aPicker > o{qr!*_3  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) [Nm4sI11  
  { Sjj>#}U  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); "/Pjjb:2  
} =T?}Nt  
:M3oUE{  
2个以上参数的bind可以同理实现。 thlY0XCq,%  
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。 ;|T!#@j  
N "tFP9;K  
十一. phoenix BR`ygrfe  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: df}r% i  
<W8t|jt  
for_each(v.begin(), v.end(), 4*n#yVb/  
( +n0r0:z0  
do_ c_grPk2O4  
[ 796\jf$  
  cout << _1 <<   " , " %]gTm7 =t  
] $@-P5WcRs  
.while_( -- _1), zET^T5>:  
cout << var( " \n " ) B(g_Gm<  
) u7%D6W~m0  
); IY'=DePd  
z G }?  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: f"G-  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ^n Jyo:DO;  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ?Ea;J0V  
那么我们就照着这个思路来实现吧: jl.p'$Fbn  
f 3V Dv9(  
z /KK)u(q  
template < typename Cond, typename Actor >  5^<h}u9  
class do_while \uqjs+  
  { tsOrt3   
Cond cd; 5@IB39  
Actor act; 1J=.N|(@Q  
public : (/d5UIM{&  
template < typename T > 94uN I8  
  struct result_1 } "vW4   
  { V]OmfPve  
  typedef int result_type; - Xu.1S  
} ; z<sg0K8z63  
G'2#9<c*  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} _/8FRkx  
K5ZC:Ks  
template < typename T > G@FI0\t  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $E<Esf$  
  { fqX"Lus `=  
  do 3`d}~v{  
    { T{wpJ"F5<]  
  act(t); WG*t ::NN  
  } 4%4avEa"w  
  while (cd(t)); w\54j)rb  
  return   0 ; _It,%<3  
} ~7~~S*EQ  
} ; e0@ 6Pd  
Re:jVJg Bz  
Y$N)^=7  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). q{s(.Uq$&  
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。 N8qDdr9p?c  
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。 /MY9 >  
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。 5>3}_  
下面就是产生这个functor的类: S6}@I ,Q  
s2?T5oWU  
R>DaOH2K*  
template < typename Actor > p raaY}}  
class do_while_actor Um1[sMc{au  
  { 7g R@$(1Z  
Actor act; xe7O/',pa=  
public : A7(hw~+@  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} \V9Z #>  
(P&4d~) m  
template < typename Cond > D9`0Dr}/2  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ;a-$D]Db  
} ; KD/V aN  
R[ 49(>7H4  
'n<iU st  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 &1+X\c+t b  
最后,是那个do_ Bo<>e~6P  
-(O-%  
TCT57P#b  
class do_while_invoker ;7N Z<k  
  { AuR$g7z  
public : d Le-nF  
template < typename Actor > .{;Y'Zc14S  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const RI68%ZoL  
  { PrudhUI^  
  return do_while_actor < Actor > (act); : tWU .f#  
} MxyN\Mq'  
} do_; J8Yd1.Qj  
`%09xMPu  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? mhW-J6u*  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 )'*5R<#  
最后来说说怎么处理break和continue qlA7tU2p&  
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。 k`GA\&zt  
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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