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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda dH:z _$Mg  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 )CgKZ"  
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, *_feD+rq  
o/0cd  
"#zSk=52z  
y!_*CYZ~m  
  class filler S,ZlS<Z#  
  { MLD1%* &0  
public : @bs YJ4-V  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} @yc/1u $r  
} ; qe. Qjq  
t &scvXh  
Fg` P@hC  
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/iv(  
$sF'Sr{)y  
\dvzL(,  
BK>3rjXi>a  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); {jz?LM  
O^|:q  
]b5E_/P  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 eCejO59F9  
Cj{+DXT  
p;8I@~dh  
d^uE4F}  
二. 战前分析 z =m Dd  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 {Hc [H-  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 \Af25Mcf:  
Qm9r>m6p@N  
>ZRCM  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); {#?$ p i[  
  /* --------------------------------------------- */ >O0z+tj  
vector < int *> vp( 10 ); <'(O0  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); _(A9k{  
/* --------------------------------------------- */ 2;8I0BH*'  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); sKE7U>mz|  
/* --------------------------------------------- */ GJTKqr|1O  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); (]c M ;  
  /* --------------------------------------------- */ VtM:~|v  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); )|52B;yZx  
/* --------------------------------------------- */ GFA D  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); W^U6O&-K  
kdmmfw  
kT7x !7C  
<HYK9{Q  
看了之后,我们可以思考一些问题: LYTx8  
1._1, _2是什么? SNLZU%jan  
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。 sd(Yr6~..  
2._1 = 1是在做什么? Z]L_{=*  
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。 C1V:_-  
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。 5a8[0&hA 2  
IZ9L ;"}  
R\i8O^[  
三. 动工 s,z$Vt"h*K  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ^)i5.o\  
:eHD{=  
A(Tqf.,G  
i^<P@ |q  
template < typename T > K;ncviGu  
class assignment [u?*' c{  
  { cx+w_D9b!  
T value; tccw0  
public : ,=Q;@Z4 vJ  
assignment( const T & v) : value(v) {} V1yY>  
template < typename T2 > yM_ta '^$  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } F+!w[}0  
} ; U3UKu/Z  
|gV$ks\<  
)># Y,/q  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 m=m T`EP  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment GbFtX\s+5j  
]t2zwHo#  
~ShoU m[  
N*^iOm]Y  
  class holder ?$chO|QY  
  { zcqv0lM '  
public : [ GcH4E9r  
template < typename T > aLo^f= S  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const N<d0C  
  { 0\B31=N(  
  return assignment < T > (t); # 1,"^k^  
} 0c-.h  
} ; A'zXbp:%  
?'xwr )v  
(u_?#PjX  
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: XJ$mRh0`K  
m2{DLw".  
  static holder _1; uT Z#85L `  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 . X:  
]J '#KT{  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); T'W@fif  
而不用手动写一个函数对象。 W5)R{w0`GD  
r 9~Wh $  
o[A y2"e?  
{M_*hR;lL  
四. 问题分析 s^&Oh*SP*  
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* ap$1'  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 Wx8oTN  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Z&Qz"V>$  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Y5/SbQYf1  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 uc~/l4~N  
{0(:5%  
五. 问题1:一致性 )'1rZb5  
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?| 7A,lQh  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 H^d2|E[D  
$n><p>`  
struct holder [^D~T  
  { u4KP;_,m  
  // #$dEg  
  template < typename T > Lu][0+-  
T &   operator ()( const T & r) const RE<s$B$[  
  { :>q*#vlb  
  return (T & )r; S|K#lL  
} 2{Johqf  
} ; *+UgrsRk  
E2nsBP=5C  
这样的话assignment也必须相应改动: rlpbLOG`  
\/8oua_)  
template < typename Left, typename Right > m~f J_  
class assignment .7K<9K+P  
  { L ,/(^0;  
Left l; [6u8EP0xM  
Right r; 'JpCS  
public : E9bc pup  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} v<AFcY   
template < typename T2 > J1\H^gyW)  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } `zP{E T_Y  
} ; \i.Yhl:O  
=jWjUkm2  
同时,holder的operator=也需要改动: {/2 _"H3:  
X+%5q =N  
template < typename T > x-@}x@n&[  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const n# 4e1n+I  
  { `Ei:Z%@7C  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); - %'ys  
} #wS/QrRE  
U3tA"X.K  
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。 ~gi,ky^!  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 (Do](C  
tj1M1s|a  
return l(rhs) = r; Nu[0X  
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。 &a9Y4~e::  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 3*C|"|lJ  
5faY{;8  
template < typename Tp > v*lj>)L  
class constant_t Z1Pdnc7S[  
  { *p.70,5,  
  const Tp t; K9=f`JI9  
public : INF}~DN]  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} _qp^+  
template < typename T > VSDG_:!K  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const JBMJR  
  { "V3f"J?  
  return t; 2PDU(R  
} q_b,3Tp  
} ; A>B_~=  
\1f&D!F]b  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 mGC!7^_D`  
下面就可以修改holder的operator=了 d+L!s7  
QT)5-Jy  
template < typename T > 1=Y pNXX  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Z[%vO?,  
  { yk0#byW`  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); SLjSNuOP  
} py%_XL=w,  
slH3c:j\  
同时也要修改assignment的operator() ]1dnp]r  
>mCS`D8  
template < typename T2 > )Rj,PF-9Z[  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } nJr:U2d  
现在代码看起来就很一致了。 &<$YR~g5j$  
/s[D[:P_  
六. 问题2:链式操作 1MYA/l$  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 TO]7%aB  
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。 9~|hGo  
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。 PCX X[N  
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。 h 7  c  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct .[:2M9Rx  
bKac?y~S_  
template < typename T > U6Xi-@XP  
struct result_1 #7BX,jvn>  
  { W</\F&  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; +<$b6^>!$  
} ; SadffAvSA{  
M|9=B<6`7  
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: cqZuG}VR  
<E1ngG  
template < typename T > z$b'y;k  
struct   ref )Q)H!yin  
  { b Sm*/Q  
typedef T & reference; yN:U"]glC  
} ; 4&}dA^F  
template < typename T > ZB'ms[  
struct   ref < T &> S*Hv2sl  
  { KlSg0s  
typedef T & reference; )2g-{cYv  
} ; R$M>[Kjn  
3c[< #] 8S  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: -,pw[R  
"Cn<x\E b  
template < typename T > o`%;*tx  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const up )JU [  
  { @3WI7q4  
  return l(t) = r(t); pUm|e5  
} ]]!&>tOlI  
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。 !Jk|ha~r  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Wo, "$Z6B  
K;P<c,9X/  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 N*6lyFcg  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: -XMWN$Ah  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ^w+)A;?W  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 DUlvlQW  
最后的布局是: |0s)aV|K  
                Add [`_-;/Gx2  
              /   \ ?a{es!  
            Divide   5 9 6j*F,{  
            /   \ !UF (R^  
          _1     3 tJ9-8ZT*  
似乎一切都解决了?不。 x>eV$UJ  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 bTJ l  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 ^M7pCetjdW  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: Q'R*a(pm  
K/IG6s;Xj  
template < typename Right >  zPW_  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const QvvH/u  
Right & rt) const V)#rP?Y  
  { L3|~ i&k  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); #:M <<gk  
} D?`|`Mu  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 !6pE0(V^+4  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 L`n Ma   
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 bY!1t}ALh  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 L)-1( e<x  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 TV[@!E a  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? H?$gHZPI  
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: 1<$z-y'  
 ;)ji3M  
template < class Action > \ ix& U  
class picker : public Action 4#Id0['  
  { gf^XqTLs  
public : u~\l~v^mj  
picker( const Action & act) : Action(act) {} @; 0t+  
  // all the operator overloaded !r %u@[(  
} ; ~%Xs"R1c ,  
D !5 {CQl  
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。 C)qy=lx%  
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: HqoCl  
dH_g:ocA  
template < typename Right > 3}gf %U]L  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const vq-# %o  
  { CCp&+LRvR  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ql2O%B.6?  
} *Fu;sR2y%:  
la{Iqm{i  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 29kR7[k  
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。 w3Z;&sFd  
CaqqH`/E4  
template < typename T >   struct picker_maker i2 7KuPjC  
  { P^J#;{R  
typedef picker < constant_t < T >   > result; D+('1E?  
} ; c!Wj^  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > rLx'.:  
  { KGNBzy~9  
typedef picker < T > result; rUWC=?Q  
} ; ^<w3i?KPW  
+xn59V  
下面总的结构就有了: XO,gEn&6V  
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。 tA{?-5  
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。 xXfFi5Eom  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 *wu|(t_ A  
至此链式操作完美实现。 C[s='v~}  
C*&FApG  
S?e*<s9k  
七. 问题3 Y7WU4He L  
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。 \z[L=  
At)\$GJ  
template < typename T1, typename T2 > FC }r~syqA  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const RC+`sZ E9  
  { (U^f0wJg  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); J8#3?Lp  
} *7G5\[gI$  
.$N8cYu0  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 3Q~zli:  
p}d+L{"V  
template < typename T1, typename T2 > R/@n+tb e  
struct result_2 UMj8<Lq)j  
  { &LDA=B  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Q/^a(   
} ; Wk-jaz  
&.)ST0b4  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? z%~rQa./$  
这个差事就留给了holder自己。 ;k5B@z/<S  
    0S$6j-"  
YJMaIFt  
template < int Order > R(W}..U0R"  
class holder; -,^Z5N#\|  
template <> $@@@</VbP  
class holder < 1 > -cL wjI  
  { L2{b~`UvP  
public : <g'0q*qE  
template < typename T > x{I, gu|+  
  struct result_1 vCsJnKqK  
  { }CB9H$FkCY  
  typedef T & result; |P(8T'  
} ; j5V{,lf  
template < typename T1, typename T2 > WdJJt2'  
  struct result_2 r>Cv@4/j  
  { . E? a  
  typedef T1 & result; Fd1jElt  
} ; L]#b =Y  
template < typename T > <z R CT  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const  #[yZP9  
  { =L&dV]'4P  
  return (T & )r; 9 gWqs'  
} 5[|ZceY  
template < typename T1, typename T2 > qz&?zzz;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const  [kL`'yi  
  { ;I!Vba  
  return (T1 & )r1; Cm~z0c|T  
} 9Je+|+s]  
} ; W'L  
I/Q~rVt  
template <> xa$4P [  
class holder < 2 > B)=)@h[f  
  { + 3c (CTz  
public : 'A)9h7k}  
template < typename T > LQXMGgp  
  struct result_1 yL"UBe}v  
  { +!eh\.u|]  
  typedef T & result; ;kR+jC(  
} ; pz,iQUs _o  
template < typename T1, typename T2 > ?C*}NM  
  struct result_2  wjfc9z  
  { 0^mCj<g  
  typedef T2 & result; |ohCA&k%;  
} ; `=19iAp.  
template < typename T > zr^"zcfz&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const :@K~>^+U  
  { $_Q]3"U  
  return (T & )r; a|kEza,]  
} uQO\vRh0  
template < typename T1, typename T2 > }Wz[ox9b  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const =H/ 5  
  { n7(/ml+Q_  
  return (T2 & )r2; M{Hy=:K+  
} JV@b(x`  
} ; \fJ _,  
RKD$'UWX  
mt}3/d  
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> >。 <Xb$YB-c  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: |^C35 6M>  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: jYE ?wc+FT  
z4wG]]Kh*  
return l(i, j) = r(i, j); zCI.^^<?  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) L-VisZ-FK  
V*H7m'za  
  return ( int & )i; g![?P"i^t  
  return ( int & )j; Hl=M{)q@   
最后执行i = j; p61F@=EL  
可见,参数被正确的选择了。 b0uWUI(=  
uy8mhB+]  
!m6=Us  
s(cC ;  
W ![*0pL  
八. 中期总结 ?$~5ti#\  
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: D),hSqJ"  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 7O<K?;I  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 OEhDRU%k  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor b{a\j%  
67]!xy  
a}V<CBi  
x/uC)xm  
O]80";Uv  
$aDkZj  
九. 简化 y4Lh:;  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 2!? =I'uMA  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 .wf$]oQQ  
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: =&#t ("  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 5q _n 69b  
  +-*/&|^等 r Fhi:uRV  
2. 返回引用。 Cp^`-=r+  
  =,各种复合赋值等 m(CAXq-t  
3. 返回固定类型。 l\ HtP7]  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) +%? \#EQJ  
4. 原样返回。 Y} crE/  
  operator, Y Sux#*#H  
5. 返回解引用的类型。 !XQ)>T^G5  
  operator*(单目) *&tv(+P  
6. 返回地址。 T4h&ly5 f  
  operator&(单目) oD=+  
7. 下表访问返回类型。 lD6PKZ\RIj  
  operator[] AYv7- !Yk  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Ypwn@?xeP  
  operator<<和operator>> 5E0dX3-  
`qhZZ{s)1U  
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。 pReSvF}}C  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: }TRVCF1  
A 1B_EX.  
template < typename Left > !xE@r,'oN  
struct value_return `c?8i  
  { 5Y r$tl\k  
template < typename T > bFsJqA.A  
  struct result_1 }xpo@(e  
  { Ti$_V_  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; XvIY=~  
} ; qL~|bfN  
ZG8Xr "  
template < typename T1, typename T2 > &VTO9d  
  struct result_2 Ue(\-b\)  
  { #Q$+AdY|  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; =i>i,>bv  
} ; gXe`G( w  
} ; l(d3N4iz  
#A=ER[[  
hE;BT>_dn  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait G-5ezVli  
`Hd~H  
下面我们来剥离functor中的operator() $fG~;`T  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 4nKlW_{,  
o "1X8v  
return l(t) op r(t) WT jy"p*  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) g[(Eh?]Sc  
return op l(t) 4rUOk"li  
return op l(t1, t2) ,P^4??' o  
return l(t) op r>g5_"FL  
return l(t1, t2) op U U@  
return l(t)[r(t)] b)7v-1N  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] (W5JVk_o  
eu0j jeB  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: *{dMo,.eI  
单目: return f(l(t), r(t)); sF~!qag4q'  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); dWiX_&g  
双目: return f(l(t)); 9](RZ6A+o  
return f(l(t1, t2)); m-lTXA(  
下面就是f的实现,以operator/为例 <v3pI!)x  
=H8Y  
struct meta_divide m.Ki4NUm  
  { lQ#='Jqfp  
template < typename T1, typename T2 > !7Nz_d~n  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) W|\$}@>  
  { Ca ?d8  
  return t1 / t2; FTWjIa/[  
} Kon|TeC>d  
} ; /&W~:F  
["sm7yQ  
这个工作可以让宏来做: CvRO'  
q``:[Sz  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ *+_+Z DU  
template < typename T1, typename T2 > \ C sCH :>  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ]|_+lik#  
以后可以直接用 0A')zKik  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) dgT(]H  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 dz1kQzOU*  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ))4RgS$  
 1t }  
"x O+  
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 G rI<w.9X  
Pxf/*z  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Suy +XHV  
class unary_op : public Rettype RKy!=#;17  
  { =Y5_@}\0  
    Left l; _ O;R  
public : \ `R8s_S  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Fb6d1I^wR  
#~[{*[B+  
template < typename T > ^Vg-fO]V  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xB5QM #w\  
      { t"P:}ps{?  
      return FuncType::execute(l(t)); +aN"*//i  
    } vQy+^deW  
z/wwe\ a5  
    template < typename T1, typename T2 > 3L9@ELY4  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /6:qmh2  
      { :D~J(Y2  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); @.L/HXu-P  
    } UmG|_7  
} ; BbhC 0q"J  
.yB{+  
RcOfesW o  
同样还可以申明一个binary_op #U.6HBuQa  
395`Wkv  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Q096M 0m  
class binary_op : public Rettype y7x*:xR[  
  { 6N[X:F 3`,  
    Left l; fWyXy%Qq  
Right r; Mk}*ze0%  
public : +asO4'r  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} TT={>R[B  
tgY/8& $M  
template < typename T > {RI)I  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .mplML0oW  
      { u{S"NEc  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 8khIy-9-'  
    } -PTfsQk  
OO\$'% y`  
    template < typename T1, typename T2 > fJ&\Z9zY  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const CW -[c  
      { F<DXPToX%  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); G\K!7k`)!  
    } Nka 3H7 `  
} ; d<[L^s9  
a3L-q>h  
3sp-0tUE  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 (*9-Fa  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 OoQLR  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ~ 1~|/WG  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 %DM0Z8P$B-  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 8`_tnARIX  
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。。。 1Cw HGO  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 xqfIm%9i}  
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) A2SDEVU  
下面是修改过的unary_op L~C:1VG5  
-_= m j  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > <u/(7H  
class unary_op nO#x "  
  { e-#V s{?|r  
Left l; /@&#U bN\  
  |,tKw4  
public : }s[`T   
HSVl$66  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} *,28@_EwY  
6Ad=#MM  
template < typename T > WEtPIHruyt  
  struct result_1 !|8"}ZF  
  { &@=W+A=c~  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; #7@p  
} ; [S9"' ^H  
3i~X`@$k>  
template < typename T1, typename T2 > U$ ;UW3-  
  struct result_2 -b|"%e<'  
  { R2JPLvs  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; J$lfI^^  
} ; ;SX~u*`R  
!+]KxB   
template < typename T1, typename T2 > eJeL{`NS  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const MG~bDM4  
  { rQosI:$  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 3-'3w,  
} 6"; ITU^v  
J|vg<[  
template < typename T > kK/XYC 0D  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const qae|?z  
  { MBAj.J  
  return OpClass::execute(lt(t)); dsH*9t:z  
} TFAR>8Nm  
u60RuP&  
} ; F@mxd  
iB`EJftI!  
Mmg~Fn  
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 i[:cG  
好啦,现在才真正完美了。 #\_ 8y`{x  
现在在picker里面就可以这么添加了: ]LEaoOecu  
J57; X=M  
template < typename Right > ?a)Fm8Y  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 0Ua=&;/2  
  { *F!1xyg  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); x2'pl (^  
} 4-I7"pW5  
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。 ".2d{B  
*f_A :`:  
7iyx_gyo  
VJ?>o  
+bT[lJ2O>G  
十. bind X?XB!D7[  
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。 K)5j  
先来分析一下一段例子 aNA ]hl  
,HI% ym  
Io[NN aF|  
int foo( int x, int y) { return x - y;} _3< P(w{  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 qDU4W7|T`  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 C|h Uyo  
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。 0a bQY  
我们来写个简单的。 t=9f:,I$  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: aOS,%J^ ?  
对于函数对象类的版本: uB#U( jl  
[ D.%v~j  
template < typename Func > C!ch !E#  
struct functor_trait }r@yBUW  
  { r-yUWIr S  
typedef typename Func::result_type result_type; `'&mO9,<-  
} ; TiF+rA{t  
对于无参数函数的版本: 3+(lKd  
&AWrM{e  
template < typename Ret > *")*w> R  
struct functor_trait < Ret ( * )() > A=IpP}7J  
  { esj6=Gh  
typedef Ret result_type; lcy<taNu)  
} ; j9l32<h7]  
对于单参数函数的版本: P+=m.  
A^#\=ZBg1  
template < typename Ret, typename V1 > W)J MV  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ?c+$9  
  { *8po0s  
typedef Ret result_type; >]_^iD]*t  
} ; *HUXvX|-%  
对于双参数函数的版本: w%8y5v5  
t 7o4 aBl"  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ZO/u3&gU  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > e([>sAx!1  
  { B\e*-:pq>  
typedef Ret result_type; l#%7BGwzY  
} ; 'O\ y7"a  
等等。。。 ^i_+ugJX  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy W`NF40)  
<oV[[wl  
template < typename Func > tfZ@4%'  
struct func_return qw?(^uZNW  
  { j7lJ7BIr  
template < typename T > k54\H.  
  struct result_1 =QGmJ3  
  { x^EW'-a  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 74MxU  
} ; Mgi~j.[  
p)ig~kk`  
template < typename T1, typename T2 > K3M.ZRh\;`  
  struct result_2 '^>} =f  
  { 8Znr1=1   
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 6ulx0$[  
} ; K@{0]6  
} ; $#p5BQQ|  
T^(W _S  
J"LLj*,0"  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Sk/@w[  
) $b F*  
template < typename Func, typename aPicker > Y0T:%  
class binder_1 af %w|M  
  { AU}kIm_+  
Func fn; VsAJ2g9L  
aPicker pk; d&raHF*  
public : 5RFro^S9E  
, ?U)mYhI  
template < typename T > Fa[^D~$l*  
  struct result_1 )Uy%iE*  
  { !Q15qvRS  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; *DC/O( 0  
} ; ]& ckq  
lnHY?y7{  
template < typename T1, typename T2 > _uLpU4# ?  
  struct result_2 BDvkY  
  { ,]7ouH$H}  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; \fiy[W/k  
} ; /51$o\4 S  
]oVP_ &E  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} #}+H  
] xHiy+  
template < typename T > H-+U^@w  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Zk((VZ(y  
  { GEF's#YWK  
  return fn(pk(t)); R6od{#5H$  
} N%}J:w  
template < typename T1, typename T2 > xb3G,F  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const wbAwmOiZ  
  { Gd_0FF.  
  return fn(pk(t1, t2)); ,v K%e>e&  
} o>C,Db~L/  
} ; 2HmK['(  
m~AAO{\:b  
V [g^R*b  
一目了然不是么? <O0tg[ub  
最后实现bind i0K 2#}=^  
P dqvXc  
?Y3i-jY  
template < typename Func, typename aPicker > Zf3(! a[  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Ig}hap]G  
  { 5=I({=/>  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); e'A_4;~@s  
} BInSS*L  
Y3DqsZ@  
2个以上参数的bind可以同理实现。 t!Cz;ajNi  
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。 x\8g ICf  
4X]/8%]V  
十一. phoenix Ja:4EU$Lu  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: QUn!& 55  
6E-eD\?I&  
for_each(v.begin(), v.end(), JCn HEH  
( O}zHkcL  
do_ o #\L4P(J  
[ ~*/ >8R(Y  
  cout << _1 <<   " , " @i!+Z  
] <Y7j'n  
.while_( -- _1), wg%Z  
cout << var( " \n " ) XjN =UhC  
) klnNBo!  
);  94PI  
dxAGO(  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: X-(( [A  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 81x/ bx@L%  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 >^Wpc  
那么我们就照着这个思路来实现吧: >W] Wc4 \  
F\xIVY  
S1Y,5,}  
template < typename Cond, typename Actor > H 4 ELIF#@  
class do_while [-VH%OM  
  { gi,7X\`KQ  
Cond cd; 3-hcKE  
Actor act; >y#MEN>?  
public : V'=;M[&  
template < typename T > x)dLY.'|  
  struct result_1 !AE;s}v)0{  
  { &,%n  
  typedef int result_type; JseKqJ?g  
} ; aUZ?Ue9l>2  
a5/, O4Q  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} )jgz(\KZ  
#rX ^)2  
template < typename T > ai$l7]7  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const pP":,8Q{  
  { ^g6v#]&WA  
  do aSIb0`(3  
    { ,\"x#Cc f  
  act(t); V[kJ;YLPN  
  } @NA+Ma{N  
  while (cd(t)); ^UKY1Q .  
  return   0 ; C;HEv q7  
} $7Hwu^c(  
} ; v\6.#>NQ  
##Pzc~xSn  
#M!$CGi (  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ^-PYP:*  
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。 "r@#3T$  
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。 5}hQIO&^%  
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+M4=  
下面就是产生这个functor的类: /} PdO  
m}?jU  
#Y7iJPO  
template < typename Actor > 4z5qXI/<m4  
class do_while_actor ?GNR ab  
  { 02;'"EmP$  
Actor act; 18%$Z$K,  
public : >$rH,Er  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} =@4 ,szLO  
_@XueNU1hS  
template < typename Cond > )?SFIQ=  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; q!0HsF  
} ; c{1)- &W  
R P~67L  
N*Q*>q  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 B"> Ko3  
最后,是那个do_ [rcM32  
:!Q(v(M  
JJ)  
class do_while_invoker VO:  
  { jG `PyIgw  
public : dLH@,EKl)  
template < typename Actor > GPh;r7xg6  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ]SA/KV   
  { +0[H`5-^  
  return do_while_actor < Actor > (act); 9'H:pb2  
} XkqsL0\  
} do_; "6%{#TZ  
wS|k3^OV%  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ',[AKXJ  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 h& 4#5{=  
最后来说说怎么处理break和continue ZK t{3P  
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。 B]yO  
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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