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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda #T'{ n1AI  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 LGw$v[wb  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, y ~U #veY  
sM `DL  
x8V('`}j  
kZmpu?P  
  class filler H" 3fT0  
  { 7_inJ$  
public : A;]}m8(*  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 1=d6NX)B  
} ; \D*KGd]M0  
62ws/8d6f  
Yp^rR }N  
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: +[\FD; >  
a6)BqlJ  
GkQpELO:  
?iWi  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); w=T\3(%j  
P*3BB>FO   
`xqr{lhL  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 |}Nn!Sj>#;  
#."-#"0  
CTq&-l:f  
Nh_Mz;ITuu  
二. 战前分析 B#Vz#y  
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。 r{L> F]Tw  
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 >I-RGW'A  
*Doa* wQ  
LnH?dy  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); CYY=R'1:G{  
  /* --------------------------------------------- */ $QLcH;+7t  
vector < int *> vp( 10 ); 8 Hg+H=?  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 2fn&#kw/  
/* --------------------------------------------- */ 0=2@  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); b*c*r dTx  
/* --------------------------------------------- */ s %j_H  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ux vqMgR  
  /* --------------------------------------------- */ 1mOh{:1u  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Y)*#)f  
/* --------------------------------------------- */ EyJJ0  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 5B3G @KR  
\fz<.l]  
A$Hfr8w1u  
dxMOn  
看了之后,我们可以思考一些问题: jCOIuw  
1._1, _2是什么? )rn*iJ.e8  
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。 #S!)JM|4wk  
2._1 = 1是在做什么? '7hu 2i5  
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。 n|9-KTe7|*  
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。 :L F?  
{?}E^5Z*g  
0zmE>/O+  
三. 动工 Z>:NPZODf  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: `yrB->|vG  
xr4 *{v  
?PeJlpYzV  
s >7}zU]  
template < typename T > S9]'?|  
class assignment vWz m @  
  { ` Mjj@[  
T value; S"NqM[W  
public : I_} SB|  
assignment( const T & v) : value(v) {} tdBm (CsN  
template < typename T2 > N +Yxz;Mg  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } y" RF;KW>  
} ; [8 ]z|bM  
@\0ez<.p}  
t5\-v_mG=&  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Cjm`|~&e+  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment IA8f*]?  
&Cr:6W@A  
_n0CfH.v  
<J< {l  
  class holder |W,& Hl7  
  { } gyj0  
public : z+0I#kM"1  
template < typename T > 3]}D`Qs6  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const % ?0:vn  
  { %9KldcQ}~  
  return assignment < T > (t); N7b8m?!  
} Xv ]W(f1  
} ; FtP0krO(  
Xix L  R  
? uzRhC_)!  
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: ElcjtYu4  
)WNzWUfn=z  
  static holder _1; }7|1  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Yb|c\[ %  
2b}t,&bv?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Hq'`8f8N  
而不用手动写一个函数对象。 hZ?Rof  
W <9T0sZ  
,1~"eGl!  
(y=C_wvqZ  
四. 问题分析 3 oF45`3FV  
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。 {f/~1G[M  
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。 }eCw6  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 xI#9  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 #^u$  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 eBZXI)pPh  
W#9BNKL  
五. 问题1:一致性 u_w#gjiC  
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?| 2Q/x@aT,h  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 B3pCy~*5  
o |{5M|nD  
struct holder \tf <B\oa  
  { >c1qpk/  
  // `x+ B+)0X  
  template < typename T > *'Sd/%8{  
T &   operator ()( const T & r) const }NHaCG[,  
  { 5;tD"/nz  
  return (T & )r; s 1 A.+  
} 8g@<d ^8@  
} ; <GS^  
|s7s6k)mm  
这样的话assignment也必须相应改动: t6bV?nc  
bkOv2tZ  
template < typename Left, typename Right > BRw .]&/  
class assignment y`<*U;xL  
  { .5^cb%B*  
Left l; a@_4PWzF:  
Right r; ~8'sBT  
public : "0"nw 2g?  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} [<Mx2<8f  
template < typename T2 > <T` 7%$/E  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ($q-_m  
} ; "Gsc;X'id  
;5]Lf$tZ  
同时,holder的operator=也需要改动: 5Yg'BkEr  
9'fQHwsJ  
template < typename T > ~8q)^vm>f?  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const [+rfAW>p}  
  { F|S Xn\  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); dPW#C5dm  
} tqz3zIQ  
\r/rBa\  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 pj\u9 L_  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 du<tGsy  
[g7L&`f9  
return l(rhs) = r; CuaVb1r  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ^h(ew1:  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: t|w_i-&b,  
nD_GL  
template < typename Tp > |U:k,YH  
class constant_t r<9Iof4  
  { L7n D|  
  const Tp t;  L O}@dL  
public : rMdt:`  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ?h$NAL?  
template < typename T > ef 8s<5"4  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const {DV_* 5  
  { \T4v|Pw\  
  return t; v"y-0$M  
} A!od9W6  
} ; 52@C9Q,  
/K+r? ]kf  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 rJ`!:f  
下面就可以修改holder的operator=了 3atBX5  
{ }:#G  
template < typename T > 1h^:[[!c  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const !{ y@od@T  
  { "IZa!eUW  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); $.Qkb@}  
} ]&o$b]  
JB%',J  
同时也要修改assignment的operator() h0(BO*cy  
fe\mL mK9  
template < typename T2 > =ElO?9&  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Y4J3-wK5  
现在代码看起来就很一致了。 |)IlMG  
dH;8mb|#'  
六. 问题2:链式操作 X2#2C/6#u  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ,1y@Z 5wy  
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。 {kA0z2Fe  
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。 KI.q@zO6|  
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。 6/f7<  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct QJZK|*  
qLO4#CKCL6  
template < typename T > Xe3U`P7(  
struct result_1 R4[N:~Z$|  
  { G~F b  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; B7VH<;Z  
} ; .eS<Dbku<  
ST|x23|O]  
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: PIJr{6B/PA  
K%,2=.  
template < typename T > G0CW}e@)  
struct   ref +>8'mf  
  { C/q'=:H;  
typedef T & reference; us1Hu)  
} ; NG=@ -eu  
template < typename T > j@AIK+0Qc  
struct   ref < T &> 5GI,o|[s6  
  { D@,6M#SK  
typedef T & reference; U&g@.,Y#  
} ; $POu\TO  
)cW#Rwu_A4  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: oTEL?hw5  
uFX#`^r`  
template < typename T > HCIU!4rH  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const _mj,u64  
  { Yz'K]M_Dq  
  return l(t) = r(t); >1.X*gi?-  
} dph{74Dc  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 '3R`lv   
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 OyStqi  
)\1QJ$-M&  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 U#0Q)  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 46}g7skD  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 .O DU  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ]MqMQLG0t  
最后的布局是: OsTc5K.U~  
                Add (j%~u&+-  
              /   \ R6 y#S&]x  
            Divide   5 ^+*N%yr  
            /   \ 5 )A1\  
          _1     3 fZ6MSAh  
似乎一切都解决了?不。 |5X^u+_  
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。 jSJqE _1  
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。 y|jl[pyg)  
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: [ZNtCnv  
zKyyU}LHH  
template < typename Right > b10cuy|a/X  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const tl[Uw[  
Right & rt) const 'S20\hwt-  
  { <kfnpB=  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ({ +!`}GY  
} %Si6]3-^@  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 To\QjP-  
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。 OstQqV%@  
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。 a Fl;BhM  
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。 i"1Mfz~e  
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。 O+nEXS\rQ  
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? jkQ*D(;p  
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: k)i3   
W 6^5YH%  
template < class Action > ISzqEi  
class picker : public Action $6#CqWhI  
  { L,HhbTRca  
public : Je';9(ZK  
picker( const Action & act) : Action(act) {} gl~ecc  
  // all the operator overloaded bc7/V#W  
} ; 3BzNi'  
!-g{[19\  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 &r[`>B{tP  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: <S5BDk  
UgRhWV~f0  
template < typename Right > H!@kO]?n  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ww)<E`eGi  
  { }cM}Oavh  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); V~UN  
} "0$a)4]  
> ;jZa  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 3(``#7  
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。 `b?R#:G  
Av$]|b  
template < typename T >   struct picker_maker [ieI;OG;  
  { 5v[*:0p'  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ajve~8/&  
} ; +*\u :n  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Cw~q4A6'  
  { 3_C|z,\:  
typedef picker < T > result; pXtl 6K%  
} ; ^Xz@`_I  
W}nlRbN?  
下面总的结构就有了:  50"pbzW  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 >R|/M`<ph  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 n"$jG:A QJ  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 R%Hi+#/dr-  
至此链式操作完美实现。 m\;R2"H%  
M+-*QyCFK  
adlV!k7RG  
七. 问题3 r^2p*nr}  
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。 [RS|gem`  
)Fc%+TpKi  
template < typename T1, typename T2 > 6 [k\@&V-  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]z;P9B3@&  
  { 6S},(=  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); NxfOF  
} *=) cQeJ  
E!;SL|lj.  
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: bUs0 M0y  
UJ%R   
template < typename T1, typename T2 > SP@ >vl+;  
struct result_2 "RedK '7g  
  { /9 3M*b  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; p$O.> [  
} ; 3N 8t`N  
"WlZ)wyF%  
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? 6d:zb;Iz  
这个差事就留给了holder自己。 <<UB ^v m  
    97Lte5c6r  
p}&#jE  
template < int Order > "<6G6?sz  
class holder; P)"noG_'i  
template <> C^s^D:   
class holder < 1 > a,Sw4yJ!Q  
  { =NpYFKmMhV  
public : FW.7'7G@n  
template < typename T > z Eq GD2"  
  struct result_1 57aXQ8u{  
  { K)6rY(x >  
  typedef T & result; :X"?kK0V  
} ; v0ujdp,B  
template < typename T1, typename T2 >  vx\r!]  
  struct result_2 ih)zG  
  { $Y;U[_l#  
  typedef T1 & result; v/@^Q1 G/:  
} ; ?yZ+D z\  
template < typename T > j 7fL7:,T  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const $yN{-T"  
  { K'55O&2  
  return (T & )r; #:jHp44J  
} :1^LsLr5  
template < typename T1, typename T2 > ><RpEnWZ<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const G, 44va  
  { p5Z"|\  
  return (T1 & )r1; <5d ~P/,  
} FO+Zue.RS  
} ; `-.%^eIp  
SII;n2[Ze  
template <> r`=+L-!  
class holder < 2 > s kv GU(G}  
  { \@Ts+7%  
public : b`(}.r?W  
template < typename T > -] LY,M  
  struct result_1 )(A]Ln4  
  { q6@Lp^f  
  typedef T & result; v5/~-uRL%  
} ; @_-hk|Nl@  
template < typename T1, typename T2 > $>G8_q  
  struct result_2 'g6\CZw(#  
  { tG:25T0  
  typedef T2 & result; .>q8W  
} ; .rO]M:UY  
template < typename T > S3F;(PDzy  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const C](f>)Dz /  
  { dFRsm0T  
  return (T & )r; \<.+rqa!  
} 63^O|y\W8  
template < typename T1, typename T2 > >l]Xz*HE  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const \jh'9\  
  { >/g#lS 5  
  return (T2 & )r2; +"x,x  
} Z.c'Hs+;  
} ; LVX[uWEM  
d<% z 1Dj2  
B%" d~5Y  
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> >。 $}RJ,%~'x  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: bG7O  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: cq5jPZ}  
1G"z<v B  
return l(i, j) = r(i, j); ;}7Rjl#  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) E08 klC0  
Q8C_9r/:N>  
  return ( int & )i; WM Fb4SUR  
  return ( int & )j; C`K?7v3$m  
最后执行i = j; nv GF2(;l  
可见,参数被正确的选择了。 4 <9=5q]  
BYpG  
_?<|{O  
7zA'ri3w  
8R2QZXJb-  
八. 中期总结 4^:\0U F  
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: "/)#O~  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Diy8gt  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 2!0c4a^z  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 2n3W=dF  
0f~C#/[t7  
:a^t3s  
<_h~w}  
_+p4Wvu~0  
M V<^!W  
九. 简化 f) znTJL  
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。 N|1M1EBOu>  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 QU4h8}$  
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: #J@[Wd  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 .|hf\1_J  
  +-*/&|^等 ;P;-}u  
2. 返回引用。 `lQ3C{}  
  =,各种复合赋值等 $Oq^jUJ  
3. 返回固定类型。 5)FJ:1-  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) %kv0We fs  
4. 原样返回。 R,gR;Aarw  
  operator, \Npxv  
5. 返回解引用的类型。 mIurA?&7!  
  operator*(单目) ^]7}YF2|  
6. 返回地址。 (^s>m,h  
  operator&(单目) H+1-]'g`  
7. 下表访问返回类型。 ,X#2\r<|  
  operator[] 9G9fDG#F\I  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 "k/;[ Wt]  
  operator<<和operator>> w0ht  
BZ:H`M`n  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 -- PtZ]Z  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: A$<.a'&T!  
@AG n{q  
template < typename Left > X59: C3c  
struct value_return 0":ib0=  
  { ?6yjy<D)$e  
template < typename T > z,Medw6[  
  struct result_1 @Gk ILFN  
  { ? K ;dp  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; sA/pVU  
} ; <<@bl@9'  
5Eg1Q YVt  
template < typename T1, typename T2 > 1|RANy  
  struct result_2 Ewu O&q  
  { >XK PTC5H  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; jNTjSX  
} ; /~}}"zx&  
} ; `Zf^E >)  
~$ng^D  
DAS/43\  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait p=;=w_^y  
O]lSWEe  
下面我们来剥离functor中的operator() e91aK  
首先operator里面的代码全是下面的形式: %JXE5l+pJ  
Y'yH;M z  
return l(t) op r(t) DKne'3pH  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) TFH\K{DM  
return op l(t) mk1bcK9  
return op l(t1, t2) DSC$i|  
return l(t) op Px$/ _`H  
return l(t1, t2) op 0TCBQ~"  
return l(t)[r(t)] {aY%gk?y#>  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] GKOD/,  
ugo.@   
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: b6}H$Sx~  
单目: return f(l(t), r(t)); t?q@H8  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); `!XY]PI+e  
双目: return f(l(t)); iJ~Zkd  
return f(l(t1, t2)); V"*O=h  
下面就是f的实现,以operator/为例 G"\`r* O  
#z&& M"*a|  
struct meta_divide X*M#FT-  
  { |kw)KEi}H  
template < typename T1, typename T2 > U F?H>Y&  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) iTFdN}U  
  { )0ea+ ib  
  return t1 / t2; ;gBRCZ  
} 0*rQ3Z  
} ; N03HQp)g  
2r!s*b\Ix  
这个工作可以让宏来做: ,a gc  
!_`&Wks  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 4#ug]X4Y')  
template < typename T1, typename T2 > \ 8)O[Aq::  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 'ixwD^x  
以后可以直接用 {XNREjhm  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) z8QAo\_I(  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 bLe <G  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ,8:(OB|a  
X*&[u7No  
E_k$W5  
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 'SCidN(n  
~Q?a|mV,  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > WOQP$D9  
class unary_op : public Rettype Pf|siC^;s~  
  { QrfG^GID  
    Left l; }2(,K[?  
public : My<snmr2d  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} yHs- h   
dQ_!)f&w1  
template < typename T > 2W/?q!t  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  TR<<+  
      { k%D+Y(WGz8  
      return FuncType::execute(l(t)); R($KSui  
    } |p><'Q% *  
dik:4;  
    template < typename T1, typename T2 > 4"{ooy^Q  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2ggdWg7z  
      { 0o+6Q8q  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); y9_K, g  
    } MP_'D+LS  
} ; K@#(*."  
)Z(TCJ~~!  
(@t(?Js  
同样还可以申明一个binary_op o>/YAX:.!T  
V>ieh2G(  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 'f[T&o&L/  
class binary_op : public Rettype &$]v h  
  { C!Rs^/  
    Left l; 30XR 82P/  
Right r; sA'6ty  
public : --HF8_8;'  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} %1O;fQL  
p$h4u_  
template < typename T > _h X]%  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !X"K=zt"  
      { <(-3_s6-  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); !OA]s%u  
    } }&n<uUDH  
U7oo$gW%|T  
    template < typename T1, typename T2 > "Jt.lL ]5  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4zJtOK?r"  
      { }"=AG  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); wtc!>  
    } r9 ui|>U"  
} ; 3E>frR\!I  
*Txl+zTY  
!eEHmRgg4  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 |`lzfe  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 3=Cc.a/3  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ix(=3 /Dgz  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 HuwU0:*  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 2_zp:v  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 }RHn)}+  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 LUC4=kk4   
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) l~6?kFy9h  
下面是修改过的unary_op o'W5|Gy  
QAvir%Y9Q  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ]@uE #a:[  
class unary_op &jsVw)Ue  
  { 7PANtCFb&  
Left l; 4g : >[q  
  5e$~)fL  
public : dHK`eS$sb  
wvbPnf^y  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} e XfZ5(na  
4$*%gL;f^  
template < typename T > zgs(Dt;  
  struct result_1 g>dA$h%  
  { *M$0J'-BQ  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; gF$V$cU  
} ; n@U n  
f}1&HI8r  
template < typename T1, typename T2 > :{IO=^D=$  
  struct result_2 l-ct?T_@  
  { &_"]5/"(  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ]`&Yqg  
} ; B x (uRj  
H63,bNS s  
template < typename T1, typename T2 > _T2=J+"-Kp  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )('%R|$ /  
  { Gm(b/qDDe  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); d4nH_?  
} L ]w/P|  
);Z1a&K5k  
template < typename T > Sh?4r i@:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 'B@e8S) y  
  { U2`'qsR1  
  return OpClass::execute(lt(t)); G3rj`Sg^c  
} L+CyQq  
TZ2=O<Kj  
} ; :'*DPB-  
7vABq(  
( YQWbOk  
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 *,Za6.=  
好啦,现在才真正完美了。 {%IExPJ  
现在在picker里面就可以这么添加了: ,:??P1  
 w~ [b*$  
template < typename Right > f|R"u W +  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const u%/goxA  
  { #*TEq  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); [o.B  
} 3bDQk :L  
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。 Fd#m<"  
oI.G-ChP  
l'\pk<V  
lKlU-4  
PSPmO'C+  
十. bind Er{#ziN+  
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。 \[jq4`\$  
先来分析一下一段例子 D5:{fWVsV/  
7}vg.hmZ  
@DZB9DDR  
int foo( int x, int y) { return x - y;} L3n_ 5|  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 *&d<yJM`b  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 (ZY@$''  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 V^\8BVw  
我们来写个简单的。 [-)r5Dsdq  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 6$ Gep  
对于函数对象类的版本: 40|,*wi  
1}tbH[  
template < typename Func > om]4BRe  
struct functor_trait 5cEcTJL[C  
  { Y_]De3:V0B  
typedef typename Func::result_type result_type; 1!.(4gV  
} ; k iRa+w:  
对于无参数函数的版本: CYKr\DA  
jiYmb8Q4D  
template < typename Ret > ZKXo-~=>  
struct functor_trait < Ret ( * )() > !>>f(t4  
  { 1&P<  
typedef Ret result_type; cKn`/\.H  
} ; 'w14sr%  
对于单参数函数的版本: 1*dRK6  
7{xh8#m  
template < typename Ret, typename V1 > #?XQ7Im  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > l2&`J_"  
  { # hlCs  
typedef Ret result_type; ^k Cn*&  
} ; aM{xdTYaU  
对于双参数函数的版本: V=lfl1Ev0J  
*b xzCI7b  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > > ]8a3x  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > %/>Y/!;  
  { 9 JWa$iBH@  
typedef Ret result_type; Rcawc Y  
} ; \4AM*lZ  
等等。。。 ?_ dIIQ  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy !H2QjW  
+Y V|ij  
template < typename Func > o,xxh  
struct func_return h(F<h_  
  { =i(?deR  
template < typename T > hRq3C1 mR  
  struct result_1 2CzaL,je[  
  { AQc,>{Lm  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ?X5]i#j[  
} ; UThB7(O,  
z.CywME<)t  
template < typename T1, typename T2 > YG8>czC  
  struct result_2 sF7^qrVQP9  
  { ]q6;#EUr?  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [|lB5gi4t!  
} ; doB  
} ; 4&HXkRs:  
b9"jtRTdz  
m~>Y{F2  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 3 E3qd'  
_$p$")  
template < typename Func, typename aPicker > j+^oz'q  
class binder_1 N |1>ooU[  
  { OKHX)"j\\  
Func fn; ^::EikpF%  
aPicker pk; >+mD$:L  
public : Qjnd6uv{I  
T2D<UhP  
template < typename T > 2>\v*adG  
  struct result_1 XK"-'  
  { .7 asW(  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; :=9] c17=  
} ; KE1ao9H8wR  
Nk[2nyeO>  
template < typename T1, typename T2 > \3Q&~j  
  struct result_2 (n1Bh~R^  
  { 5~.ZlGd  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; vfNAs>Xg"  
} ; jAh2N3)  
9 C{;h  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ?go:e#  
'&99?s`u  
template < typename T > >3gi yeJ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `]v[5E  
  { ]hud4i~  
  return fn(pk(t)); >2 3-  
} >\ u<&>i  
template < typename T1, typename T2 > \7z^!m  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Wy]^Ub gW  
  { y{9~&r  
  return fn(pk(t1, t2)); Kd3?I5t  
} I5AO?BzJ  
} ; $hR)i  
WS2os Bc  
q4UA]+-*  
一目了然不是么?  ySbqnw'  
最后实现bind as+GbstN  
LwuF0\  
<As9>5|%  
template < typename Func, typename aPicker > qpJ{2Q  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) m6 s7F/  
  { P%Ay3cR+E  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Z.i{i^/#(  
} mqfO4"lt  
fU2qrcVu  
2个以上参数的bind可以同理实现。 I1U7.CT  
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。 -V % gVI[  
r' BAT3  
十一. phoenix +~nzii3  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 4*Z6}"  
BsZ{|,oQnZ  
for_each(v.begin(), v.end(), K3GSOD>  
( aH_6s4+:  
do_ s|bM%!$1  
[ W</n=D<,I  
  cout << _1 <<   " , " !.5),2  
] \ u+xa{b|  
.while_( -- _1), IO.<q,pP!_  
cout << var( " \n " ) -m 5}#P89  
) @LD6:gy  
); eyw'7  
^a9 oKI9n  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ]"fsW 9s  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor O';ew)tI  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Ek.&Sf$cd'  
那么我们就照着这个思路来实现吧: o5Rz%k#h  
}UyQ#U  
HO|-@yOF^  
template < typename Cond, typename Actor > H ;@!?I  
class do_while nw'-`*'rj  
  { u>T76,8|\  
Cond cd; QBE@(2G}C  
Actor act; R -elIp  
public : `m%dX'0 E  
template < typename T > _94s(~g:  
  struct result_1 y)J(K*x/$  
  { KAA3iA@>+  
  typedef int result_type; $.e)  
} ; {0jIY  
+S{  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} \x\.  
]= x 1`j  
template < typename T > j^u[F"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 89eq[ |G_  
  { DR+,Y2!_GT  
  do  ~Nh&.a  
    { r:.uBc&_  
  act(t); s^|\9%WD  
  } 9k2,3It  
  while (cd(t)); hFb fNB3  
  return   0 ; $-pbw@7  
} xl!K;Y2<  
} ; CUhV$A#oo  
[QEwK|!L  
,Q2N[Jwd$  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). V2`;4dX*2  
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。 ,w\ wQn>]K  
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。 z%2w(&1  
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。 1MQ/ r*(  
下面就是产生这个functor的类: {OxWcK\2@h  
(wL3 +  
=:5<{J OG  
template < typename Actor > _nX%#/{  
class do_while_actor ?V+wjw  
  { D!l8l49hLu  
Actor act; x0x $  9  
public : E%*AXkJ'dZ  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} BjD&> gO)  
^CQ1I0  
template < typename Cond > *)%dXVf  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ?M"HXu  
} ; h DtK nF  
@&:VKpu\  
V4?Oc2mS  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Qp69Sk@H{  
最后,是那个do_ z6Z='=pT  
+u#Sl)F  
33M}>$ZH  
class do_while_invoker MgnE-6_c  
  { '^1o/C  
public : ^Jtl;Q  
template < typename Actor > sX~45u \  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const W"O-L  
  { $B ?? Ip?P  
  return do_while_actor < Actor > (act); kknhthJ  
}  7kM4Ei  
} do_; 2lJZw@  
&?}1AQAYg  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? &G=0  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 kpT>G$s~gy  
最后来说说怎么处理break和continue 9TW8o}k`  
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。 K051usm  
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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