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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda [#2z=Xg  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 bEzy KrN\  
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, 9kU|?JE  
js=w!q0)9  
\,b_8^  
[-Mfgw]i  
  class filler (Yc}V  
  { `q1K%id  
public : ezk:XDi4  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} |F>'7JJJ  
} ; *IC9))PGJ  
bd.t|A  
cU=EXyP%  
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: HBgt!D0MZ  
MqswYK-s  
Y<`uq'V  
Yg")/*!H  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); gM Z `  
[ Q20c<,  
2ISnWzq;  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 locf6%2g~  
e%&/K7I"?  
qznd '^[  
k%ckV`y  
二. 战前分析 QPwUW  
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。 rIF6^?  
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 *ps")?tlC  
6rzXM`cs  
9m_Hm')VG  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); c ]&|.~2&  
  /* --------------------------------------------- */ c5tCw3$t  
vector < int *> vp( 10 ); B976{;QvXV  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); sBu- \P#  
/* --------------------------------------------- */ 09rbu\h  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); yi3Cd@t({{  
/* --------------------------------------------- */ h{M.+I$}C  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); e? !A]2  
  /* --------------------------------------------- */ "zBYhZr  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); FDO$(&  
/* --------------------------------------------- */ D7b] ;Nf\  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Ja#ti y  
:+\B|*T2.L  
VSa#X |z  
b\9}zmG[u  
看了之后,我们可以思考一些问题: rQPV@J]:  
1._1, _2是什么? L(eLxw e%  
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。 4o*wLCo7^  
2._1 = 1是在做什么? !BW6l)=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。 cYp]zn+6  
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。 V@Fj!/  
2AI~Jm#  
M2e_)f:  
三. 动工 'I roQ M  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ojZvgF  
V,)bw  
 h48 jKL(  
Zo|# ,AdE>  
template < typename T > 3]}wZY0  
class assignment Kr|9??`0E  
  { Zb=H\#T  
T value; Vi1= E])  
public : x*uQBNf=  
assignment( const T & v) : value(v) {} oefhJM!y  
template < typename T2 > jO#5ZhG  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 8yV?l7  
} ; ohe0}~)V  
Y-Gqx  
juQQ  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ^X/[x]UOT@  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment E)w^odwMU  
INj2B@_  
&c)n\x*  
(:]on^|  
  class holder k&PxhDf  
  { qXJBLIG  
public : &}G2;O}3  
template < typename T > )a%kAUNj  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 2pEr s|r  
  { Bdd>r# ]  
  return assignment < T > (t); }&OgIo+  
} 0]3#3TH  
} ; Una7O]  
t)Mi,ljY[  
4<`'?  
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: fQ[ GN}k  
5&\%  
  static holder _1; *u4h+P  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 _Hn-bp[?>  
?|t9@r  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); $($26g  
而不用手动写一个函数对象。 pIy+3&\e;  
!!4` #Z0+#  
D> |R.{  
- W5ml @  
四. 问题分析 N>S_Vgk}  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 xu _:  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。  X)^kJ`  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 - kVt_  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 l |c#  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 `}YCUm[SI  
3~7X2}qU  
五. 问题1:一致性 .6m%/-whS  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| QVVR_1Q  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 D@5AI ](  
' ?3e1  
struct holder ivKhzU+  
  {  <V-D  
  // Rs0O4.yi;@  
  template < typename T > jF}u%T)HL  
T &   operator ()( const T & r) const CnT]u U  
  { t`6R)'  
  return (T & )r; V uqJ&U.-  
} z+>FKAF  
} ; Jf-4Q!  
7r?s)ZV  
这样的话assignment也必须相应改动: CXr]V"X9  
YM*{^BXp  
template < typename Left, typename Right > gxS*rzCG  
class assignment 1I*b7t  
  { WxB}Uh  
Left l; fP>*EDn@xg  
Right r; H +O7+=&  
public : o+o'!)  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} A3VXh^y+  
template < typename T2 > kDAPT_Gid  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } c5& _'&  
} ; u&HLdSHe  
2`XG"[@  
同时,holder的operator=也需要改动: =N5~iMorD-  
lj{Jw.t  
template < typename T > Ps@a@d"83  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const [/ B$cH  
  { df=G}M(  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ' w^Md  
} y my/`%  
z3V[ Vi  
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。 "w#jC ~J<W  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 &jh'B ,  
&QaFX,N"  
return l(rhs) = r; Cx.GEY|0  
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。 /~?'zr  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: C 'YL9r-G  
0:Ow$  
template < typename Tp > `@$qy&AJ  
class constant_t +=v6 *%y"V  
  { o& g0 1t  
  const Tp t; L 1FT h  
public : vR X_}`m8#  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 0=3Av8  
template < typename T >  \^$g%a  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Fc{X$hh<  
  { vN`2KCl~3  
  return t; .Du-~N4\  
} T2Q`Ax7  
} ; }pOem}  
1'O++j_%y  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 T) ZO+}  
下面就可以修改holder的operator=了 2 1b  
sYQ=nL  
template < typename T > vhA 4ol  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 0}a="`p#<  
  { >h?!6L- d  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); S${n:e0\  
} IkzY   
_O76Aw-@l  
同时也要修改assignment的operator() j06q3N"  
n-/ {H4\  
template < typename T2 > Y7TW_[_u  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 3 ZZ"mlk*  
现在代码看起来就很一致了。 'jr\F2  
'G6g yO/K  
六. 问题2:链式操作 I\%a<  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ;}iV`)S  
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。 p ~/  
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。 ;7jszs.6%  
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。 }Zs y&K  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct '<}N`PS#N  
6FYO5=R  
template < typename T > u0&QStI  
struct result_1 i%M6$or  
  { c Z6Zx]  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ;L <D-=  
} ; T*AXS|=ju  
qD@]FEw!O  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: _$g2;X >  
p$mx  
template < typename T > sqtMhUQ?>w  
struct   ref q%g!TFMg  
  { v}vwk8  
typedef T & reference; l70a&[W  
} ; avJ%J"j8z  
template < typename T > 5G >{*K/  
struct   ref < T &> 9/?@2  
  { }@Ap_xW  
typedef T & reference; Oz3JMZe  
} ; ~F gxhK2+  
Ez\TwK  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: k}MmgaT:5]  
>bwB+-lyL  
template < typename T > #(i9G^K  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const FTVV+9.l:  
  { 0Nvk|uI V[  
  return l(t) = r(t); +v!% z(  
} Zb p+b;  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 v:$Ka@v6  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 qK_jgj=w  
M>eMDCB\  
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 }:04bIaV  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ,>YW7+kY  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 oGtz*AP%  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ~Ox !7Lp  
最后的布局是: }Kt`du=  
                Add 2=\} 0  
              /   \ Nk#[~$Q-1  
            Divide   5 3FD6.X>x  
            /   \ 0Yzm\"Ggv  
          _1     3 DJ zJ$Q  
似乎一切都解决了?不。 F gi&CJ8Q  
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。 HLlp+;CF><  
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。 [:CV5k~xc  
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: |n*nByL/  
U*p;N,SjQ  
template < typename Right > aEL^N0\d  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const `(2Y%L(r  
Right & rt) const CXI%8eFXe$  
  { J~}%j.QQ7  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); |\# ~  
} jpGZ&L7i&  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 F,[GdE;P  
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。 (uW$ch@2K  
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。 "!g}Q*   
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。 HX)oN8  
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。 {*BZ;Xh\8  
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? 3xhGmD\SKO  
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: nM<B{AR5^  
IBT 1If3  
template < class Action > R [qfG! "  
class picker : public Action Lrrc&;  
  { Y8%bk2  
public : PLb[U(~  
picker( const Action & act) : Action(act) {} X[e:fW[e)  
  // all the operator overloaded y7X2|$9z-  
} ; bjO?k54I  
ij=_h_nA  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 ~K7$ZM  
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: {Xjj-@  
(9]8r2|.  
template < typename Right > sB~|V <  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const H;1_"  
  { Ha)Vf+W  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); v@&UTU  
} {V7W!0;!  
_HAtTW  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > z^FJ  
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。 rGn6S &-  
* ^+]`S  
template < typename T >   struct picker_maker j5Cf\*B4J  
  { hFQ*50n}  
typedef picker < constant_t < T >   > result; (:9=M5d  
} ; PxvD0GTW  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > >WcOY7  
  { p.ks jD  
typedef picker < T > result; X-_ $jKfM  
} ; Ue?mb$ykC.  
=$w QA  
下面总的结构就有了: ZL7#44  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 !*\ J4bJe  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 >d9b"T  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 )wM881_!  
至此链式操作完美实现。 )w_hbU_Pb&  
aA6m5  
75"&"*R/*G  
七. 问题3 >53Hqzm&  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 YXlaE=9bn  
/a .XWfu  
template < typename T1, typename T2 > ~_]i'ii8  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Gf->N `N  
  { u[<ij  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); h N U.y  
} sqv!,@*q  
'}N4SrU$  
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: oG$OZTc  
N0V`xrS  
template < typename T1, typename T2 > /* G-\|  
struct result_2 W[G5+*i  
  { e#<A\?  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; W}iDT?Qi  
} ; ul&}'jBr  
c D5N'3  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? #trb4c{{5  
这个差事就留给了holder自己。 ;uhpo  
    Q>yO,H|  
[sXn B$  
template < int Order > ] :.  
class holder; H?4t\pSS  
template <> KX^!t3l6  
class holder < 1 > Maw$^Tz,  
  { aJzyEb  
public : n_/;j$h  
template < typename T > 5{|tE!  
  struct result_1 -%_vb6u  
  { .P(A x:g  
  typedef T & result; -\[&<o@/D  
} ; 9zD,z+  
template < typename T1, typename T2 > ?~9o2[  
  struct result_2 f~R`RBZ]9  
  { iGw\A!}w\  
  typedef T1 & result; ,opS)C$  
} ; l|S_10x5  
template < typename T > }08Sv=XM  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const (o2.*x  
  { d9.I83SS  
  return (T & )r; nhLw&V3y  
} _x]q`[Dih  
template < typename T1, typename T2 > @M)"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ] A,Og_g  
  { y6P-:f/&*  
  return (T1 & )r1; l H{~?x  
} bNG7A[|B  
} ; J] )gXVRM  
b\Mb6s  
template <> qM(@wFg  
class holder < 2 > xxZO{_q  
  { XNr8,[c  
public : 9`Y\`F#}q  
template < typename T > IWT -)+  
  struct result_1 ZRP[N)Ld$  
  { Y?4N%c_;  
  typedef T & result; 0/JTbf. CX  
} ; lbj_ if;  
template < typename T1, typename T2 > swfjKBfw+g  
  struct result_2 4CK$W` V  
  { A,;[9J2\&  
  typedef T2 & result; av>Ff6w)Y  
} ; )5ev4Qf  
template < typename T > <y<   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ja%IGaH;s  
  { 2Xqa?ay0>  
  return (T & )r; 3RP\w~?  
} z]R% A:6K  
template < typename T1, typename T2 > -cB>; f)5r  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ]owcx=5q%'  
  { ~kOXMLRg  
  return (T2 & )r2; S.*.nv  
} 4<S=KFT_  
} ; UW],9r/PD@  
4v#A#5+O E  
=PmIrvr'[5  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 Tilw.z  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: feT.d +Fd  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: . sv uXB  
rds0EZ4W  
return l(i, j) = r(i, j); h9cx~/7,_)  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) )vD|VLV   
W744hq@P%  
  return ( int & )i; ?Vc/mO2X  
  return ( int & )j; *|S{%z9>  
最后执行i = j; 7,2#0Z`ge  
可见,参数被正确的选择了。 >_u5"&q  
DxzNg_E]  
<]u]rZc$  
hOr4C4  
<(x!P=NM-  
八. 中期总结 WjF#YW\  
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: c#T0n !}  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 (2'q~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。 _MzdbUb5,  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor wQrD(Dv(yA  
*/ok]kX'  
FK,Jk04on  
0Rz",Mu>  
'ExTnv ~  
 m8z414o  
九. 简化 \)+s)&JLb  
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。 0r%,|FaS  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Dlx-mm_  
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: =f=,YcRn+  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 K~jN"ev  
  +-*/&|^等 csms8J  
2. 返回引用。 giu8EjzK  
  =,各种复合赋值等 kg()C%#u  
3. 返回固定类型。 V6tUijz  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) DTM xfQdk  
4. 原样返回。 0 rilg  
  operator, ziG]BZ  
5. 返回解引用的类型。 <'92\O  
  operator*(单目) @EGUQ|WL^  
6. 返回地址。 I.'sK9\Zp  
  operator&(单目) d>jRw  
7. 下表访问返回类型。 ~w}Zv0  
  operator[] Q=.j>aM+_  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Z=y^9]  
  operator<<和operator>> x#TWZ;  
:~B'6b  
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。 & <Jvaf_=  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: YhJ*(oWL  
Y )9]I6n7  
template < typename Left > ] KR\<MJK  
struct value_return H_+!.  
  { 6ZwFU5)QE/  
template < typename T > q@&.)sLPgO  
  struct result_1 UZ3oc[#D=]  
  { =]hPX  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; =U<6TP]{  
} ; m/>z}d05h  
XCku[?Ix  
template < typename T1, typename T2 > h2fTG  
  struct result_2 * 57y.](w  
  { 4I<U5@a  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; pk:2>sx/  
} ; qC$h~Epp4  
} ; ^fbw0  
Jz'8|o;^  
J3#  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ,K[}Bz  
6$"0!fl>  
下面我们来剥离functor中的operator() "\u_gk{g  
首先operator里面的代码全是下面的形式: A]CO Ysc  
zM mV Yx  
return l(t) op r(t) U0t~H{-H  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) qra5&Fvb  
return op l(t) VS_xC $X!S  
return op l(t1, t2) w`F4.e  
return l(t) op $ h<l  
return l(t1, t2) op x1nqhSaD  
return l(t)[r(t)] c=A)_ZFg  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] LG3:V'|  
F3V_rE<  
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: Ah <6m5+  
单目: return f(l(t), r(t)); 7SpF&  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); pCm|t!,  
双目: return f(l(t)); ]>\!}\R<  
return f(l(t1, t2)); tr $~INe  
下面就是f的实现,以operator/为例 f;PvXq<7"  
YQk<1./}I  
struct meta_divide SUQk0 (M  
  { ??.9`3CYo  
template < typename T1, typename T2 > 7Yrp#u1!  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) sVJwe\!  
  { X6lR?6u%|  
  return t1 / t2; M<x W)R  
} !O~5<tA[#1  
} ; |6}:n,KA.  
Sx%vJYH0  
这个工作可以让宏来做: Sxw%6Va]p  
hWqI*xSaJ  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ " O,TL *$  
template < typename T1, typename T2 > \ Q\4nduQ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; "mm|0PUJ  
以后可以直接用 56R)631]p  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) d 9n{jv|  
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 a;$'A[hq  
(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。。。) crdp`}}  
dJ0qg_ U&  
MVpk/S%W  
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 b#<@&0KE  
zxt&oT0Q  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > |2eF~tJqc  
class unary_op : public Rettype <M4Qc12jP  
  { KoPhPH  
    Left l; (}C%g{8  
public : .`ppp!:a4  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ,`lVB#|  
? m$7)@p  
template < typename T > .g6DKjy>  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const M~1 n#  
      { DlXthRM  
      return FuncType::execute(l(t)); 8O5@FU 3  
    } _4VS.~}/R  
)=)=]|3  
    template < typename T1, typename T2 > i+z;tF`  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const wEImpsC`  
      { u*NU MT2  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ^Q\O8f[u  
    } "?~u*5  
} ; ages-Z_X  
ped3}i+|]  
K&WNtk3hT  
同样还可以申明一个binary_op !hJ% :^ xL  
%hu] =  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > S2jO  
class binary_op : public Rettype #iot.alNA  
  {  p|D-ez8  
    Left l; `jur`^S|  
Right r; {,|J?>{  
public : #!%\97ZR  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} NI^[7.2  
@?GOOD_i  
template < typename T > '5mzlR  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;-koMD!2F  
      { ;S FmbZ%~  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); lilKYrUmG  
    } fJ?$Z|  
2@(Qd3N(  
    template < typename T1, typename T2 > !:[kS1s>M  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tilL7  
      { 79>8tOuo  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); +r+H`cT@  
    } +=y ktf  
} ; ms%Ot:uA  
o9:GKc  
F+`DfI]/m  
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 IJ%S[>  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行  jJjD)  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) *Iu .>nw  
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。 Zh WtY  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! # Z*nc0C  
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。。。 a?IL6$z  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 o.}?K>5  
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) 9 xvE?8;M#  
下面是修改过的unary_op S:UtmS+K  
'M*+HY\.0  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > (\si/&  
class unary_op fU+A~oL%I  
  { {GS7J  
Left l; `NC{+A  
  }xl @:Qo  
public : nJTV@m XVq  
.>-`2B*/  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} c0Tda  
U+!H/R)(  
template < typename T > R,hX *yVq  
  struct result_1 2S1wL<qP  
  { xi6Fs, 2S  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; lrSo@JQ  
} ; 9oteQN{9  
^ftZ{uA  
template < typename T1, typename T2 > 6N4/p=lE  
  struct result_2 89B1\ff  
  { \jdpL1  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Kl[WscR  
} ; XV2f|8d>  
IkSzjXE{  
template < typename T1, typename T2 > t/,k{5lX  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Cm;WQuv@  
  { 8KpG0DC  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); rs@,<DV)u  
} wovWEtVBU  
.Lrdw3(  
template < typename T > V*U7-{ *a  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Kfc(GL?  
  { @|&P#wd.u  
  return OpClass::execute(lt(t)); (U/xpj}  
} ;bd\XHwMUP  
63QSYn,t  
} ; q_8qowu"  
" [=Ee[/  
39 JLi~j,  
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 ~e[)]b3  
好啦,现在才真正完美了。 0\AYUa?RM  
现在在picker里面就可以这么添加了: B@]( ,  
L4aT=of-  
template < typename Right > {y|y68y0+  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const S ~lw5  
  { #jV6w=I  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Mi\f?  
} S8" h9|  
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。 EX8:B.z`57  
ushQWP)  
Nuk\8C  
FuaGr0]  
EOV<|WF>  
十. bind =o=)EU{~  
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。 =,I,K=+_x  
先来分析一下一段例子 vKDPg p<j  
8oY0?|_Bx  
{S\cpCI`  
int foo( int x, int y) { return x - y;} C+}uH:I'L  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 J3Q.6e=7  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 SSi}1  
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。 (@`+Le  
我们来写个简单的。 *#EyfMz-B  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: !.iA^D//]  
对于函数对象类的版本: * Yov>lO  
3Nw9o6`U  
template < typename Func > 9 4W9P't  
struct functor_trait -4b9(  
  { Yc#oGCt  
typedef typename Func::result_type result_type; *D]/V U  
} ; z@VY s  
对于无参数函数的版本: K ^H=E  
#(CI/7 -  
template < typename Ret > SR~~rD|V  
struct functor_trait < Ret ( * )() > sl%B-;@I  
  { \C*?a0!:Z}  
typedef Ret result_type; ~9]tt\jN*Y  
} ; l4u`R(!n5  
对于单参数函数的版本: -BACdX  
H"I|dK:  
template < typename Ret, typename V1 > sJ?Fque  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 9ZG.%+l  
  { xgJ2W_  
typedef Ret result_type; W ;IvR   
} ; blaxUP:  
对于双参数函数的版本: Z/hSH 0(~  
R^dAwt`.D  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > m+DkO{8F  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >  2c!?!:s  
  { W3 2mAz;  
typedef Ret result_type; Ik=KEOz  
} ; 61T"K  
等等。。。 Y cO tPS%  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy )y.J2_lI8  
|!I#T  
template < typename Func > y"!+Fus9  
struct func_return V}7I? G  
  { ngEjbCV+  
template < typename T > L !yl^c  
  struct result_1 RIl%p~  
  { )e9(&y*o  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; VILzx+v M  
} ; (sO;etW  
YG?W8)T  
template < typename T1, typename T2 > 5H==m~  
  struct result_2 E[2c`XFd8  
  { $CHr i|  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 1>57rx"l  
} ; ^7TM.lE  
} ; =wU08}  
nd_d tsp#  
"z< =S  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 OMO.-p  
u Dm=W36  
template < typename Func, typename aPicker > &bs/a] ?Z7  
class binder_1 ?K I_>{  
  { 6/s#'#jh  
Func fn; F7#   
aPicker pk; x1$fkNu  
public : D19uI&U4  
#=7~.Y  
template < typename T > sqJ?dIBH  
  struct result_1 #\@*C=  
  { E;D9S  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; e][U ;  
} ; : B$ d  
v~ZdMQvwt  
template < typename T1, typename T2 > QF'N8Kla  
  struct result_2 [P)HVFy|l  
  { (tx6U.Oy  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ?J6J#{LRd  
} ; Z!~~6Sq  
CdatN$/*  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} &'c1"%*%8>  
>UZfi u  
template < typename T > /V2 ^/`&;a  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /u*((AJ?Qv  
  { RBwI*~%g{  
  return fn(pk(t)); k1_f7_m  
} 2^Q)~sSf9  
template < typename T1, typename T2 > DP &,jU6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const FuLP{]Y+AM  
  {  9'\18_w  
  return fn(pk(t1, t2)); :)cPc7$8  
} wC`])z}bT  
} ; -fT]}T6=  
k[gO>UGB;  
l`~*" 4|/  
一目了然不是么? u z4P  
最后实现bind 6i(nyA 2!  
^4_.5~(  
j1Q G-Rs&  
template < typename Func, typename aPicker > AnP7KSN[\  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) xuv%mjQ  
  { NK$k9,  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ;l7wme8Qk  
} k)1K6ug  
j0Kj>  
2个以上参数的bind可以同理实现。 nRPy)L{  
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。 [- a2<E  
%'%ej^s-R  
十一. phoenix 75jq+O_:  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: +I;b,p  
:hwZz2Dhi  
for_each(v.begin(), v.end(), ]06LNE  
( i~MCY.F  
do_ M`9qo8zCi  
[ (w-z~#<  
  cout << _1 <<   " , " r-9P&*1  
] SZzS$6 t  
.while_( -- _1), 4T{+R{_Y1  
cout << var( " \n " ) &BFW`5N  
) !\z:S?V  
); B ;9^  
_ohZTT%l  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ~kD/dXt  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor (lTM5qC  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 0 j:8 Ve  
那么我们就照着这个思路来实现吧: .Xc, Gq{  
nz3j";d  
p'0jdb :S  
template < typename Cond, typename Actor > \=kH7 !  
class do_while h*Rh:yCR>  
  { *}-X '_  
Cond cd; I_6?Q^_uZ  
Actor act; <_dyUiT$J  
public : UwvGw5)q  
template < typename T > \|F4@  
  struct result_1 D}>pl8ke~g  
  { ~>VEg3#F  
  typedef int result_type; \j+O |#`|)  
} ; [V|,O'X ~  
O={4 >>F  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} !\'7j-6  
+?w 7Nm`  
template < typename T > GLp2 ?fon  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #5wOgOv  
  { h q6B pE  
  do &na#ES $X,  
    { =;W"Pi;*  
  act(t); .0:BgM  
  } 3{ LXx  
  while (cd(t)); O#7ONQfBO  
  return   0 ; Hzcy '  
} :2pd2S  
} ; XI} C|]#  
GbFLu`Iu  
: ^F+m QN  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 5x(`z   
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。 AjKP -[  
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。 J;W(}"cFq  
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。 x%pC.0%  
下面就是产生这个functor的类: g{.>nE^Sc5  
%0fF_OU  
`KqMcAW  
template < typename Actor > Dd-;;Y1C  
class do_while_actor Sf);j0G,D  
  { w17\ \[  
Actor act; F[<EXLQ  
public : Y9Q-<~\z  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} SpPG  
EgOAEv  
template < typename Cond > A[oLV"J6x5  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; W$B&asO  
} ; *;"N kCf  
bY|%ois4  
#+N\u*-S  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 bE#=\kf|  
最后,是那个do_ 1t_$pDF}  
hb9e6Cc  
guz{DBlK  
class do_while_invoker KE1S5Mck>  
  { PVP,2Yq!  
public : %C\Q{_AS  
template < typename Actor > QZB2yK3]h  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const %Koc^ pb)  
  { 4:q<<vCJv  
  return do_while_actor < Actor > (act); kMWu%,s4  
} bj\v0NKN4  
} do_; {_0Efc=7  
WMnR+?q  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? S+py \z%  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 t j&+HC  
最后来说说怎么处理break和continue :@jhe8'w  
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。 SweaE Rl  
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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