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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda |nMjv]#  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 )nd^@G^  
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, vJE=H9E  
Bg|d2,im  
g *5_m(H  
2dts}G  
  class filler u#6s^ )W  
  { {i>AQ+z61f  
public : _L,~WYRo  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} MN: {,#d0  
} ; &A:&2sP8  
f6r!3y  
8vx ca]DcV  
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: "6,fIsU  
Tzd#!Lvm:,  
~-"CU:$o  
{$S"S j  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); !(*&P  
m"L^tSD~  
LWrYK i  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 FM]clC;X?  
+|C@B`h  
/qdvzv%T  
RHsVG &<j  
二. 战前分析 @(R=4LL  
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。 g0f4>m  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码  l!1_~!{y  
lz^Vi!|p  
uh\G6s!4/  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); x(?Rm,  
  /* --------------------------------------------- */ E8C8kH]  
vector < int *> vp( 10 ); (XK,g;RoEn  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); QRQ{Bq}#  
/* --------------------------------------------- */ gY+d[3N  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ?;#Q3Y+  
/* --------------------------------------------- */ SX,$ $43  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); X#1WzWk '  
  /* --------------------------------------------- */ 8kKL=  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ~,,r\Y+  
/* --------------------------------------------- */ rDl/R^w"  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ll__A|JQ  
{?Slo5X|  
-axKnfj  
CUDA<Fm  
看了之后,我们可以思考一些问题: q:_:E*o  
1._1, _2是什么? A}"|_ &E  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 we}xGb.u  
2._1 = 1是在做什么? dPO"8HQ  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 CLND[gc  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 0}GO$%l  
7<LuL  
YM#' +wl}`  
三. 动工 Av.`'.b  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: j6s j2D  
ts=D  
[XPAI["  
Zzlt^#KLx  
template < typename T > ll}_EUF|  
class assignment :E{)yT  
  { <\nM5-wR  
T value; $c*fbBM(&n  
public : O:v#M]   
assignment( const T & v) : value(v) {} 7(5d$W  
template < typename T2 > ,3rsjoKhd  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } WiH8j$;xu  
} ; y%|Ez  
aP(~l_  
\[!{tbK`2  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 >07i"a  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment !UT!PX)  
2V 8 "jc  
e O~p"d-|  
 Ju5Dd\  
  class holder EFiVwH  
  { M*'8$|Z  
public : gHgqElr(  
template < typename T > C{U*{0}  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const '`tFZfT  
  { 5xT, O  
  return assignment < T > (t); $[_5:@T%N  
} <IU   
} ; ,or;8aYc#  
[-`s`g-  
(4z_2a(Dl,  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: =f@71D1  
yfwR``F  
  static holder _1; wo62R&ac  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 A99;bf}"  
Zk7!CJVM  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ;=0-B&+v  
而不用手动写一个函数对象。 P:J|![   
%-YWn`yEm  
G;u 6p  
3]iw3M  
四. 问题分析 f7zB_hVDmE  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 V(XU^}b#  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 Mmgm6{  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Ce//; Op  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 @@a#DjE%/  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Bd*Ok]  
^69(V LK  
五. 问题1:一致性 TN Z -0  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| -~sW@u)O  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 f*V^HfiQb  
2./ z6jXW_  
struct holder XiV*d06{  
  { lX.1B&T9Lr  
  // (gdzgLHy  
  template < typename T > 3p-SpUvp  
T &   operator ()( const T & r) const .: wg@Z  
  { RYl{89  
  return (T & )r; 6wOj,}2Mn  
} ui"`c%2n  
} ; @Nm{H  
gjiS+N[  
这样的话assignment也必须相应改动: LvGo$f/9  
R {-M%n4w  
template < typename Left, typename Right > K7$Q .  
class assignment =C#z Px,  
  { (w_b  
Left l; dtQ3iuV %  
Right r; 'e>'J ZR  
public : PMiu "  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} XYV`[,^h&  
template < typename T2 > Q(WfWifu-|  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 8z-wdO\  
} ; _x-2tnIxXv  
D41.$t[  
同时,holder的operator=也需要改动: )+)qFGVz  
M"-53|#:w\  
template < typename T > eMOp}.zt|  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ?t;,Nk`jx  
  { i*xVD`x~  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); C9Cl$yZ  
} #BEXj<m+J  
Vs>e"czfm/  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 EE9eG31|r  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 yp hd'Pu"  
@Rd`/S@  
return l(rhs) = r; E)'T;%  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 u#ocx[  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: '*U_!RmQ  
(e 2.Ru  
template < typename Tp > SbtZhg=S_  
class constant_t %Zeb#//Jz  
  { <0/)v J- 9  
  const Tp t; 8M4GforP  
public : dphWxB  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} s ldcI@Z  
template < typename T > f'j<v  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ?Rh[S  
  { M(} T\R  
  return t; +>tSO!}[  
} 7&dF=/:X@  
} ; +nYF9z2  
3cH^ ,F  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 | m#"  
下面就可以修改holder的operator=了 uE#"wm'J  
0LWV.OIIC  
template < typename T > P$__c{1\  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const \O>;,(>i  
  { <P5 7s+JK  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); I0bkc3  
} "v'%M({  
CT.hBz -S  
同时也要修改assignment的operator() o3'Za'N.  
e9F+R@8  
template < typename T2 > ypvz&SzIh  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } /p|L.&`U  
现在代码看起来就很一致了。 Tn'o$J  
o~x49%X<c  
六. 问题2:链式操作 >b*}Td~J  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ` b)i;m  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 bz\nCfU  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 H9=8nLb.  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 7U)w\A;~  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct g s%[Cv  
Mn*v&O:  
template < typename T > %8KbVjn  
struct result_1 cS",Bw\  
  { 5n=~l[O  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; aO *][;0  
} ; 7$kTeKiP  
'V4B{n7 h  
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: qwuA[QkPi  
@i>4k  
template < typename T > KpKZiUQm  
struct   ref 1?y QjW,  
  { ]%(X }]}  
typedef T & reference; _10I0Z0  
} ; {UuSNZ[^  
template < typename T > w!l*!G  
struct   ref < T &> %G, d&%f  
  { fc^d3wH0L  
typedef T & reference; hIo ^/_K  
} ; F,xFeq$/{  
239g pf]}  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: d?[8VfAnh  
1[(/{CClB  
template < typename T > \2 [  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const qD(dAU  
  { k|rbh.Q  
  return l(t) = r(t); U5;Y o+z  
} LV]F?O[K=  
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。 p=dM2>  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ov Wm}!r  
NHD`c)Q  
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 t|59/R  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: )Q~K\bJf  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 E#yG}UWe  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 !h+VbZ  
最后的布局是: #PMi6q~Z  
                Add 6P`!yBAu  
              /   \ CuYSvW  
            Divide   5 9t{Iv({6p  
            /   \ ghaO#kI  
          _1     3 tf{o=X.)  
似乎一切都解决了?不。 ;/(<yu48  
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。 T:VFyby\w  
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。 _sqV@ J  
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: $_u)~O4$  
bSk)GZyH\d  
template < typename Right > $G#)D^-5G  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const _vOSOnU  
Right & rt) const L@~0`z:>iP  
  { #D Oui]  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); M~djX} #\  
} jGKI|v4U(  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 &BRi& &f  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 =R||c  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 90 pt'Jg  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 ~ =c[?:  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 N'M+Z=!  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? +`~kt4W  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 6F?U:N#<  
j7=x&)qbx  
template < class Action > zy@ nBi^  
class picker : public Action dJ=z '?|%g  
  { b^&nr[DC  
public : 2~!+EH  
picker( const Action & act) : Action(act) {} &&|c-mD+*  
  // all the operator overloaded T']G:jkb  
} ; z 5IdYF?  
c~n:xblv  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 <):= mr7  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:  kSU]~x  
S!.H _=z%p  
template < typename Right > ??? ;H  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const +IbQVU~/  
  { ivP#qM1*;  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); eW;0{P  
} p7]V1w:  
sEEyN3 N  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > wT^QO^.  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 S,^)\=v  
hH=}<@z   
template < typename T >   struct picker_maker qku!Mg  
  { @SH$QUM(  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 7\ kixfEg  
} ; gwv s  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Y #6G&)M  
  { g+/m:(7[s|  
typedef picker < T > result; Tj,1]_`=V$  
} ; lb<D,&+  
61&A`  
下面总的结构就有了: 4Y4QR[>IU3  
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。 n_MY69W  
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。 9*j$U$:'  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 [BKX$A:Y  
至此链式操作完美实现。  j#YPo  
(2p<I)t  
3YJa3fflK  
七. 问题3 q# t&\M.U  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 S3.76&  
geSH3I   
template < typename T1, typename T2 > }(Dt,F`  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *_!}g ]  
  { Kz2s{y~?  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); s|o+ Im  
} 4~mmP.c  
^Qa!{9o[  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: xHi.N*~D  
m}o4Vr;"  
template < typename T1, typename T2 > KBy*QA  
struct result_2 SH/^qDT'  
  { YuKg|<WO  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; -5sKJt]+i  
} ; ,K~r':ht  
S_dM{.!Z(,  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? M5T4{^i  
这个差事就留给了holder自己。 Mib<1ZM  
    {~+o+LV  
C`r{B.t`GT  
template < int Order > ZBl!7_[_  
class holder; pkT26)aW  
template <> \9T /%[r#  
class holder < 1 > ~Rk ~Zn  
  { yZw5?{g@  
public : ?'+ kZ|  
template < typename T > .Arcsg   
  struct result_1 xdkC>o4>  
  {  mPS27z(  
  typedef T & result; & ( i_s  
} ; ;{f4E)t 7  
template < typename T1, typename T2 > qttJ*zu  
  struct result_2 _0EKE  
  { }>< v7  
  typedef T1 & result; qpXsQim$~  
} ; \S[I:fw#&  
template < typename T > kP,^c {  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Xjs`iK=w  
  { #f-pkeaeq  
  return (T & )r; r`5svY  
} I*hzlE  
template < typename T1, typename T2 > VFLW @  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const \ICc?8oL  
  { y;xY74Nq  
  return (T1 & )r1; 8\B]!  
} Gx/kel[Y}  
} ; @z1pE@7jK  
kYnp$8  
template <> ;X)b=  
class holder < 2 > Bb zmq  
  { &^1{x`Qo=  
public : l#cG#-  
template < typename T > {?hpW+1,#  
  struct result_1 gjDxgNpa  
  { 8qWN~Gk1p{  
  typedef T & result; AOscewQ  
} ; ((cRe6  
template < typename T1, typename T2 > W}aCU~  
  struct result_2 "`Mowp*  
  { > xie+ ^  
  typedef T2 & result; tv'=xDCp  
} ; 83g$k 9lG.  
template < typename T > J`xCd/G  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ;<N%D=;}@  
  { $~r_&1  
  return (T & )r; <tT.m[qg  
} "^NsbA+  
template < typename T1, typename T2 > 4I!g?Moh  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Z )'gj  
  { C q)Cwc[H  
  return (T2 & )r2; ckdXla  
} y ]D[JX[  
} ; U\GuCw  
,4H/>yPw  
H?cJ'Q, 5  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 br%l>Y\"  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: x". !&5  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: !yo@i_1D  
.)Zs:5 0l  
return l(i, j) = r(i, j); Ci_Qra 6  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) X;7hy0Y  
CRs@x` 5ue  
  return ( int & )i; l?)!^}Qc  
  return ( int & )j; @RXkj-,eC#  
最后执行i = j; b!oj3|9  
可见,参数被正确的选择了。 9|NH5A"H.  
?4cj"i  
\qz! v  
vo>i36  
XJ e}^k  
八. 中期总结 2KtK.2;7  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: TXo`P_SE  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 `lA_knS  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 > PK 6CR  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor u\Y3h:@u  
H*HL:o-[  
qPoN 8>.  
bCqTubbx!t  
 L30$  
xO&qo8*  
九. 简化 " 6ScVa5)  
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。 .,F`*JVFq  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 vEw8<<cgg  
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: M@+Pq/f:  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 mI'&!@WG  
  +-*/&|^等 -car>hQq  
2. 返回引用。 i2+_~$f  
  =,各种复合赋值等 Vw]!Kb7tA  
3. 返回固定类型。 eY[kUMo  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) j]C}S*`"  
4. 原样返回。 'P)c'uqd#  
  operator, X& mD/1  
5. 返回解引用的类型。 H3L uRGe&2  
  operator*(单目) jss.j~8  
6. 返回地址。 xVk5%  
  operator&(单目) Ey=ymf.}  
7. 下表访问返回类型。 qe 'RvBz  
  operator[] 3~1Gts  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 54].p7  
  operator<<和operator>> fcO|0cQ  
XAZPbvG|$  
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。 /j-c29nz  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: HD'adj_,  
cx]H8]ch7  
template < typename Left > ow{J;vFy\  
struct value_return c9x&:U  
  { d hjX[7Bl9  
template < typename T > SY.ZEJcv  
  struct result_1 <nTZs`$LwL  
  { zx5#eMD  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; |DYgc$2pN  
} ; G=]ox*BY  
V*DDU]0k  
template < typename T1, typename T2 > ?dPr HSy  
  struct result_2 0 9qfnQG  
  { Y"L|D,ex  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; QBh*x/J  
} ; @C%6Wo4l3  
} ; ST2:&xH(  
OG9 '[o`8  
!yd ]~t 5Q  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait (D:-p:q.  
`<{LW>Lb  
下面我们来剥离functor中的operator() "  sC]z}  
首先operator里面的代码全是下面的形式: />N#PF  
vVP.9(  
return l(t) op r(t) yi:}UlO  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) l(W?]{C[%  
return op l(t) >qs/o$+t}  
return op l(t1, t2) 1R;@v3  
return l(t) op O>'tag  
return l(t1, t2) op 5|cRHM#  
return l(t)[r(t)] 'E&tEbY  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)]  AGm=0Om  
sF>O=F-7  
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: 4jSYR#Hqp`  
单目: return f(l(t), r(t)); W*%(J$E  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ]&N>F8.L+  
双目: return f(l(t)); TB-dV'w  
return f(l(t1, t2)); Zl>dBc%  
下面就是f的实现,以operator/为例 f >.^7.is  
uq ;yR[w"  
struct meta_divide !FDd5CS  
  { P*H0Hwn;  
template < typename T1, typename T2 > &>B"/z  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 8Ihl}aguW  
  { jZC[_p;  
  return t1 / t2; JEaTDV_  
} d14n>  
} ; G$2@N6  
Oxa8ue?  
这个工作可以让宏来做: >cLh$;l  
\m%c"'[  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ :Nv7Wt!  
template < typename T1, typename T2 > \ |j81?4<)v  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; MB7*AA;  
以后可以直接用 -Lu&bVt<>  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) R}cNhZC  
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 ec`re+1r  
(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。。。) jRd$Vt  
#lg R"%  
$wi4cHh  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 _6V1oe2  
iEZ+Znon  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > m[KmXPFht1  
class unary_op : public Rettype JXMH7  
  { lx=tOfj8  
    Left l; ]%y>l j?Y  
public : *c [^/  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} J8i,[,KcE  
~\8(+qIv%f  
template < typename T > i/skU9  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1. +6x4%rV  
      { BjagG/ sX  
      return FuncType::execute(l(t)); gnjhy1o  
    } N'WC!K.e  
J{.UUw9Agd  
    template < typename T1, typename T2 > |35OA/O?X  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const s'oNW  
      { tv.<pP9-C  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); NPS*0y/  
    } #4b]j".P!n  
} ; TYb$+uY  
3fp&iz  
n=bdV(?4  
同样还可以申明一个binary_op 7KX27.~F  
o{! :N>(  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > '5 ~cd  
class binary_op : public Rettype as|w} $  
  { PCHspe9!y  
    Left l; Y)DX   
Right r; =u?aP}zc  
public : -YAtM-VL  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} |oke)w=gn  
QxdC[t$Lp  
template < typename T > B ~N3k  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Qj;{Z*l%+  
      { Z#L4n#TT  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); V^&*y+  
    } 5.oIyC^Ik  
1kKfFpN  
    template < typename T1, typename T2 > i/%l B  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const y/c3x*l.xL  
      { <JH,B91  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ?KOw~-u  
    } jT =|!,Pn  
} ; l"%80"zO  
3,Yr%`/5'  
Uu5(/vw]  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 eF22 ~P  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 j&oRj6;Ha+  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) #}FUau$  
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。 V(F9=r<X  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! _OTVQo Ap  
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。。。 Bskp&NV':  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Tk4>Jb  
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) Lr D@QBT  
下面是修改过的unary_op j}eb _K+I  
DkEv1]6JI_  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > L;%w{,Ji  
class unary_op ~(ke'`gJ0-  
  { G:":CX"O(  
Left l; 5EcVW|(  
  (+epRC  
public : 7!pKlmQ  
ZQ_6I}i")  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ~}}<+JEEO  
:86:U 0^  
template < typename T > $vfgYl4q  
  struct result_1 R-S<7Q3E0=  
  { #%\0][Xf  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; {9U!0h-2"  
} ; /oHCV0!0  
[jzsB:;XB&  
template < typename T1, typename T2 > O*~z@"\  
  struct result_2 ;na%*G`  
  { )6C+0b*  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; dHXe2rTE;&  
} ; eMC^ORdY  
8YQuq.(>a  
template < typename T1, typename T2 > {:K_=IRZ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )*;Tt @'y  
  { **Ioy+  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); hr fF1 >A  
} 05 q760I+  
BsIF3sS#9  
template < typename T > [~ s+,OO9)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A~bSB n: '  
  { _|#abLh%  
  return OpClass::execute(lt(t)); B2ln8NF#Q  
} )}`z<)3jP  
6iyl8uL0J  
} ; # dWz,e3   
Lj<TzPzg*  
P_1WJ  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug M?eP1v:<+G  
好啦,现在才真正完美了。 e$Ds2%SaT  
现在在picker里面就可以这么添加了: j8` B  
"/aZ*mkjfJ  
template < typename Right > mvEhP{w  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const j2MA['{  
  { O8@65URKx  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 0Idek  
} ]`&_!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。 bE !SW2:M  
q!z"YpYB  
Yub}AuU`v  
Cdz&'en^  
_Sr7b#)o  
十. bind rUb{iU;~m  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ;`78h?`  
先来分析一下一段例子 2!s PgIz  
E(r_mF7:  
c`!e#w  
int foo( int x, int y) { return x - y;} \34vE@V*  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 XIl <rN@-  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Jw;~$  
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。 @*YF!LdU{M  
我们来写个简单的。 ]<>cjk.ya  
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[.||9  
对于函数对象类的版本: u?Ffqt9'  
?s^qWA  
template < typename Func > #Q8_:dPY  
struct functor_trait f1 x&Fk  
  { .5 . (S^u  
typedef typename Func::result_type result_type; JY,$B-l  
} ; Zd[rn:9\  
对于无参数函数的版本: _`udd)Y2  
Z!"-LQJ  
template < typename Ret > U6M ~N0)Yr  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ; j!dbT~5  
  { U#[&(  
typedef Ret result_type; 1!v{#w{u7  
} ; S; % &X  
对于单参数函数的版本: ,<Q  
pWV_KS  
template < typename Ret, typename V1 > d?*] /ZiR  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > PlkZ)S7C  
  { loVg{N :  
typedef Ret result_type; Fc5.?X-  
} ; X,k^p[Rcu  
对于双参数函数的版本: O+}py{ st  
N#T'}>ty  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ^jMrM.GY  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > + `|A/w  
  { ,UY1.tR(  
typedef Ret result_type; .Fo#Dmq3  
} ; "JB4 Uaa  
等等。。。 TJ"-cWpO1  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy xnZnbgO+  
7}X1A!1  
template < typename Func > %10ONe}  
struct func_return }nd>SK4  
  { >O-KJZ'GV  
template < typename T > +8Lbz^#  
  struct result_1 GTdoUSUq  
  { %biie  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; {=Zy;Er  
} ; T8o](:B~  
m)Plv+R}  
template < typename T1, typename T2 > fqgp{(`@>  
  struct result_2  k[r^@|  
  { kUd]8Ff!  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ;qWu8\T+  
} ; su%(!XJQpg  
} ; &:  Q'X  
a^R?w|zCX  
Bh3F4k2bg7  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 }>@\I^Xm,  
!Km[Qw k-  
template < typename Func, typename aPicker > ?})A-$f ~  
class binder_1 k1wIb']m]z  
  { [YOH'i&X  
Func fn; BHY8G06  
aPicker pk; VQ9A/DH/  
public : FzInIif  
*fg2bz<~[B  
template < typename T > 28!C#.(h  
  struct result_1 cb}zCl j o  
  { XY"b90  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; d0(zB5'}  
} ; E4 X6f  
y:;.r:  
template < typename T1, typename T2 > 9;@p2t*v  
  struct result_2 F/oqYk9`  
  { q1}!Okr"2  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; xuioU  
} ; ;U* /\+*h  
/v 8"i^;}  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Q~N,QMr)k&  
981-[ga `Y  
template < typename T > -<#) ]um  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const e5' I W__  
  { h4;kjr}h}  
  return fn(pk(t)); jK w 96  
} G2` z?);1b  
template < typename T1, typename T2 > ,2FK$: M\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const b80#75Bj>  
  { nR_Z rm  
  return fn(pk(t1, t2)); QG5WsuT  
} <*( Z}p  
} ; Kip&YB%rk  
LF7- ?? '  
oZBD.s  
一目了然不是么? ^ij0<*ca9  
最后实现bind bZ`v1d (r  
K%z!#RyJ4  
cN,*QN  
template < typename Func, typename aPicker > }3#\vn0gT  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 4XpWDfa.}  
  { xC`!uPk/pL  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ,L<JG  
} ]+D@E2E  
rB[J*5v  
2个以上参数的bind可以同理实现。 #mQ@4k9i  
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。 $+4DpqJ  
-UhpPw 6  
十一. phoenix QH'*MY  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 9j 2t|D4uT  
@c|=onx5  
for_each(v.begin(), v.end(), 2) X#&IE  
( .6wPpLG?{  
do_ 1:-'euA"  
[ yv,FzF}7  
  cout << _1 <<   " , " \=%lH= yS  
] Ta?J;&<u]/  
.while_( -- _1), (?4%Xtul1  
cout << var( " \n " ) 2 @#yQB1  
) tguB@,O  
); 5JzvT JMx  
n>'(d*[e&  
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: S=qh7ML  
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 KF rsXf  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 $)M3fZ$#  
那么我们就照着这个思路来实现吧: !r njmc  
YmV/[{  
Hx.|5n,5  
template < typename Cond, typename Actor > 9X*N k~}Y  
class do_while hr vTFJ  
  { digc7;8L  
Cond cd; im>(^{{r&  
Actor act; qb"S   
public : gFaZ ._  
template < typename T > D$ds[if$U,  
  struct result_1 7H Har'=T  
  { o}AXp@cqi  
  typedef int result_type; qDdO-fPev  
} ; F- ,gj{s  
khy'Y&\F;  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 63fYX"  
)@wC6Ij  
template < typename T > e;.,x 5+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const X$kLBG_  
  { 't<iB&wgF  
  do j )J |'b|  
    { -@N-i$!;J  
  act(t); i~u4v3r=  
  } j<^!"_G]*?  
  while (cd(t)); .<m]j;|6  
  return   0 ; Zl>SeTjB-  
} 2C S9v  
} ; un "I  
LK'(OZ  
H{}&|;0  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). "tyRnUP  
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。 45yP {+/-Q  
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。 K,S4  
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。 3fOOT7!FL  
下面就是产生这个functor的类: MzvhE0ab  
tD8fSV  
/zIG5RK>  
template < typename Actor > kz=ho~ @  
class do_while_actor *V&M5  
  { =4_}.  
Actor act; FvsVfV U  
public : Ct=bZW"j/  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} #BRIp(65-6  
O=Su E/q  
template < typename Cond > kQ+y9@=/g  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; PZ]tl  
} ; ?N{\qF1Mz  
}3z3GU8Q-  
X'OpR   
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 k0Vri$x  
最后,是那个do_ J jAxNviG  
A'EI1_3{  
C%4ed#  
class do_while_invoker 8\{!*?9!  
  {  ai 4k?  
public : eT%x(P  
template < typename Actor > *;Kp"j  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const k^7!iOK2  
  { W?Z>g"  
  return do_while_actor < Actor > (act); >DRxF5b{  
} @5Tl84@Q  
} do_; Pe:)zt0  
!8 @yi"n  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? P>_O :xD  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 2Bt/co-~4  
最后来说说怎么处理break和continue yi8vD~aA[  
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。 i#:To |\u  
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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