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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 0Y{A  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。  IS!sJc  
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, XSXS;Fh)  
Nb-;D)W;B  
1I_(!F{Ho  
EiSS_Lc  
  class filler ~qs 97'  
  { 4\>Cnc{  
public : Q 1g@FsW&U  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} M*|x,K=U  
} ; WJ8i,7  
VGkwrS;+I  
>a[)F  
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: +Ibcc8Qud  
L9"V$MO  
G;MmD?VJ g  
H{yeN 5   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); u[})|x*N  
%+qD-{&  
&;|/I`+  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Fc{hzqaP8  
XB zcbS+  
.cjSgK1  
y^?7de}  
二. 战前分析  LGV"WE  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ?(H/a-(:v}  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 fM6Pw6k  
tRFj<yuaq  
}/Pz1,/  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ]:d`=V\&N  
  /* --------------------------------------------- */ [?^,,.Dd  
vector < int *> vp( 10 ); rUR{MF&]D  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); O$+0 .  
/* --------------------------------------------- */ O)n"a\LD  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); vdV@G`)HPr  
/* --------------------------------------------- */ Z  G3u  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ihdN{Mx<2  
  /* --------------------------------------------- */ > X<pzD3u  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); f.4r'^  
/* --------------------------------------------- */ 2Gd.B/L6  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); L TzD\C'  
vWc=^tT   
)l~:P uvh  
"8>T  
看了之后,我们可以思考一些问题: [LbUlNq^B@  
1._1, _2是什么? |wZcVct~  
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。 Z_Qs^e$  
2._1 = 1是在做什么? FWNWOU  
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。 07`hQn)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。 cxn3e,d`  
Bvb.N$G  
kaq H.e(  
三. 动工 ihS;q6ln  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: V.?N29CA|  
?RNm8,M  
-^yb[b,  
ZCVwQ#Xe+  
template < typename T > `f?v_Ui-$  
class assignment LlKvi_z  
  { 46OYOa  
T value; I?r7dQEm  
public : ]?tC+UKb  
assignment( const T & v) : value(v) {} e=e^;K4  
template < typename T2 > O/ Yz6VQ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ^E{M[;sF3y  
} ; Z]OXitt7  
Z<jio  
QhR.8iS  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 'RZ=A+%X  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment  3 c #oK  
(xxNQ] l-(  
R9bsl.e  
d nRbt{`jP  
  class holder J)tk<&X  
  { O<}3\O )G(  
public : ZFYv|2l  
template < typename T > 0N9`WK  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const nE;^xMOK!  
  { jd ]$U_U(  
  return assignment < T > (t); trlZ^K  
} :4JqT|nS  
} ; =Y!x  
4 JC*c  
~0/tU#&  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: jT/}5\  
[Ume^  
  static holder _1; tjLp;%6e  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 \A "_|Yg  
vz$-KT4e^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); YvA@I|..~  
而不用手动写一个函数对象。 ]:H((rk  
l}w9c`f  
RgTm^?Ex  
o^ Z/~N  
四. 问题分析 Q5Yy \M  
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。 !'m MGxkEb  
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。 SUGB)vEa  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 kHMD5Q  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 F3 uR:)4<M  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Fs+ CY  
uT1xvXfqP  
五. 问题1:一致性 *S _[8L"  
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?| }MU}-6  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 B:5NIa  
j:k}6]p}  
struct holder 5~8FZ-x  
  { <=O/_Iu(  
  // +ftOJFkI  
  template < typename T > Hg[g{A_G[  
T &   operator ()( const T & r) const NWL\"xp `t  
  { 1=o|[7  
  return (T & )r; `wGP31Y.  
} ,^Ug[pGG-  
} ; Q#gzk%jL@  
'2LK(uaU  
这样的话assignment也必须相应改动: 0 $Ygt0d  
&ZyZmB  
template < typename Left, typename Right > 8nV#\J9  
class assignment v$n J$M&k  
  { pk>p|q  
Left l; EuH[G_5e0  
Right r; u V[:e|v  
public : vH[G#A~4  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} {Tr5M o  
template < typename T2 > ko7*9`  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } [l`_2{:  
} ; ,?k0~fuG6  
t 0 omJP  
同时,holder的operator=也需要改动: 0;J#".(KQ  
8VWkUsOoI  
template < typename T > "K Or)QD/  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const  iwiHw  
  { ` @PHV  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 40?xu#"  
} fS@V`"O6  
owR`Z`^h)  
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。  H8lh.K  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Ire+r "am  
An.Qi=Cv  
return l(rhs) = r; 6_rgj{L  
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。 cu |S|]g  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: EdH;P \c  
xY_<D+ OV  
template < typename Tp > $4Vpl  
class constant_t [<0\v<{`L  
  { \N|ma P  
  const Tp t; # .j[iN :+  
public : JXhHitUD  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} (7zdbJX  
template < typename T > K-<kp!v  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 1J{1>r  
  { ?^X e^1(  
  return t; ^i;y2c  
} *m>XtBw.  
} ; jIvSjlmI  
M= ]]kJ:I  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 XT "-   
下面就可以修改holder的operator=了 LK>J]p  
u*h+ c8|zI  
template < typename T > >du _/*8:  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const \>7hT;Av=G  
  { ~ZxFL$<'3  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); )8,)&F  
} vG2&qjY1  
:c?}~a~JO(  
同时也要修改assignment的operator() !kpnBgmU  
^7p>p8  
template < typename T2 > 3Yb2p!o  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } S&q(PI_"  
现在代码看起来就很一致了。 th4yuDPuA  
,ve$bSp  
六. 问题2:链式操作 s/+k[9l2  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 [V2`t'  
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。 q@+#CUa&n  
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。 $~G=Hcl9  
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。 _yH=w'8.  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct rzk-_AFR  
{y\5 9  
template < typename T > _=g;K+%fb  
struct result_1 #"PRsMUw  
  { =QG0:z)K<v  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; {=Y3[  
} ; Vi:<W0:  
)a;ou>u  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: KD(}-zUs  
sM  _m  
template < typename T > CS\ E]f  
struct   ref =Z~nzyaN  
  { A}h`%b  
typedef T & reference; _Pe,84Ro  
} ; }i\U,mH0_&  
template < typename T > bdBFDg  
struct   ref < T &> %uUQBZ4  
  { s9\HjK*+  
typedef T & reference; n7$2 1*,  
} ; No(p:Snbo  
q33Z.3R  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ]!mC5Ea  
+<TnE+>j  
template < typename T > cy%S5Rz  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const i,R+C.6{  
  { F,)\\$=,  
  return l(t) = r(t); ]A#K;AW{U  
} +jv&V%IL  
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。 2<X.kM?N{B  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ?z/ )Hkw  
%9HL "  
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 <q<kqy5s-R  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ,bU 8S\8  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 p2)563#RS  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 pIbm)-  
最后的布局是: &}."sGK  
                Add F-&=N {+  
              /   \ muZ6}&4  
            Divide   5 !J/fJW>m6  
            /   \ 5;4bZ3e,0  
          _1     3 (imaL,M-D  
似乎一切都解决了?不。 R{0nk   
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。 4],*y`& g  
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。 6$*\%  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 'U|Tye i?  
O&vE 5%x  
template < typename Right > gd=gc<zYP  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const a}#8n^2  
Right & rt) const V!XT=Ou?6  
  { fa:V8xa  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); qHtonJc  
} ))xyaYIZkk  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 VAL]\@Q}  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 9irT}e  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 tUXly|k  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 BnwYyh  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 +jifbf-  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? dF#`_!4pbf  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: Rg,]d u u?  
s ~ Xa=_+D  
template < class Action > ,!i!q[YkL9  
class picker : public Action R{R'byre  
  { U1,f$McZs  
public : u.~`/O  
picker( const Action & act) : Action(act) {} [i 7^a/e  
  // all the operator overloaded {%! >0@7  
} ; $?FA7=_  
 |tVWmm^m  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 c1>:|D7w  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: J4VyP["m  
6upCL:A~r  
template < typename Right > vk>EFm8l  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const =j&qat  
  { D$&LCW#x  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); /jB 0  
} >r8$vQGj  
/'<Qk'   
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > S9@2-Oc  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 6vL+qOdx  
 !L|PDGD  
template < typename T >   struct picker_maker <^v-y)%N:A  
  { \fjr`t]  
typedef picker < constant_t < T >   > result; |Js?@  
} ; V#-\ 4`c  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > >mXq= 9L4  
  { H-ewO8@  
typedef picker < T > result; 2"IsNbWV  
} ; h F4gz*Q  
E2%{?o  
下面总的结构就有了: 27CVAX ghV  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 +[C><uP  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 _ W +  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Aav|N3  
至此链式操作完美实现。 E!SxO~  
1O@y >cV  
;:l>Kac  
七. 问题3 1*vt\,G  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 h^aUVuL/  
2nsW)bd  
template < typename T1, typename T2 > YVT\@+C'  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %!HBPLk  
  { 4Y!_tZ>  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 66jL2XU<  
} HgfeSH  
xmp^`^v*  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: E3`&W8  
`k.Nphx~%  
template < typename T1, typename T2 > Vh o3I[C  
struct result_2 n+qa/<  
  { _G1C5nkDl4  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; *\4u:1Cu  
} ; xzrA%1y  
{=A8kgt  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? XkE'k;AEx  
这个差事就留给了holder自己。 tIJ?caX5=  
    2 ,bLEhu  
o%1dbbh  
template < int Order > XI8rU)q  
class holder; ]%I}hj J  
template <> rV6SN.  
class holder < 1 > n)6mfoe  
  { #OE]'k Ss  
public : #\LsM ~,  
template < typename T > } 0^wJs  
  struct result_1 25m6/Y  
  { ,{rm<M.)  
  typedef T & result; W2-1oS~ma  
} ; BH+@!H3 hf  
template < typename T1, typename T2 > d4[mR~XXT  
  struct result_2 qQ=\R1l  
  { +\@}IKWl-?  
  typedef T1 & result; w]Byl3}Gt  
} ; U) B^R  
template < typename T > PY{])z3N  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const !b:;O +[  
  { cZd{K[fuK  
  return (T & )r; EKTn$k=  
} N sNk  
template < typename T1, typename T2 > v$_YZm{!<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const :3$$PdZ  
  { RV{'[8gM   
  return (T1 & )r1; n(.U>_ P  
} @Fs2J_v  
} ; U5!T-o;3}  
`:&jbd4H  
template <> B^yA+&3HI  
class holder < 2 > >56I`[)  
  { }US^GEs(  
public : "PhP1;A9,  
template < typename T > xfsf  
  struct result_1 kH9P(`;Vq  
  { .*_uXQ  
  typedef T & result; B!X;T9^d  
} ; p.50BcDg  
template < typename T1, typename T2 > 2zQ62t}  
  struct result_2 V\4zK$]  
  { ` 0}z ;&:  
  typedef T2 & result; ;kv/(veQ1<  
} ; [ _N w5_  
template < typename T > gdKn!; ,w#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const [Kc"L+H\  
  { &]xOjv/?  
  return (T & )r; I&lb5'6D  
} ^w1&A 3=6  
template < typename T1, typename T2 > `of` uB  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const i=mk#.j~  
  { m(6SiV=D9  
  return (T2 & )r2; ay-M.J  
} c"H59 jE  
} ; 8a}et8df:  
)CAEqP  
THcK,`lX@  
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> >。 |'?./  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: F\lnG  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Q#a<T4l  
Xe:gH.}  
return l(i, j) = r(i, j); n +R3  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) P g{/tM Y  
A.@/~\  
  return ( int & )i; yR|Beno  
  return ( int & )j; Mb0l*'ZF  
最后执行i = j; YrRD3P.P  
可见,参数被正确的选择了。 zUNWcv!& "  
l]wjH5mz=i  
2qQG  
n9p_D  
S( nZ]QEG  
八. 中期总结 g4"0:^/  
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:  |)'6U3  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 =}h8Cl{H/  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Q3OGU}F  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor w,/&oe5M+  
E` O@UW@  
C % d  
d \[cFe1d  
/j|Rz5@ =  
F[HMX4  
九. 简化 yCt,-mz!z  
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。 RD1N@sHDKc  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 W:z?w2{VI(  
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: WhY8#B'?  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 =:~%$5[[  
  +-*/&|^等 %n7mN])  
2. 返回引用。 yv&VK ht  
  =,各种复合赋值等 sb^%eUU])  
3. 返回固定类型。 N%:)MT,&g  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) U! xOJ  
4. 原样返回。 nS`DI92I  
  operator, N=hhuKt]  
5. 返回解引用的类型。 n@ rphJb  
  operator*(单目) KTzkJx  
6. 返回地址。 |#x]FNg  
  operator&(单目) \8 ~`NF  
7. 下表访问返回类型。 =^L?Sgg  
  operator[] (ZI11[e{  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ^.]]0Rp&  
  operator<<和operator>> g*uo2-MN&e  
sh|@X\EZO  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 aLKvl~s;m  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: :kMEL*  
Wdp?<U  
template < typename Left > W\W|v?r  
struct value_return )C0dN>Gb  
  { `fA|])3T  
template < typename T > &-s/F`  
  struct result_1 X?Yp=%%  
  { 1`;,_>8  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 5*he  
} ; ecjjCt2S  
9N?BWv }  
template < typename T1, typename T2 > DQ a0S7I  
  struct result_2  a1p}y2  
  { {8YNmxF#  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; <l,Kg 'v  
} ; 2G4OK7x  
} ; e?"XMY  
X=Th  
G"~%[k  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 6,D)o/_  
Uz&XqjS  
下面我们来剥离functor中的operator() H%AF,  
首先operator里面的代码全是下面的形式: fNkN  
V6.w=6:`X  
return l(t) op r(t) Mr8r(LGY  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ls<7Qe"a  
return op l(t) 'aFjyY?%  
return op l(t1, t2) j![;;  
return l(t) op 1E]|>)$  
return l(t1, t2) op X9lh@`3  
return l(t)[r(t)] fT&>L  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] RkW)B^#  
%#^)hX,+Q  
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: Z6Owxqfht  
单目: return f(l(t), r(t)); K:i{us`  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ,2I8,MOg  
双目: return f(l(t)); c,\!<4  
return f(l(t1, t2)); \vU1*:3  
下面就是f的实现,以operator/为例 0!^vQ  
<o\2-fWvY  
struct meta_divide jZ;dY~fE  
  { jw^Pt~@  
template < typename T1, typename T2 > -wqnmK+G  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) m3La;%aA0  
  { xq.HR_\  
  return t1 / t2; 5,pKv  
} Ai 9UB=[R  
} ; 6jGPmOM/  
U6R"eQUTV  
这个工作可以让宏来做: vXio /m  
6axDuwQ  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ <`~zKFUQ[  
template < typename T1, typename T2 > \ ]B;\?Tim  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; `9+>2*k  
以后可以直接用 2L'vB1 `  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) C9`J6Uu  
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 &?-LL{W{  
(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。。。) 7xmyjy%c  
d_0r  
7:Jyu/*]  
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 |#r [{2sS  
8, >YB+Hb  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > z&"-%l.b@}  
class unary_op : public Rettype u)DhkF|  
  { #\Q{?F!4  
    Left l; %/86}DCfE?  
public : nmLn]U=  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 5K~kzR L$r  
|Bv?! sjf  
template < typename T > yWs_Z6b  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~"Pu6-\VT  
      { e@-"B9~   
      return FuncType::execute(l(t)); ae)0Yu`*G7  
    } UHtxzp =[  
1lxsj{>U  
    template < typename T1, typename T2 > tPT\uD#t  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const GQNs:oRJ'  
      { ^Ms)T3dM  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); m]1= o7  
    } S<hj6A  
} ; rb/m;8v>  
]m#.MZe  
4)o_gm~6c4  
同样还可以申明一个binary_op :?Xd&u0){  
5 W<\J  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > x<0-'EF/S  
class binary_op : public Rettype \~(ww3e  
  { {|}tp<:2  
    Left l; a:PS}_.  
Right r; lF:gQ]oc  
public : ,1\nd{  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} vZdn  
Fb<r~2  
template < typename T > FBjIft5e  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const AnbY<&OC1  
      { o@?3i+%}8  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Fh XR!x^  
    } Y* #'Gh,  
kAbkhZ1^  
    template < typename T1, typename T2 > z2m%L0  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %SRUHx[D  
      { TJ:B_F*bSk  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); OHqc,@a;+  
    } $J/Z~ (=JT  
} ; O7#ECUH  
dbkkx1{>Y  
Q0K4_iN)&  
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 00') Ol&  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 wW3fsXu  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) `"0#lZ`n  
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。 C+r<DC3  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Y",Fs(  
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。。。 z$3 3NM  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ;79X# hI  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) +$MNG   
下面是修改过的unary_op YfC1.8  
Ni5~Buf  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > w_po5[]R  
class unary_op ?_e2)+q8YG  
  { "_qH+ =_R  
Left l; v;S7i>\  
  v535LwFW  
public : JM5 w`=  
h1.]Nl C  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} u>Z0ug6x  
1}e1:m]r  
template < typename T > eRC /Pr  
  struct result_1 \(t.|  
  { V#?GDe}[  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; r;`6ML[5Vx  
} ; ; d1\2H  
D6,rb 9  
template < typename T1, typename T2 > >9{Gdq[gyr  
  struct result_2 @O}%sjC1  
  { >]q{vKCAP  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; hKw4[wB]  
} ; 4K82%P9a  
ylF%6!V}4V  
template < typename T1, typename T2 > ':8yp|A|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >Vr+\c  
  { OWsK>egD  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); _94|^   
} /dpEL9K  
<d,Qi.G4  
template < typename T > o5gt`H"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -W(O~AK  
  { )s6pOxWx  
  return OpClass::execute(lt(t)); c>~"Z-VtX  
} `;-K/)/x  
ANEW^\  
} ; =Mb!&qq  
]}2+yK  
XVjs0/5b  
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 &g R+D  
好啦,现在才真正完美了。 DVxW2J  
现在在picker里面就可以这么添加了: (tV/.x*G  
g$s"x r`:  
template < typename Right > 5" <7  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 2xvTijO0  
  { !|{T>yy  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 6q ._8%  
} ${^WM}N  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 12;"=9e!  
^>02,X mk  
)J 4XM(  
hjywYd]8  
dieGLA<5_X  
十. bind M XsSF|-  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 b f.__3{  
先来分析一下一段例子 5LU8QHj3  
; F% 3b47  
nZe2bai  
int foo( int x, int y) { return x - y;} /k3v\Jq{  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 F$P8"q+  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 W'w;cy:H  
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。 1w}%>e-S  
我们来写个简单的。 eO#Kn'5  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 6m_ fEkS[  
对于函数对象类的版本: ].=&^0cg  
s86Ij>VLf  
template < typename Func > 9 |v3lGK(  
struct functor_trait \<WRk4D  
  { SW|{)L,  
typedef typename Func::result_type result_type; _oK*1#Rm8  
} ; /?<o?IR~6  
对于无参数函数的版本: H'E(gc)>)  
$s-/![ 6  
template < typename Ret > VWqmqR%  
struct functor_trait < Ret ( * )() > .}Va~[0j  
  { f0+)%gO{  
typedef Ret result_type; &GF@9BXI3  
} ; zi l^^wT0J  
对于单参数函数的版本: hw/ :  
]cvP !  
template < typename Ret, typename V1 >  }t}y  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >  nen(  
  { EYNi`  
typedef Ret result_type; $'FPsoH  
} ; Y=+pz^/"  
对于双参数函数的版本: UfcQFT{()  
F}p)Q$0  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ? S^ U-.`  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > rEEoR'c6  
  { (D5 dN\  
typedef Ret result_type; JGl0 (i*|  
} ; ha+)ZF  
等等。。。 D?ojxHe  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy +VxzWNs*JP  
34S0W]V  
template < typename Func > &Z!O   
struct func_return yClX!OL  
  { -?L~\WJAL  
template < typename T > A)"?GK{*  
  struct result_1 KwO;ICdJ  
  { jd]Om r!  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; w1tWyKq  
} ; 6U|An*  
T%|{Qo<j  
template < typename T1, typename T2 > .!|\Y!]^r  
  struct result_2 XS+2OutVo  
  { E Dh$UB)  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; y&;ytNG&<  
} ; _Q)rI%A2  
} ; /dGpac  
Zi'}qs$v  
LbCcOkL/@@  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 aX CVC<l  
u7  s-  
template < typename Func, typename aPicker > />^sGB  
class binder_1 GHeucG} ?  
  { <k59Ni9  
Func fn; )Iu0MN&  
aPicker pk; /G*]3=cSe  
public : >1luLp/,$  
;ED` 7  
template < typename T > JmlMfMpXMs  
  struct result_1 /j%(Z/RM  
  { 44@yQ?  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; QX`Qnk|Y  
} ; hb@,fgo!Q  
q|N,?f9  
template < typename T1, typename T2 > ~4-:;8a  
  struct result_2 C8dC_9  
  { _,r2g8qm  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; d2'1 6.lV  
} ; nh"8on]M~  
Klr+\R@(n  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} #R^^XG`1  
z{;~$."  
template < typename T > K"fr4xHq  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const LT+QW  
  { /:S&1'=  
  return fn(pk(t)); 3` ,u^ w  
} o'Rr2,lVi  
template < typename T1, typename T2 > LR`]C]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ULT,>S6r  
  { Tj(DdR#w  
  return fn(pk(t1, t2)); ^&[Z@*A8#  
} dMw7UJ  
} ; Ec2?'*s   
:X+!W_xR  
 (zIWJJw  
一目了然不是么? 4eD>DW  
最后实现bind >~+qU&'2  
$X\deJ1Hi  
*WzvPl$e  
template < typename Func, typename aPicker > @O]v.<8  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) "+dByaY  
  { - K%hug  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 1iLrKA  
} NC @L,)F  
J ?y0R X  
2个以上参数的bind可以同理实现。 "A9qC*6[  
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。 *@+E82D  
>U7{EfUJdx  
十一. phoenix Mp-hNO}.Z  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 6B8g MO  
Crg@05Z  
for_each(v.begin(), v.end(), vRI0fDu  
( !pJd^|4A]  
do_ ?"@`SEdnU2  
[ ]=Tle&yM+T  
  cout << _1 <<   " , " 59k[A~)~  
] XbaUmCuh  
.while_( -- _1), cqd}.D  
cout << var( " \n " ) $:}sm0;  
) z%lLbKSe  
); i8nzPKF2$3  
BbC aIt  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: +{b3A@f|F  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ]yAOKmS  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 )&px[Dbx  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 3'jH,17lWV  
dTTC6?yPXf  
]tsp}M@  
template < typename Cond, typename Actor > ,^n5UA`PK  
class do_while &x.n>O  
  { 1}/37\  
Cond cd; nBg  tK  
Actor act; nhImO@Q:  
public : LW#$%}  
template < typename T > A7enC,Ey  
  struct result_1 bdYx81  
  { Eb~e=){  
  typedef int result_type; {lO>i&mx  
} ; ZNUSHxA  
9%iv?/o*L  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} aGs\zCAP  
E'^$~h$  
template < typename T > =yCz!vc  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0 zn }l6OS  
  { qe_qag9  
  do {oVoN>gp  
    { Qj3l>O  
  act(t); 8{B]_: -:  
  } $ISx0l~  
  while (cd(t)); _t-e.2a v  
  return   0 ; N2.(0 G  
} qA>C<NL  
} ; ?' /#Gt`  
M{)|9F  
Dd' 4W  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). lU8X{SV!  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 N_o|2  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 bH`r=@.:cu  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 Q&`if O  
下面就是产生这个functor的类: Vg^,Ky,  
1zGhX]z  
m#|h22^H  
template < typename Actor > /VHQ!Wi  
class do_while_actor &s~b1Va  
  { *z }<eq  
Actor act; Xf6\{  
public : S]g`Ds<  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 9Ac4'L  
bFB.hkTP  
template < typename Cond > :TRhk.  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; X$(YCb  
} ; \H {UJ  
e3=-7FU  
W{X5~w(  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 8dlhL8#  
最后,是那个do_ 7OdJ&Gzd  
"}^}3"/.  
Z_ (P^/  
class do_while_invoker p"|0PlW  
  { ?F^O7\rw  
public : $0,lE+7*  
template < typename Actor > ~vV+)KI  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const /7&WFCc)(  
  { "VgPaz#  
  return do_while_actor < Actor > (act); u,`cmyZ  
} >p>B-m  
} do_; ~ yu\vqN  
V7)<MY  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Q7pjF`wu  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 V*%Lc9<d  
最后来说说怎么处理break和continue r68d\N`.  
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。 %mNd9 ]<  
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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