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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda N,`<:'  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 hC2Ra "te)  
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, fOO[`"'Pq  
f@IL2DL}\  
cUr'mb  
bC]GL$ph9*  
  class filler O.P:~  
  { YCB=RT]&`  
public : a7l-kG=R;  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} C8 2lT_7"  
} ; eVbaxL!Q^  
> 9wEx[  
fmj-&6  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: Yv jRJ  
uia-w^F e  
"5R8Zl+  
<CUe"WbE)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); geu8$^  
co!#.  
CEos`  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 )fz<n$3|$#  
`$D2w|  
c B9`U4<  
n/5)}( }K  
二. 战前分析 kyc Z  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ZKa.MBde  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 C.$`HGv  
Ni[2 p  
"b"Q0"w  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 29E9ZjSK  
  /* --------------------------------------------- */ /a$RJ6t&3  
vector < int *> vp( 10 ); k%Q>lf<e   
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Ue <Y ~A  
/* --------------------------------------------- */ ~Xg@,?Zr  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); -\!"Kz/  
/* --------------------------------------------- */ D-BWgK  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); L.z`>1  
  /* --------------------------------------------- */ L 59q\_|  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 4W9#z~'  
/* --------------------------------------------- */ r}y]B\/  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 4=>4fia&D  
JYB<};,  
\$Nx`d aFi  
F? kW{,*  
看了之后,我们可以思考一些问题: S&@uY#_(*T  
1._1, _2是什么? &Q[Y&vNn  
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。 hYW<4{Gjr  
2._1 = 1是在做什么? {%5tqF  
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。 el*C8TWlw  
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。 qmcLG*^,  
WX} "Pj/6  
SPxgIP;IR  
三. 动工 }F1|& A  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: c"3 a,&  
<[2]p\rj  
sW B;?7P  
shwKB 5  
template < typename T > vb-L "S?kC  
class assignment L "L@4 B  
  { N6Fj} m&E  
T value; A|V |vT7cb  
public : I% 43rdoPe  
assignment( const T & v) : value(v) {} P"%i 4-S  
template < typename T2 > !+4}x;!8  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } [g_Cg=J  
} ; ->x+ p"  
SB1\SNB  
dwKre#4F  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 K4i#:7r'b  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment =~% B}T  
>WMH.5p  
SxYX`NQ  
` RUr/|S  
  class holder 1o7 pMp=  
  { mfO:#]K  
public : 3VbQDPG  
template < typename T > 9N|O*h1;u  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 9~DoF]TM  
  { 2jf-vWV_  
  return assignment < T > (t); 7'_zJI^  
} nJF"[w,?  
} ; BYN<|=  
}'dnL  
b+\jFGC%6=  
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: ,8g~,tMr+  
t$8f:*6(*  
  static holder _1; A+3@N99HeH  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 \Nu(+G?e  
2f>lgZ!  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); '|<+QAc  
而不用手动写一个函数对象。 *TA${$K  
Z.$ncP0s  
o;mXk2  
6#O n .Q  
四. 问题分析 6pI =?g  
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。 LWc}j`Wd  
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。 1`2n<qo  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 b5 YE4h8%  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 8zGe5Dn9  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 EXg\a#4['  
_CP e  
五. 问题1:一致性 m1=3@>  
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?| Y4}!9x  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Eu\&}n`i  
9j:t}HV  
struct holder ;Aiuy{<  
  { &}VGC=F;d  
  // 7am._K  
  template < typename T > ox] LlRK  
T &   operator ()( const T & r) const RG[3LX/  
  { BV$lMLD{r  
  return (T & )r; 5[esW  
} ,2DKphh  
} ; I)V2cOrXM  
{QTfD~z^K  
这样的话assignment也必须相应改动: ($' rV!}  
@P6K`'.0  
template < typename Left, typename Right > C 7YZ;{t  
class assignment !E,$@mvd  
  { ||cG/I&,  
Left l; ]<A|GY0q1  
Right r; JSt%L|}Y  
public : }]N7CWy  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} @3c5"  
template < typename T2 > <)n1Z[4  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Z_D8}$!  
} ; FJKt5}`8  
1j# ~:=I  
同时,holder的operator=也需要改动: )?joF)  
L{ ?& .iA  
template < typename T > NwoBM6 #  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const EE#4,d`J  
  { 5Y#yz>B@ ]  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); muo(bR8  
} W*e6F?G  
>,Zjlkh3  
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。 bv5,Yk  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 oU% rP  
I1BVqIt1i  
return l(rhs) = r; \/la`D  
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。 o*eU0  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: VZ'[\3J  
mEv<r6qDT  
template < typename Tp > vXLiYWo  
class constant_t ?P ,z^  
  { J"yO\Y  
  const Tp t; ,>V|%tD'  
public : @bOhnd#W  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 2aX|E4F  
template < typename T > tm@&f  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const q6f+tdg=  
  { RmY5/IYR|:  
  return t; @ U'g}K  
} =21$U[  
} ; fchsn*R%-  
_d 76jmujJ  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ^.p({6H  
下面就可以修改holder的operator=了 G|Rsj{2'  
N9tH0  
template < typename T > VdjS\VYe,  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const U<gM gA  
  { X0Y1I}gD  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ztTj2M"  
} Bha#=>4FU  
3p6QJuSB  
同时也要修改assignment的operator() rn $a)^!  
#<s6L"Z-  
template < typename T2 > a\>+!Vq  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } X]8(_[Y  
现在代码看起来就很一致了。 yhv(KI  
1K?RA*aj  
六. 问题2:链式操作 ~U(`XvR\4  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 `ltc)$  
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)c3=.[>  
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。 \@;$xdA$  
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。 CuC1s>  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct `-fWNHs  
Z^E>)!t  
template < typename T > p.6C.2q~s]  
struct result_1 mivb}cKM  
  { O 7RIcU  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; a?jUm.  
} ; i)y8MlC{  
+Ac.@!X}%  
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: J|,Uu^7`  
\ne1Xu:hM  
template < typename T > U{i xok  
struct   ref /Cy4]1dw  
  { q\s"B.(G"  
typedef T & reference; 5;'(^z-bL  
} ; %jk7JDvl  
template < typename T > 7irpD7P>  
struct   ref < T &> ;\j7jz^uC  
  { B-^r0/y;  
typedef T & reference; ]H| O  
} ; #lAC:>s3U  
!yqe z  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ^POHQQ  
-Zq\x'  
template < typename T > =~zsah6N  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ,ZGU\t  
  { f~Y;ZvB  
  return l(t) = r(t); RO+ jVY~H-  
} (P!r^87  
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。 YP E1s  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 r1<dZtb  
pwvzs`[;  
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 "&Hr)yyWG  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: m`i_O0T  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 r{ >Q{$Q  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 'Qdea$o  
最后的布局是: v[;R(pt?  
                Add mR["xDHD  
              /   \ zh{,.c  
            Divide   5 ;w/@_!~  
            /   \ R2Es~T  
          _1     3 WwsH7X)  
似乎一切都解决了?不。 [ Y+Ta,  
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。 FKZ'6KM&A  
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。 n6AA%? 5  
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: KH$|wv  
E5aRTDLq  
template < typename Right > x~Y{ {  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ;b{yu|  
Right & rt) const c@3mfc{  
  { xX f,j#`"  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); za%gD  
} l1bkhA b  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 D@2L<!\  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 dI%?uk  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 /KLkrW  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 InI>So%e|<  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 2FR+Z3&z  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? "(r%`.l=I  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: m"@o  
V7b;qC'  
template < class Action > wz'=  
class picker : public Action }?\^^v h7  
  { {E; bT|3z  
public : JM1O7I  
picker( const Action & act) : Action(act) {} h;@c%Vm  
  // all the operator overloaded y8_$YA/g  
} ; ;j.-6#n  
!&xci})7a  
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。 a^={X<K|/  
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: I8a3:)  
jDb"|l  
template < typename Right > ]1FLG* sB  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const "OwK-  
  { B0U(B\~Y  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); PB *v45  
} Y[l<fbh(}  
"~=-Q#xO  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ? cXW\A(  
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。 )X;051Q  
oYdE s&qq  
template < typename T >   struct picker_maker iciKjXJ :  
  { #i .,+Q  
typedef picker < constant_t < T >   > result; m.p $f$A_  
} ; #}Yrxf  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > :hT.L3n,  
  { D2g/P8.<A  
typedef picker < T > result;  IMr#5  
} ; |.,]0CRg  
6I: 6+n  
下面总的结构就有了: _Dd>e=v  
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。 <#J5.I 1  
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。 5JhvYsf3_  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 e pp04~  
至此链式操作完美实现。 1 _Oc1RM   
aW*k,\:e  
4e/!BGkAS  
七. 问题3 #M{qMJHDo  
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。 q8&l%-d`  
-$?t+ "/E  
template < typename T1, typename T2 > ]iGeqwT  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r88De=*  
  { ,,BP}f+l$  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); F@k}p-e~  
} $,2T~1tE  
|ZE^'e*k  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: Gc"hU:m  
W^H3=hZ  
template < typename T1, typename T2 > #gqh0 2 7  
struct result_2 }04mJY[  
  { z4:<?K  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; `:Gzjngc  
} ; );':aX j  
s :7/\h  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? "5Y6.$Cuf!  
这个差事就留给了holder自己。 9M;t4Um  
    ?*yyne  
*s*Y uY%y  
template < int Order > ?9a%g\`?:  
class holder; MNWI%*0LO  
template <> Nwz?*~1  
class holder < 1 > Jr( =Y@Z '  
  { cd1G.10  
public : EC;>-s  
template < typename T > } 1e4u{  
  struct result_1 '"fJA/O  
  { A$3Rbn}"  
  typedef T & result; _%- +"3Ll  
} ; H:]cBk^[,  
template < typename T1, typename T2 > /V:9*C  
  struct result_2 3}<U'%sd  
  { 3y6\0|{1  
  typedef T1 & result; R ,qQC<  
} ; HKXC=^}x'  
template < typename T > u*G<?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const lP3|h*  
  { ve ysW(z  
  return (T & )r; (tX3?[ii  
} iCF},W+  
template < typename T1, typename T2 > T:$^1"\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const h9)fXW  
  { = 'NV3by  
  return (T1 & )r1; k?14'X*7yu  
} 3NtUB;!  
} ; HCs^?s8Pp  
o,`"*][wd  
template <> Lj3o-@\*j  
class holder < 2 > Z 5>~l  
  { &rBe -52  
public : .how@>:P+  
template < typename T > I_<XL<  
  struct result_1 =Z  
  { N $) G 8  
  typedef T & result; G kjfDY:  
} ; e{5?+6KH  
template < typename T1, typename T2 > qh~bX i!  
  struct result_2 Reikf}9Q  
  { x,,y}_YX  
  typedef T2 & result; LpU}.  
} ; TlS? S+  
template < typename T > TVD~Ix  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const m}uOBR+  
  { {h?pvH_>  
  return (T & )r; z%YNZ ^d  
} D*%am|QL  
template < typename T1, typename T2 > :Z//  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ( 2HM "Pd  
  { 0SIC=p=J  
  return (T2 & )r2; &u.{]Yjx  
} qNQ54#  
} ; `I5^zi8  
Tn}`VW~  
bmv8nal<Y  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 fwFJe(.  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 2tq2   
首先 assignment::operator(int, int)被调用: zuvPV{ X  
%#x4wi  
return l(i, j) = r(i, j); OUv<a `0  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) qT$k%(  
{]HiTpn  
  return ( int & )i; }%_|k^t  
  return ( int & )j; ] 3{t}qY$A  
最后执行i = j; )7>GXZG>=  
可见,参数被正确的选择了。 f^$,;  
 )d2Z g  
"6f`hy  
ra$:ibLN  
+Q5 O$8i  
八. 中期总结 +F; 2FD$  
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: b(*\4n  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 +0pI}a\  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 2Vx4"fHP#N  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ipv5JD[  
v"G1vSx)BT  
4\;zz8 5E  
g&$=Y7G  
*dBeb  
]cpb;UfM  
九. 简化 *7!MG  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 P(D>4/f3"  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 @nktD.  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ")Fd'&58  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 tdm7MPM  
  +-*/&|^等 -n _Y.~  
2. 返回引用。 jx}&%p X  
  =,各种复合赋值等 Q0xO;20  
3. 返回固定类型。 n7!T{+ge  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) |qNe_)  
4. 原样返回。 V!Wy[u  
  operator, ';I}6N  
5. 返回解引用的类型。 !nBbt?*  
  operator*(单目) W:r[o%B  
6. 返回地址。 Cj0r2^`  
  operator&(单目) t#NPbLZ  
7. 下表访问返回类型。 v vErzUxN  
  operator[] a~_ 9BM41T  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 A0{xt*g   
  operator<<和operator>> J6Ilg@}\  
|;gx;qp4cN  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 C[^VM$  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Wmbc `XC  
,P~e)<.  
template < typename Left > SyL"Bmi  
struct value_return scV%p&{a  
  { c9|4[_&B~  
template < typename T > yq~  
  struct result_1 b<u\THy#  
  { tV++QC7@L  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; K$S0h-?9]O  
} ; 4&*lpl*N  
FWW4n_74  
template < typename T1, typename T2 > v^C\ GDH  
  struct result_2 (PpY*jKR  
  { ktU:Uq  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; +Y?Tri  
} ; khX/xL  
} ; eXl?f_9  
lU1SN/'zx  
/ 4Q=%n  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait `gl?y;xC  
*"^X)Y{c+l  
下面我们来剥离functor中的operator() 2f(`HSC'  
首先operator里面的代码全是下面的形式: :V9Q<B^  
i@/%E~W  
return l(t) op r(t) D4$b-?y  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) YdI6 |o@vc  
return op l(t) u$w.'lK  
return op l(t1, t2) ckX8eg!f  
return l(t) op #hBqgG:>  
return l(t1, t2) op  U#f*  
return l(t)[r(t)]  *RY}e  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] N<#J!0w  
)=)N9CRy  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ~vF*&^4Vh  
单目: return f(l(t), r(t)); (CQ! &Z8  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); r,eH7&P9{  
双目: return f(l(t)); ` k] TOc  
return f(l(t1, t2)); >D=X Tgqqq  
下面就是f的实现,以operator/为例 a Mqt2{f+  
S(=@2A+;  
struct meta_divide R5sEQ| E  
  { ,I iKe_B  
template < typename T1, typename T2 > Qe~C}j%  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 8z93ETv7`  
  { XzAXcxC6G  
  return t1 / t2; [CHN3&l-5S  
} HtN: v  
} ; :/->m6C`0  
r%: :q^b3  
这个工作可以让宏来做: `y'%dY}$n  
@!$xSH  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ A7QT4h&6  
template < typename T1, typename T2 > \ '(lsJY[-x  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; X'd\b}Bm  
以后可以直接用 s\'t=}0q  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) UHJro9  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 UXSwd#I&  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ~,W|i  
V xN!Ki=  
G>dXK,f<B0  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 .t ^1e  
YloE4PAY7  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > + fvVora  
class unary_op : public Rettype 8hV4l'Pa72  
  { 8f,",NCgc  
    Left l; BDN}`F[F  
public : Z){fie4WM  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} VU\G49  
*`s*l+0b  
template < typename T > *"|f!t  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const __z/X"H  
      { wKW.sZ!S1  
      return FuncType::execute(l(t)); +o.#']}Pl  
    } Na\&}GSf^  
; {m;CKHI  
    template < typename T1, typename T2 > 1\TkI=N3  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const J^kSp  
      { x}C$/7^  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); eT F s9$  
    } ^(*eoe  
} ; MNfc1I_#  
sI)jqHZG  
ubl Y%{"  
同样还可以申明一个binary_op ziAn9/sT  
7vqE @;:dt  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > +5ql`C  
class binary_op : public Rettype %z1hXh#+  
  { Vg7+G( ,  
    Left l; LNgFk%EH  
Right r; ZB}zT9JaE  
public : Lz- (1~o  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ?AQR\)P  
(i)O@Jve  
template < typename T > T.!.3B$@]  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `C:J{`  
      { K>+c2;t;  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 1 RyvPP  
    } ~\R+p~>  
&53LJlL Co  
    template < typename T1, typename T2 > S?H qrf7<  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?cr^.LV|h^  
      { ( Q k*B  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); H|N,nkhH}  
    } :as2fO$?  
} ; uQkFFWS  
-1F+,+m  
m!<uY?,hf  
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 q-0( Wx9|  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 H+5N+AKb@  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 6$+F5T  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 [{-;cpM \  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! b;e*`f8T3c  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 sU?%"q  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 "IdN*K  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) >x1?t  
下面是修改过的unary_op #c1c%27cmm  
[%6"UH r  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > mvW,nM1Y  
class unary_op #.W<[KZf  
  { (^Hpe5h&  
Left l; K<w$  
  4}HY= 0Um  
public : .37Jrh0Iv  
sZPA(N?  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 7%^ /Jm  
6M_,4> -  
template < typename T > ^b`aO$  
  struct result_1 1lQO`CmR6M  
  { B"I^hrQ  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ],ISWb  
} ; 4Q(GX.5  
5XA{<)$  
template < typename T1, typename T2 > L,wEUI  
  struct result_2 ?r-W , n  
  { 9TbRrS09  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; qUtlh,4)  
} ; -|A`+1-R+  
3rw<#t;v  
template < typename T1, typename T2 > =?g B@vS  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5QUL-*t  
  { ify}xv  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); J PK( S~  
} i"o %Gc  
KI{B<S3*Z  
template < typename T > j UCrj'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const RW04>oxVn  
  { hV]]%zwR+  
  return OpClass::execute(lt(t)); R<n'v.~"A  
} <^8&2wAkJ  
"WE*ED  
} ; 8%D 2G i  
3c.,T  
wXnluE  
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 ~*Kk+w9H<  
好啦,现在才真正完美了。 %d#h<e|,.  
现在在picker里面就可以这么添加了: #?EmC]N7  
{ vOr'j@  
template < typename Right > z->[:)c  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const (TJ )Y7E  
  { J}'a|a@bk  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); w[X/|O  
} soXIPf  
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。 . +  
u#"L gG.X  
oi:!YVc  
1Vy8TV3D  
,`O.0e4pn  
十. bind lqoJ2JMy  
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。 mxfmK +'_  
先来分析一下一段例子 84eqT[I'  
A, ;V|jv9  
n3Q Rn^  
int foo( int x, int y) { return x - y;} sOUQd-!"  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 z[~ph/^  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 \7U'p:h=U  
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。 zIT)Hs5  
我们来写个简单的。 b>Em~NMu_  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: LX2Re ]&  
对于函数对象类的版本: rZSD)I  
C_ 4(- OWq  
template < typename Func > $WS?/H0C  
struct functor_trait g/f^|:  
  { v%$c_'d  
typedef typename Func::result_type result_type; aoP=7d|K/  
} ; o;5ns  
对于无参数函数的版本: WAqH*LB  
1@W*fVn  
template < typename Ret > DP5}q"l  
struct functor_trait < Ret ( * )() > zz_(*0,Qcr  
  { O.Xhi+  
typedef Ret result_type; L }L"BY3$  
} ; tR`^c8gD  
对于单参数函数的版本: &6q67  
fDD^?/^  
template < typename Ret, typename V1 > ,?/AIL]_  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > fIwG9cR  
  { uoi~JF  
typedef Ret result_type; 1 ` ={* *  
} ; V3v/h V:  
对于双参数函数的版本: Oz-;2   
/|#";QsPN  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Yx"un4  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > F*TkQ\y  
  { Or<OmxJg  
typedef Ret result_type; .6HHUy  
} ; 1}ER+;If  
等等。。。 i!u:]14>  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy wT@{=s,  
w e}G%09L  
template < typename Func > Mp,aQ0bNS  
struct func_return gEISnMH  
  { 9AP."RV  
template < typename T > S\<nCkE^  
  struct result_1 teX)!N [  
  { fb|%)A=  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ffI z>Of:  
} ; ywY[g{4+  
S2<evs1d  
template < typename T1, typename T2 > zr@H Yl  
  struct result_2 1)v]<Ga~%1  
  { J>N^FR9  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; HIsB)W&%@  
} ; Yc p<N>)  
} ; vugGMP;D(  
#M@Ki1  
G3${\'<  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 [Ufx=BPx3  
+[Bl@RHe^  
template < typename Func, typename aPicker > hp3 <HUU  
class binder_1 Gy6PS{yY6t  
  { sg%Ptp  
Func fn; =g{Hs1W  
aPicker pk; ;/ASl<t,  
public : /zg|I?$>Z4  
=O?? W8u  
template < typename T > "Ta"5XW  
  struct result_1 HApjXv!U[  
  { ]US  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; \'.|7{Xu  
} ; 9CPr/q9'  
F2!]T=  
template < typename T1, typename T2 > l|sC\;S  
  struct result_2 TrR=3_;.7  
  { 2P,{`O1]  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; } e]tn)  
} ; /Y0oA3am  
w)Z-, J  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Ci$?Hm9n  
Nq"J[l*+g  
template < typename T > ,;)_$%bHc  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const H8V@KB  
  { |Ng}ZLBM  
  return fn(pk(t)); kzmw1*J  
} g=e~YM85  
template < typename T1, typename T2 > l5FKw;=K}:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7bYN  
  { {]Ec:6  
  return fn(pk(t1, t2)); :vJ1Fo!  
} {xRO.699  
} ; "R^0eNv$  
/3j3'~0  
8A: =#P^O\  
一目了然不是么? UId?a} J  
最后实现bind ->)0jZax  
pcNpr`  
 Y3g<%6  
template < typename Func, typename aPicker > Vc!'=&*  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) b8&z~'ieR  
  { IVso/!   
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); !|~yf3  
} "Bl6 ) qw  
@umn#*  
2个以上参数的bind可以同理实现。 -cgMf\YF  
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。 r<!/!}fE,  
/)<Xoa  
十一. phoenix OZ4%6/  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: +Uxt xl'  
?0?+~0sI  
for_each(v.begin(), v.end(), ZVDi;   
( #D^( dz*  
do_ 6ag0c&k  
[ DHVfb(H5e  
  cout << _1 <<   " , " juB/?'$~  
] FL[w\&fp  
.while_( -- _1), Dop,_94G  
cout << var( " \n " ) glZjo  
) Q*8efzgs|  
); >6:UWvV1  
P\&n0C~  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 7ZFd;-  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ne# %Gr  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 GpXU&A'r  
那么我们就照着这个思路来实现吧: zcOG[-  
3j\Py'};  
[ Q[ac 6f  
template < typename Cond, typename Actor > qRCUkw} fs  
class do_while R<Ct{f!  
  { Qn \=P*j  
Cond cd; w_*$w Vl  
Actor act; m6o o-muAr  
public : xG|lmYt76  
template < typename T > 6c*QBzNL  
  struct result_1 a 1~@m[  
  { YbJB.;qK  
  typedef int result_type; oT- Y  
} ; 8*EqG5OP  
1 }_"2  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 6t'vzcQs  
; Z2  
template < typename T > M-A{{q   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const K QCF "  
  { %8lWJwb7u  
  do 5 ~YaXh^  
    { |M|>/U 8  
  act(t); 9n;6;K#  
  } ;M5]XCP k  
  while (cd(t)); )| F O>  
  return   0 ; b"eG8  
} rhC x&L  
} ; 4K$_d,4`U  
VujIKc#4  
ms#|Y l1/|  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). `Gh#2 U  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 _@O.EksY3r  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 6f&qtJQ<A  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ( c +M"s  
下面就是产生这个functor的类: >uwd3XW5  
*C,1 x5  
[N0"mE<  
template < typename Actor > gZ6tb p,X  
class do_while_actor P=.T|l1  
  { M! uE#|  
Actor act; M8|kmF\B  
public : 14yzGhA  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} A:V/i:IZfR  
)pw53,7>aN  
template < typename Cond > p;)@R$*  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; `FAZAC\  
} ; =/bC0bb{i  
PF:'dv  
_s+_M+@et  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 TeH_DVxj  
最后,是那个do_ ) -@Dh6F  
D3x W?$Z  
mf\@vI  
class do_while_invoker kjj?X|Un  
  { qKNHhXi  
public : I1W~;2cK  
template < typename Actor > $aj:\A0f  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const #fxdZm,  
  { k];fQ7}m<0  
  return do_while_actor < Actor > (act); '|nAGkA  
} +kT o$_Wkz  
} do_; e.]k4K  
qnnP*15`  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? HQ^:5 XH  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 >/y+;<MZ  
最后来说说怎么处理break和continue qIk( ei  
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。 tFX!s;N[  
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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