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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda *=X61`0  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ;e0-FF+  
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, r7-H`%.  
W5Vh+'3  
m,V"S(A  
Q%x-BZb~  
  class filler `PZcL2~E  
  { "xAIK  
public : \hI|I!sDWy  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 6G7+&g`  
} ; ng:B;; m  
PFjh]/=  
=HjC.h  
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: 13fyg7^JP  
`t3w|%La}  
LjCUkbzQF  
lP *p7Y '  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Og7^7))  
M}]4tAyT  
N"s"^}M\  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Jw0I$W/  
wizLA0W  
eI98J"h%?  
@*BVS'\  
二. 战前分析 IO7cRg'-F  
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。 lC@wCgc  
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 F0tcVdv  
OV|n/~  
s*R UYx  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Zi{vEI]  
  /* --------------------------------------------- */ U#:N/ts*(  
vector < int *> vp( 10 ); X 4\V4_  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Ffig0K+ `  
/* --------------------------------------------- */ (L`IL e*  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); UJ><B"  
/* --------------------------------------------- */ o:`^1  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); %E[ $np>  
  /* --------------------------------------------- */ 8ib e#jlg  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); |? rO  
/* --------------------------------------------- */ ce:wF#Qs  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); >Se-5QtLcf  
Kx02 2rgDU  
E Q]>^VE2B  
j\iNag(   
看了之后,我们可以思考一些问题: W@RD bsc  
1._1, _2是什么? Z-3("%_$/  
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。 +V;d^&S  
2._1 = 1是在做什么? w|f@sB>j  
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。 Hi^ Z`97c  
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。 <Ok7 -:OxA  
}U?:al/m  
o1thGttVDg  
三. 动工 [9yd29pQ]  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ]e$n;tuW  
;H9 W:_ahE  
|Xmzq X%  
>0?ph<h1[q  
template < typename T > qv[w 1;U"  
class assignment GJ:oUi  
  { [8>#b_>  
T value; J;ycAF~  
public : r`i.h ^2De  
assignment( const T & v) : value(v) {} 8X/SNRk6p  
template < typename T2 > vAjog])9s  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } h+w1 D}*  
} ; mR~S$6cc  
JFq<sY!  
>7z(?nQYT^  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 lo-VfKvy  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 5a4i)I6 3o  
xeKm} MN]S  
,YRBYK:  
8%p+:6kP5  
  class holder ),H1z`c&I  
  { <) -]'@*c  
public : 5=  V29  
template < typename T > SNf~%B?`L  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 5"bg 8hL  
  { [AYJ(H/  
  return assignment < T > (t); zb s7G  
} VVfTFi<  
} ; 9%2h e)Yqc  
(yoF  
ZCA= n  
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: V P(JV  
7Kpv fyL{  
  static holder _1; G?!8T91;  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 *+(eH#_2/  
.g94|P  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ^CD? SP"i  
而不用手动写一个函数对象。 js!C`]1  
?v`24p3PC  
ilZQ/hOBH  
{asq[;]  
四. 问题分析 PKd'lo  
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。 {REGoe=W%  
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。 >h.HW  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ;zd.KaS  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 GC_c.|'6[  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 )~`UDaj_  
*?A!`JpJn  
五. 问题1:一致性 nZM]EWn  
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?| ]W5p\(1g  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 A\v53AT  
"~KTLf  
struct holder >_$_fB  
  { [zSt+K;  
  // F I~=A/:  
  template < typename T > +G+1B6S  
T &   operator ()( const T & r) const lqa~ZF*  
  { yqR]9 "a  
  return (T & )r; "sWsK %  
}  x$FcF8  
} ; <9c{Kt.5(  
OLV3.~T  
这样的话assignment也必须相应改动: >CwI(vXn  
Eo6qC?5<  
template < typename Left, typename Right > . g-  HB'  
class assignment }}bMq.Q'  
  { X$?0C{@.}  
Left l; d(9-T@J  
Right r; i 1Kq (7  
public : oE2VJKs<B  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} h8-uI.RZ  
template < typename T2 > :B\ $7+$v  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } (Ffa{Tt!  
} ; wc\`2(  
TX7dwmt) N  
同时,holder的operator=也需要改动: sHPj_d#  
=(~ZmB\  
template < typename T > /82E[P"}6R  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ~Q5]?ZNX  
  { b5ul|p  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); J*m7 d4^  
} h"'}Z^  
)1$H 7|  
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。 JIqg[Mao  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 K3h"oVn  
y\[q2M<  
return l(rhs) = r; ?b93! Q1  
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。 nB]mj _)R^  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 1&vR7z]*  
`wr*@/P  
template < typename Tp > J|@D @\?7  
class constant_t 3o"l sly  
  { +}Mm5^6*  
  const Tp t; ?.n1t@sG&  
public : \j &&o  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} <GLoTolZ  
template < typename T > ",#Ug"|2  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const  vNdW.V}  
  { P>^$X  
  return t; l3/Cj^o4  
} }*O8]lG  
} ; @\M^Zuo  
=k;X}/  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 OMd:#cWsQ  
下面就可以修改holder的operator=了 (+<66 T O  
5=}CZYWB  
template < typename T > (f~}5O<  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const hZ.](rD  
  {  kKY,&Fn-  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); LabI5+g  
} 3#GIZ L}!x  
 *I}_g4  
同时也要修改assignment的operator() qT&zg@m  
oel?we6  
template < typename T2 > wD W/?lT&  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } M(uJ'Ud/!  
现在代码看起来就很一致了。 73_-7'^mQ  
;e9&WEG_\  
六. 问题2:链式操作 +_QcLuV,  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 zQUNvPYM  
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"Z1K5>2L  
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@pK9R%wH<  
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。 J HV  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Q'?VLv |@  
$ f||!g  
template < typename T > f9+6gY  
struct result_1 madbl0[y.  
  { |34w<0Pc,  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ~=<uYv?0s  
} ; $iA:3DM07  
~PU}==*q  
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: kV8qpw}K  
_lRIS_^;eE  
template < typename T > hzpl;Mj  
struct   ref ~-uDN)  
  { '(ZT }N  
typedef T & reference; OYb:);o,iE  
} ; Y"nz l]T  
template < typename T > c0w1 N]+Ne  
struct   ref < T &> ps:E(\  
  { n36iY'<)G  
typedef T & reference; "9N;&^ I  
} ; gA3f@7}d  
}]<|`FNc  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: @x;(yqOb  
S@y?E}  
template < typename T > {A5$8)nl|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 1N5lI97j  
  { -.L )\  
  return l(t) = r(t); FIu^Qd  
} U!E}(9 tb  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 2Uu!_n}tNF  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 KuL+~  
"|R75m,Id  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 OI3j!L2f  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: =EU;%f  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 zZey  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 d#W^S[[  
最后的布局是: Lf%}\0:  
                Add NgF"1E  
              /   \ bQ&%6'ck  
            Divide   5 pd.unEWwF  
            /   \ )h{+pK  
          _1     3 kpNp}b8']  
似乎一切都解决了?不。 tZFpxyF  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 'Asr,[]?  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 @xBO[v  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: <Q`3;ca^  
O`aNNy  
template < typename Right > \MPbG$ ^  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 2]FRIy d  
Right & rt) const s I09X6)  
  { $Zkk14  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); @gM}&G08  
} PzhC *" i}  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 2U"2L^oKI  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 :JZV=@<T  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 CC3M7|eO3  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 \+0l#t$  
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。 I[w5V;>*  
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? 8!@}\6qM  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: ~k}O"{ y  
SUW=-M  
template < class Action > x3.,zfWs  
class picker : public Action 7W5Cm\  
  { }z|9F(I   
public : N[v=;&  
picker( const Action & act) : Action(act) {} IS;[oJef  
  // all the operator overloaded ,mC=MpfzJ  
} ; 4I|pkdF_  
V'UFc>{o  
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。 PtzT><  
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: F" 4;nU  
j |o&T41  
template < typename Right > X\i;j!;d  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const S/RChg_L5  
  { (Jk[%_b>_  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); VUz+ _)  
} FN (O  
Sq:J'%/z  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > wb h=v;  
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。 GaL UZviJ_  
2v#gCou  
template < typename T >   struct picker_maker q:iu hI$~G  
  { UnEgsf N  
typedef picker < constant_t < T >   > result; !41"`D!1  
} ; p{ ``a=  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > GCv1x->  
  { bD|VT  
typedef picker < T > result; Pf?15POg&B  
} ; 4?[1JN>  
t~) g)=>  
下面总的结构就有了: 4Tx.|   
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。 o)DO[  
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。 V7O7"Q^q  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 /^bU8E&^M  
至此链式操作完美实现。 n[# **s  
-w5sXnS  
UN:qE oS  
七. 问题3 Gi2Fjq/Y  
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。 *Tr{a_{~C  
8F's9c,  
template < typename T1, typename T2 > OjqT5<U  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const EQ|Wke  
  { L .}sN.  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); "*(a2k3J  
} ~ t N/  
BglbQ'6p  
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: {y%@1q%"  
.3cD.']%  
template < typename T1, typename T2 > % I2JS  
struct result_2 gFfKK`)}D'  
  { .WuSW[g  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; v-Q>I5D;:  
} ; $+Z2q<UT  
)e6sg]#  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? *~b~y7C  
这个差事就留给了holder自己。 j#Lj<jX!xR  
    FP*kA_z$  
FT-=^VA\  
template < int Order > 9RkNRB)8  
class holder; t)~$p#NS  
template <> V{x[^+w7X~  
class holder < 1 > 3a=\$x@  
  { LX=v _}l J  
public : m@0> =s~.  
template < typename T > t=s.w(3t  
  struct result_1 ziM@@$ .F  
  { =Mxu,A  
  typedef T & result; /g!Xe]Ss  
} ; $&Z#2 X.  
template < typename T1, typename T2 > eIN0 T;1T  
  struct result_2 P7l3ZH( g  
  { C',uY7}<  
  typedef T1 & result; pr,1pqiAf  
} ; AI9922}*  
template < typename T > kXlI *h  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const \|M[W~8  
  { z3>4 xn{  
  return (T & )r; `@vksjxu  
} [~`p~@\+  
template < typename T1, typename T2 > iU3PlF[B/o  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const RUVrX`u*(  
  { <p2\;\?4z  
  return (T1 & )r1; l7IF9b$c  
} 2pP"dX  
} ; k5+ Fxf  
t'.:"H8BI  
template <> }9;mtMR$  
class holder < 2 > >}JEX]V  
  { }LLQ +  
public : 5 [4{1v  
template < typename T > Re'3bs:+  
  struct result_1 soX^$l  
  { Ae1b`%To  
  typedef T & result; ^<   
} ; *Gj`1# Z$  
template < typename T1, typename T2 > Ag8lI+ h  
  struct result_2 1Y~'U =9  
  { 8|5+\1!#/)  
  typedef T2 & result; 6Lg#co}9  
} ; 3 +`,'Q9  
template < typename T > fRkx ^u P  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 6k<3,`VV|  
  { x;LO{S4Z  
  return (T & )r; b5f+q:?{  
} Wc;N;K52   
template < typename T1, typename T2 > roe_H>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const <yvo<R^30  
  { B[+b%a3  
  return (T2 & )r2; u^WZsW  
} %|j`;gYV  
} ; MfKru,LSh  
P:1eWP  
6KPjZC<  
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> >。 ApplWa3  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: (|3?wX'2U  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: B8!$?1*^a  
.1ep8O<  
return l(i, j) = r(i, j); #cb9g   
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) wjT#D|soI  
r/HG{XH`  
  return ( int & )i; Ea0EG>Y  
  return ( int & )j; \nL@P6X  
最后执行i = j; Y/pK  
可见,参数被正确的选择了。 J{L d)Q,^  
T| R!Aw.  
rL?{+S]&^)  
q~*|Wd'&  
o? K>ji!  
八. 中期总结 ]"j%:fr  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: */$]kE  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ,JPDPI/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。 oU*e=uehj  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Y ._O m}H  
-B-HZ_  
C]ax}P>BQ  
M*~XpT3  
#]^M/y h  
s5MG#M 9  
九. 简化 'RNj5r  
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。 &lxMVynL  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 LJt5?zQKrW  
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: 9C5F#(uY  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ^W^Y"0y9`  
  +-*/&|^等 ?iHcY,  
2. 返回引用。 r'XWt]B+[  
  =,各种复合赋值等 T?`Ha\go  
3. 返回固定类型。 zn|O)"C  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) vB5mOXGNq  
4. 原样返回。 [?g}<fa  
  operator, pK/RkA1  
5. 返回解引用的类型。 #sbW^Q'I  
  operator*(单目) %L-{4Z!"sI  
6. 返回地址。 fQ_tXY  
  operator&(单目) -Q ];o~  
7. 下表访问返回类型。 Vn_>c#B  
  operator[] WM=)K1p0u  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 OGq=OW  
  operator<<和operator>> L[Wi[S6=)g  
FEBRUk6.h  
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。 tlI]);iE,  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: *ODc[k'(  
]J/;Xp  
template < typename Left > 6k+tO%{~  
struct value_return !L/.[:X  
  { (+BrC`  
template < typename T > f;&XTF5D^  
  struct result_1 vH E:TQo4  
  { gAsjkNt?  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 87KSV"IU8  
} ; ZOx;]D"s  
UM0#S}  
template < typename T1, typename T2 > Kf$6D 79#  
  struct result_2 \fYPz }wt  
  { X [?E{[@Z  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; zNEN[  
} ; 2%`8  
} ; qi8AK(v  
ogya~/  
N2u4MI2  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait i9peQ61{  
+hlR  
下面我们来剥离functor中的operator() 4(,X. GVY/  
首先operator里面的代码全是下面的形式: >F/E,U ]  
hWX4 P  
return l(t) op r(t) ;B :\e8  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) .l,NmF9  
return op l(t) *_a jb:  
return op l(t1, t2) 1D~B\=LL}  
return l(t) op X-j<fX_  
return l(t1, t2) op y35e3  
return l(t)[r(t)] CdtwR0  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ^6!8)7b  
Lr`Gyl62  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: wvr`~e  
单目: return f(l(t), r(t)); -W|~YK7e  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); LXR>M>a`  
双目: return f(l(t)); bF +d_t  
return f(l(t1, t2)); .ffr2\'*  
下面就是f的实现,以operator/为例 1Va@w  
li} >xDSQ4  
struct meta_divide wMM1Q/-#  
  { /5\{(=0  
template < typename T1, typename T2 > Prv=f@  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) +bWo{   
  { b}hQU~,E  
  return t1 / t2; 2D3mTpw  
} UK[+I]I p  
} ; iciRlx.$c  
z qd1G(tO  
这个工作可以让宏来做: g+C~}M_7  
CY!H)6k  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Nk9w ; z&  
template < typename T1, typename T2 > \ 7? ="{;  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; .O{_^~w_q  
以后可以直接用 7~H$p X  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) QCfR2Nn}  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 F@ZB6~T~.  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) j~hvPlho  
]\3<UL  
hXx:D3h  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ^j?"0|  
~y ?v  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > \@6V{y'Zo  
class unary_op : public Rettype 8BnsYy)j  
  { YsRq.9Mr  
    Left l; /T 4GPi\lg  
public : VB4ir\nF  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} t & 5s.  
h>/L4j*Z  
template < typename T > N,ZmGzNP)  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const RRGs:h@;  
      { k rXU*64  
      return FuncType::execute(l(t)); u>2opI~m  
    } yJ8_<A  
9}d^ll&  
    template < typename T1, typename T2 > TZObjSm_v  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const S Fqq(K2u  
      { 9['>$ON  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); M7(]NQ\TQ  
    } Lcs?2c:%  
} ; &tlU.Whk+  
g}I{-  
z*N%kcw"  
同样还可以申明一个binary_op Z$K[e  
X@~R<  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > $oi8 <8Y  
class binary_op : public Rettype Ga;Lm?6-  
  { hOm0ND?;1  
    Left l; YUlH5rO3  
Right r; v=YI%{tx)  
public : (i]0IYMXy*  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} z+Ej`$E{lD  
LT/ *y=  
template < typename T > s09&A]G  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _2<d6@}  
      { x0q `Uc  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); kg$w<C@#"  
    } sg_%=;  
9]a!1  
    template < typename T1, typename T2 > bX+"G}CRP  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const er>@- F7w  
      { v+d? #^  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 5>h# hcL  
    } TnPx.mwK\  
} ; 4'L.I%#tZ  
ov'C0e+o  
a &hj|  
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 #:[CF:  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 :j;_Xw  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 28 ;x5m)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。 M`|E)Y  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! lZD"7om  
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。。。 C)ebZ3  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 PtOYlZTe?  
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) 9Ljd or  
下面是修改过的unary_op -p20UP 1I  
RG`eNRTQ%  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > C33=<r[;N<  
class unary_op xx[l#+:c  
  { ,Z[pLF  
Left l; }[By N).  
  k FE<M6a9@  
public : J-~:W~Qx4N  
h.aXW]]}(P  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} S6c>D&Q  
U5H5QW+  
template < typename T > b|g=&T:pp  
  struct result_1 r} a,  
  { t~ z;G%a  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; _z& H O  
} ; m2to94yh  
gg :{Xf*`  
template < typename T1, typename T2 > PKt;]T0  
  struct result_2 +HY.m+T  
  { lFc^y  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; @)3orH  
} ; ~G8haN4  
*En4~;l  
template < typename T1, typename T2 > -K iI&Q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const O[HBw~  
  { F3<Ip~K  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); r-c1_ [Q#  
} SHe547X1  
6Zq7O\  
template < typename T > | <- t  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~|=G3( I[  
  { w)%/Me3o  
  return OpClass::execute(lt(t)); F ss@/-  
} e&F=w`F\  
vA0f4W 8+  
} ; RVa{%   
EdS7m,d  
+ :k"{I   
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 cK1RmL"3  
好啦,现在才真正完美了。 cAzlkh  
现在在picker里面就可以这么添加了: MF4B 2d  
m7,;Hr(  
template < typename Right > C'fQ Z,r-v  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ZNY), 3?  
  { J8PZVeWx  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); }wV/)Oy[  
} lgh+\pj  
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。 3b1%^@,ACy  
p|'Rm ]&jb  
xU$15|ny  
'=>l& ;  
k\lU Q\/O5  
十. bind JS0957K  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 .Wvg{ S -  
先来分析一下一段例子 o\:vxj+%*  
f5hf<R),A  
}1Km h]  
int foo( int x, int y) { return x - y;} c$R<j'7  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 [knwp$  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ')~[J$qz  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ^TCfj^FP  
我们来写个简单的。 ]YwvwmZ  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: D>"!7+t|@a  
对于函数对象类的版本: iLJBiZ+  
jI,?*n<  
template < typename Func > =1% <  
struct functor_trait q|N4d9/b  
  { ,PZ[CX;H@  
typedef typename Func::result_type result_type; @d6N[?3;  
} ; , @dhJ8/  
对于无参数函数的版本: j'nrdr6n  
j+NpQ}t:  
template < typename Ret > 1_G5uHO  
struct functor_trait < Ret ( * )() > N1espc@j  
  { NIxtT>[+3  
typedef Ret result_type; teg[l-R"7z  
} ; ??=su.b  
对于单参数函数的版本: D 13bQ&\B-  
5:X^Q.f;  
template < typename Ret, typename V1 > NUGiDJ+[  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > &3bhK5P  
  { }n$I #G}\/  
typedef Ret result_type; khfWU  
} ; oD~q/04!  
对于双参数函数的版本: =FXq=x%9+  
t{Gc,S!]5  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > yo"!C?82=  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > XF Wo"%}w  
  { mA0|W#NB  
typedef Ret result_type; Gque@u  
} ; </)QCl'd  
等等。。。 wVtBH_>  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy wxo{gBq  
u eV,p?Wo  
template < typename Func > %pr}Xs(-f  
struct func_return g2W ZW#a)  
  { 7 ?"-NrW~  
template < typename T > S]}W+BF3  
  struct result_1 HWi: CDgm  
  { H0Ck%5  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ^ lM.lS>)  
} ; w.R2' W R  
BZAF;j  
template < typename T1, typename T2 > &Vmx<w  
  struct result_2 2N}h<Yd 9  
  { +pJ~<ug]  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; udGZ%Mr_  
} ; qq[Enf|/y  
} ; Ai.^~#%X  
R#Hz%/:|A  
TWT h!  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 glgXSOj  
yu @u0vlc  
template < typename Func, typename aPicker > 5{O9<~,  
class binder_1 ~mYCXfoc{  
  { {.D/MdwW;  
Func fn; pl5Q2zq%  
aPicker pk; @rt}z+JF  
public : x$/: %"E  
]ppws3*Pa  
template < typename T > ()%;s2>F  
  struct result_1 f^9ntos|  
  { E8PlGQ~z{d  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; xzOM\Nq?O  
} ; g%T`6dvT  
c-bTf$6}  
template < typename T1, typename T2 > so@wUxF  
  struct result_2 /H<tv5mX J  
  { ps@{1Rn1  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; "IKbb7x  
} ; C#D8 E.W  
&1,{.:@e  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} WiCJhVF3  
Q'K[?W|C  
template < typename T > b<"LUM*;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >`u/#mrd  
  { g,d'&r"JWt  
  return fn(pk(t)); (G`O[JF  
} wQw y+S  
template < typename T1, typename T2 > %E`=c]!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q"b62+03  
  { |!.VpN&  
  return fn(pk(t1, t2)); bd@1j`i  
} HC/?o0  
} ; s.9_/cFWB  
 $qyST  
f,QBj{M,  
一目了然不是么? S# sar}-I  
最后实现bind ]O.Z4+6w  
&(YNz9L  
6T ,'Oz  
template < typename Func, typename aPicker > k9 NPC"  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) g RBbL1  
  { u[?M{E/HU  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); AG(Gtvw  
} i+eDBg6  
1h#UM6  
2个以上参数的bind可以同理实现。 MgUjB~)Y  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 "?#O*x  
G>w+J'7  
十一. phoenix 1QJB4|5R#  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: a7wc>@9Q,  
U# 7K^(E9  
for_each(v.begin(), v.end(), d0 qc%.s  
( ^A' Bghy  
do_ YB3?Ftgw  
[ _omz74   
  cout << _1 <<   " , " JWo).  
] \2NT7^H#  
.while_( -- _1), N(= \S:  
cout << var( " \n " ) 56T{JTo  
) 8$C?j\J|*  
); mv\S1[<T  
9  7Mi{Zz  
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: -VO* P  
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 9 `z^'k&  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 }N%uQP#I  
那么我们就照着这个思路来实现吧: j]bNOC2.L  
>}'WL($5U  
W@FRKDixG  
template < typename Cond, typename Actor > ~Op~~ m  
class do_while `g!NFp9q  
  { Tmr %r'i3  
Cond cd; Cso-WG,  
Actor act; ~#y(]Xec2  
public :  V4q v7  
template < typename T > &n-)Alx  
  struct result_1 Z]x)d|3;  
  { uhO-0H  
  typedef int result_type; 35 PIfq m  
} ; #AUV&pI[  
p~NFiZ,  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} S^*ME*DDz  
3KN>t)A#  
template < typename T > ]B>g~t5J  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ERZWK  
  { d<+@cf_9  
  do /j:fc?yv  
    { wC~LZSTt  
  act(t); $KMxq=  
  } 6h3TU,$r  
  while (cd(t)); 2(iv+<t  
  return   0 ; u RPvo}!=1  
} K6M_b?XekA  
} ; a<d$P*I(cH  
k$v8cE  
6;{E-y  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 6BIr{SY  
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。 9G=HG={  
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。 CWW|?  
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。 _ !H8j/b  
下面就是产生这个functor的类: M&~cU{9c  
!j-JMa?  
Egr'IbB  
template < typename Actor > tX 3y{W10"  
class do_while_actor A&/VO$Y9wp  
  { IBSoAL  
Actor act; ^{R.X:a  
public : w6FVSU]sY  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} tX7TP(  
_l||69|.  
template < typename Cond > 0D:eP``  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; L qdz qq  
} ; Sxg&73;ZV  
hsZ}FLStJ  
`6QQS3fk!  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 l_z@.</8P@  
最后,是那个do_ -VPda @@w  
%^ g(2^  
; 6*Ag#Z  
class do_while_invoker JDj^7\`  
  { $3D#U^7i  
public : f%cbBx^;  
template < typename Actor > IM9P5?kJ ?  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 9i*Xd$ G  
  { i8H!4l  
  return do_while_actor < Actor > (act); =V*4&OU  
} "'\f?A9  
} do_; XX|wle1Kg  
*^t7?f[  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? vg ^&j0  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 QLum=YB  
最后来说说怎么处理break和continue n9x&Ws;  
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。 PHHX)xK  
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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