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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda HG{&U:>)  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Veb+^&  
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, N5pinR5 H  
'O.+6`&  
-M7K8  
x4CtSGG85f  
  class filler kZV^F*7  
  { !cq=)xR  
public : 0Y2\n-`z  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} l,*yEkU  
} ; Q0pC4WJ`  
|ZvNH ~!  
,sO:$  
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: iBG`43;  
38[)[{G)Hv  
y bo#K  
a$w},= `E  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); S304ncS|M  
5;X {.2  
-'I _*fu  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 :z B}z^8-  
q>^hoW2$C  
F0@Qgk]\  
FJO"|||Y'|  
二. 战前分析 aRbx   
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。 X Y~;)<s_  
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 'Pf_5q  
:ar?0  
=kd YN 5R  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 1s Br.+p  
  /* --------------------------------------------- */ }KK2WJp#M  
vector < int *> vp( 10 ); `'u Umyg  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); N*~_\x  
/* --------------------------------------------- */ *i`v~ >  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); >Z *iE"9"  
/* --------------------------------------------- */ k]Zo-xh4  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); =g@R%NDNV  
  /* --------------------------------------------- */ 6^Ph '  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ue@8voZhS/  
/* --------------------------------------------- */ L59bu/LfL  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Kaf>  
Ejq=*UOP  
fCB:733H  
[#0Yt/G  
看了之后,我们可以思考一些问题: z+jh ;!i  
1._1, _2是什么? !L77y^oV  
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。 Y[Es  
2._1 = 1是在做什么? U| 8[#@r  
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。 opdu=i=E  
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。 CD}Ns  
i`+B4I8[  
6_*!|g  
三. 动工 vVAb'`ysv  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: jPnO@ H1  
u yFn}y62  
$_)=8"Sn  
ymtd>P"  
template < typename T > MD<-w|#8IV  
class assignment k^^:;OR  
  { 3% ^z?_  
T value; _9NVE|c;  
public : l)Zs-V!M^\  
assignment( const T & v) : value(v) {} =2,0Wo]$  
template < typename T2 > ]ZTcOf  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } >Rt9xP  
} ; M/{g(|{  
&3Tx@XhO  
5[4Z=RP  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 kJkxx*:u  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment w>qCg XU3  
TFy7HX\Oq  
dv7<AJ  
hmZvIy(  
  class holder 3sFeP &  
  { u g\w\b  
public : BDe]18X  
template < typename T > B wC+ov=  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ?+r!z  
  { W&(f&{A  
  return assignment < T > (t); :[sOKV i  
} $ D'^t(  
} ; `tE^jqrke5  
z856 nl  
W J+> e+  
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: kq-6HDR  
gWrAUPS[  
  static holder _1; %6ub3PLw8  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 "+|L_iuNQ  
Ftv8@l  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 1$ML#5+,  
而不用手动写一个函数对象。 uLN[*D  
)ofm_R'q*  
}"zC >eX&  
<y)E>Fl  
四. 问题分析 +l?; )  
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。 = .oHnMX2M  
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。 MJ\[Dt  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 k\N4@UK  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 PuXUuJx(  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 !@g)10u  
}+R B=#~o  
五. 问题1:一致性 Q_zr\RM>  
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?| s_eOcm  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ZPO|<uR  
:\yc*OtX  
struct holder dDtFx2(R  
  { 7Kf}O6nE  
  // 5Qa zHlJ  
  template < typename T > ^# e~g/  
T &   operator ()( const T & r) const ~`eHHgX  
  { ~xyw>m+o.  
  return (T & )r; H4<Nnd\   
} naNyGE7)  
} ; #[ -\lU|  
M>l^%`  
这样的话assignment也必须相应改动: x#8w6@iPQ  
kzO&24  
template < typename Left, typename Right > wW`}VKu  
class assignment 1u}nm;3  
  { #^rU x.  
Left l; :&VcB$  
Right r; !.Zt[g}  
public : {CUk1+  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} +S~.c;EK  
template < typename T2 > cH D%{xlb  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } GAEO$e:  
} ; . (`3JQ2s  
{3edTu  
同时,holder的operator=也需要改动: &35|16z%@  
I mym+  
template < typename T > F u _@!K  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const :tGYs8UK  
  { 0 bSA_  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); cF+ X,]=6  
} '$m7ft}  
=-jD~rN4;P  
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。 N$alUx*  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 O/OiQ^T  
fA^Em)cs2  
return l(rhs) = r; "="O >  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 \m/xV /  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 4$"DbaC  
IazkdJX~  
template < typename Tp > Vk}49O<K/  
class constant_t Z(Q2Ue;}&  
  { ,M6ZZ* ,e  
  const Tp t; 4j'd3WGpbN  
public : <$E6oZ  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} faJM^u  
template < typename T > kE)!<1yy2  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const RtV.d \  
  { .y4&rF$n  
  return t; "mIgs9l$  
} pyB~M9Bp/  
} ; pGWA\}'  
N{joXHCu  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 @}LZ! y  
下面就可以修改holder的operator=了 KL3<Iz]  
ps1@d[n  
template < typename T > sH!O0WL  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const lZ+!H=`  
  { ')#,X^   
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); TZB+lj1  
} }Uw#f@Wh  
>bm|%Ou"  
同时也要修改assignment的operator() :nGMtF  
\e:d)^cbh  
template < typename T2 > ;j} yB  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } >-cfZ9{!  
现在代码看起来就很一致了。 &a)vdlZSE=  
kU*{4G|6  
六. 问题2:链式操作 0Xl%uF+w  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 >SI<rR[~%  
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。 e>H:/24  
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。 :pC;`iQ  
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。 'Cg{_z.~c  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct lF4u{B9DM  
$aP(|!g  
template < typename T > .YcN S%  
struct result_1 vzR=>0#  
  { ^PqF<d6  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; +V8b  
} ; {]/8skov5]  
f} K`Jm_}?  
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: l I-p_K  
(.X]F_ *sc  
template < typename T > =nxKttmU0  
struct   ref tJD] (F  
  { k`YYZt]@  
typedef T & reference; ]n v( aM?d  
} ; -G`.y?  
template < typename T > Dz&+PES_k  
struct   ref < T &> jPJAWXB4a  
  { Fwfo2   
typedef T & reference; k*$3i  
} ; Z[L5 ;  
H5xzD9K;/C  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: x0+glQrNN  
LI W*4r!  
template < typename T > !`wW_W  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Faac]5u:*  
  { "QY1.:o<(  
  return l(t) = r(t); >mm' -P  
} Fr:5$,At7-  
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。 l (kr'x  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 P:!)9/.2  
C7qYiSv  
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 S*t%RZ~a  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: h=+$>_&:  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 VXKT\9g3A  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 H{zPft  
最后的布局是: :7b-$fm  
                Add ^%[F8\}XPJ  
              /   \ :c8^db`"  
            Divide   5 46XN3r  
            /   \ Z85|I.mr  
          _1     3 La,QB3K/  
似乎一切都解决了?不。 <y=ovkM3  
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。 e3(<8]`b[  
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。 \"^% 90F  
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: ]((i?{jb(  
`a4 $lyZ  
template < typename Right > RQ' H!(K  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const J=}F2C   
Right & rt) const v Xcy#  
  { <^><3U`  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); bLS&H[f K  
} Wmz`&nsn[  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Fdt}..H%  
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。 =>LZm+P  
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。 %+tV/7|F  
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。 &RY)o^g[4  
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。 S+I^!gT  
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? AV4~U:vU  
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: dHII.=lT  
2$0)?ZC?=  
template < class Action > }Ik1bkK  
class picker : public Action 8LrK94  
  { i0Pn Z J  
public : 7 .+al)hl  
picker( const Action & act) : Action(act) {} v59nw]'  
  // all the operator overloaded ZK dh%8C  
} ; Sb"2Im>  
[)|+F wJ  
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。 KH<v@IJ\  
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: 2C/%gcN >  
x ^vt; $  
template < typename Right > <r\I"z$  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const p:[LnL  
  { '2v f|CX  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); !v>ew9  
} dgc&[  
! D1zXXq  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > !nw [  
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"/~4\tJ"  
dWpk='  
template < typename T >   struct picker_maker %z)EO9vtr  
  { J$[Q?8 ka  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ^gg!Me  
} ; E(Gr0#8  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 3|eUy_d3  
  { 9g@NcJ]  
typedef picker < T > result; -Ktwo_ V*  
} ; Yj8&  
DY3:#X`4  
下面总的结构就有了: n|KKby.$  
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。 qgexb\x\4  
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。 ?qT(3C9p  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 - 9&g[  
至此链式操作完美实现。 *cNk>y  
7),*3c')  
 W"qL-KW  
七. 问题3 O E|+R4M  
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。 B,y3] g6u  
3$_2weZxYn  
template < typename T1, typename T2 > UR:n5V4  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ScJu_A f  
  { [W(Y3yyY  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); fPz=KoN  
} `:5,e/5,  
Vy;_GfT$  
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: T`Hw49  
+x]e-P%  
template < typename T1, typename T2 > - L`7+  
struct result_2 k3yxx]Rk/  
  { ^ f{qJ[,  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Q8Te'1Ln!  
} ; l1RlYl5  
`|,tCM&-  
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? AM/lbMr  
这个差事就留给了holder自己。 FsY`nWwg  
     -$R5  
P"Rk?lL  
template < int Order > /Ynt<S9"  
class holder; UK:M:9  
template <> 0w}{(P;  
class holder < 1 > ]h8/M7k  
  { L>:FGNf^H  
public : jt%WPkY:  
template < typename T > <2)v9c  
  struct result_1 Y6;@/[_  
  { cVg$dt  
  typedef T & result; =,E'~P  
} ; a71}y;W  
template < typename T1, typename T2 > me$$he  
  struct result_2 K~JC\a\0  
  { OR~GOv|  
  typedef T1 & result; (WMLNv  
} ; g& >m P?  
template < typename T > Eq7gcDQ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const G>j "cj  
  { +V89J!7  
  return (T & )r; n|Ma&qs  
} g TD%4V  
template < typename T1, typename T2 > STRyW Ml  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ZjavD^ky  
  { HnK/A0jM  
  return (T1 & )r1; dw99FA6  
} !Iko0#4i  
} ; v1K4$&{F  
.m'N7`VB  
template <> c8\g"T  
class holder < 2 > skSNzF7'  
  { `#<eA*^g5  
public : 1Kc{#+a^  
template < typename T > q8tug=c  
  struct result_1 {5.?'vMp  
  { !g/_ w  
  typedef T & result; +}Auk|>Dc  
} ; '%$-]~   
template < typename T1, typename T2 > %9.bu|`KK  
  struct result_2 h%|9]5(=  
  { 4Xr"d@2(  
  typedef T2 & result;  l58l  
} ; [$H( CH`  
template < typename T > M'vXyb%$1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const LA>dkPB  
  { A1 b6Zt  
  return (T & )r; P^n{Y~P=Q  
} |:/ @t  
template < typename T1, typename T2 > 9XY|V<}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const "$4hv6 s  
  { GdL4|xv  
  return (T2 & )r2; 3XBp6`  
} GMt)}Hz  
} ; 7TR' zW2W  
ZS|Z98  
,Zr  YJ<  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 +Hi{ /{k0N  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: +*Q9.LjV  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: [)bz6\d[  
oRV] p  
return l(i, j) = r(i, j); l.yJA>\24I  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Hv+:fr"  
[lrmuf  
  return ( int & )i; wsna5D6i  
  return ( int & )j; 8L@UB6b\  
最后执行i = j; jCam,$oE  
可见,参数被正确的选择了。 5Bzuj`  
.v$ue`  
IcO9V<Q|  
&0FpP&Z(  
Z,(%v.d  
八. 中期总结 0FN~$+t)H  
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: mp muziH  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 8o%E&Jg:  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 M_|M&lR>  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor )m oo?Q  
zl,bMtQ  
rZb_1E<  
l6yB_ M  
`W D*Q-&n  
@m }rQT  
九. 简化 5I wX\  
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。 `*|LI  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 +D6-m  
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: (4E.Li<O  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 2OA8 R}  
  +-*/&|^等 ^ON-#  
2. 返回引用。 ]i9H_K  
  =,各种复合赋值等 VuP#b'g=|]  
3. 返回固定类型。 }D8~^   
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) q\-xg*'  
4. 原样返回。 WX+< 4j  
  operator, FA<Z37:  
5. 返回解引用的类型。 Z 5{*? 2  
  operator*(单目) |F8;+nAVF#  
6. 返回地址。 $@lq}FQ%  
  operator&(单目) }:K\)Pd  
7. 下表访问返回类型。 ,dGFX]P  
  operator[] ,S7~=S  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 :qt82tbn  
  operator<<和operator>> 6C@0[Q\ER  
8HHgN`_  
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。 ksxO<Y  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 'Hcd&3a  
 oaH+c9v  
template < typename Left > !W(/Y9g#  
struct value_return a @yE:HU  
  { )&g2D@+{  
template < typename T > 9`hpa-m@  
  struct result_1 *q\HFI  
  { # khyy-B=  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; >Rx8 0  
} ; 6i*p +S?U"  
*m `KU+o-u  
template < typename T1, typename T2 > Y9\]3Kno  
  struct result_2 ROlzs}  
  { 9;m#>a@Y  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Cb!`0%G  
} ; NzwGc+\7}  
} ; W0p#Y h:{_  
s /k  
?eY chVq  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait eB}sg4  
m bB\~n  
下面我们来剥离functor中的operator() l7=$4As/hI  
首先operator里面的代码全是下面的形式: :7 s#5b  
* wQZ '  
return l(t) op r(t) q/aL8V<"z  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) {HE.mHy  
return op l(t) _KT]l./  
return op l(t1, t2) }lr fO_  
return l(t) op bUZ&}(/  
return l(t1, t2) op z[<pi :  
return l(t)[r(t)] : .UX[!^  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] k;AV;KWI'  
U)T/.L{0i  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: JXRmu~W~l  
单目: return f(l(t), r(t)); :IOn`mRYu  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); -jklH/gF\%  
双目: return f(l(t)); ^OGH5@"  
return f(l(t1, t2)); ocDVCCkxg  
下面就是f的实现,以operator/为例 !X#3w-K  
PgGrk5;  
struct meta_divide e!L sc3@  
  { )PLc+J.I  
template < typename T1, typename T2 > l[x`*+ON:2  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 1^Y:XJ73  
  { ,vHX>)M|  
  return t1 / t2; yA`]%U((  
} [1[[$ Dr  
} ; <_FF~lj  
JsoWaD  
这个工作可以让宏来做: f;qKrw  
hVQ+ J!qD  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ttJ:[ R'  
template < typename T1, typename T2 > \ -* -zU#2|  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ix_$Ok  
以后可以直接用 LRLhS<9  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) uDMUy"8&!  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 jv?aB   
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) k6 h^  
1v8:,!C  
dBi3ZC AF  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 S+bWD7  
CUTEp/+  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > } cH"lppX  
class unary_op : public Rettype .k?hb]2N  
  { t]YLt ,  
    Left l; Ltq*Vcl\  
public : |Jx2"0:M  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} XxrO:$  
NVM2\fs  
template < typename T > @'G ( k;  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (B?xq1Q  
      { &VBD2_T  
      return FuncType::execute(l(t)); `HZHVV$~  
    } hdNZ":1s  
bI6V &Dd  
    template < typename T1, typename T2 > \T#(rt\j  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const nms<6kfzL  
      { p Z|nn  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ,"lBS?  
    } 1:~m)"?I_^  
} ; p<^/T,&I  
 TVEF+t  
2>_LX!kyP]  
同样还可以申明一个binary_op  ~d<`L[  
UY?]\4Om  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > D;;o  
class binary_op : public Rettype ]ge^J3az$u  
  { :_[cT,3  
    Left l; l Ib>t  
Right r; aN);P>  
public : uEi.nSp)S  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} &>^Ympr  
8"I5v(TV  
template < typename T > (;S]{z%  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const C Wl95g  
      { 9#$V1(}?  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); o dQ&0d  
    } :?of./Df|  
WaZ@  
    template < typename T1, typename T2 > w<^2h}5  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]NhWhJ:  
      { n;T  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); V%KW[v<G<  
    } UBk 5O&  
} ; U3R`mHr0  
:|6D@  
.$E~.6J %i  
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 8 $*cfOC  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 TKs@?Q,J  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) rgY?X$1q_  
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。 @42lpreT  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Js2_&?}3f  
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。。。 ~}9H<K3V  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 {]^%?]e  
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) sT T455h)  
下面是修改过的unary_op {xb%P!o`  
[AOluS  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > M#jeeE-}%  
class unary_op q8yJW-GA   
  { ,% DAh  
Left l; x6cl(J}  
  \(7#N<-  
public : B qiq  
Ta5iY }  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} -tdON  
)( jNd&H  
template < typename T > l4.@YYzbp.  
  struct result_1 0JWD] "  
  { YyBq+6nq5  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; x?& xz;  
} ; i{RS/,h4  
q9Opa2  
template < typename T1, typename T2 > Fm+)mmJP  
  struct result_2 'C4Ll2  
  { N`GwL aF  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; &=t(NI$  
} ; s*U&[7P  
4!RI2?4V  
template < typename T1, typename T2 > _A0avMD}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const c!FjHlAnP  
  { J_br%AG<p  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); H;8]GE2n  
} ^RDXX+  
42[:s:  
template < typename T > -Ce4px?3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @z?.P;f9#  
  { @x>2|`65Y  
  return OpClass::execute(lt(t)); c15^<6]g  
} 5|={1Lp24g  
0'2{[xF  
} ; %cif0Td  
&!aLOx*3`  
0r&9AnnWu+  
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 HbVV]y  
好啦,现在才真正完美了。 o8pe07n(W  
现在在picker里面就可以这么添加了: g \h7`-#t  
4sgwQ$m)  
template < typename Right > S#z8H+'  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const xb_:9   
  { a^1c _  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 5} aC'j\  
} H<Taf%JT  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 Nm.>C4  
H%gD[!^  
P9chRy  
r:Tb{cA  
oD2;Tdk  
十. bind \ } Szb2  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 85~h+Q;  
先来分析一下一段例子 _NW OSt  
6M|%nBN$|  
6?x{-Zj ^?  
int foo( int x, int y) { return x - y;} vrDRSc6_  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 < tq9  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 -k{R<L  
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。 2g545r.  
我们来写个简单的。 \<>%_y'/)h  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: a<36`#N  
对于函数对象类的版本: z=pV{ '  
p&27|1pZm  
template < typename Func > VO6y9X"  
struct functor_trait /pN2Jst  
  { Wm&f+{LO+K  
typedef typename Func::result_type result_type; +# >%bq x  
} ; ?LFSR  
对于无参数函数的版本: i(kK!7W35  
&fj?hYAj  
template < typename Ret > A^pp'{ !.  
struct functor_trait < Ret ( * )() > mwhn=y#]*  
  { dz9-+C{m  
typedef Ret result_type; <TuSU[]  
} ; ,p1]_D&  
对于单参数函数的版本: ml 2z  
>Tx;<G  
template < typename Ret, typename V1 > L` "UeNT  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > B.WkHY%/  
  { j( :A  
typedef Ret result_type; z Pc;[uHT  
} ; .AW*7Pp`f  
对于双参数函数的版本: >u2#<k]1&  
@S92D6  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Wc G&W>  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Zi)8KO[/0  
  { T480w6-@  
typedef Ret result_type; PyF4uCn"H  
} ; }O{"qs#)  
等等。。。 PSE| 4{'  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy C^tC} n1D(  
_4]dPk#^  
template < typename Func > l d9#4D[#  
struct func_return pwC/&bu  
  { l[|e3<H  
template < typename T > mjHY-lK  
  struct result_1 AUV$ S2  
  { ^w\uOd`  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; A 6L}5#7-  
} ; NR@Tj]`k  
uHCgIR l>  
template < typename T1, typename T2 > #"JU39e  
  struct result_2 /GaR&  
  { ~MO C r  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; k 'b|#c9c  
} ;  :i$Z  
} ; Fgk/Ph3r  
%"2B1^o>  
lhTbgM  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 _F E F+I  
, &SJ?XAs  
template < typename Func, typename aPicker > G#v7-&Yl6  
class binder_1 d`/{0:F  
  { 9@B+$~:}7  
Func fn; 2[hl^f^%,  
aPicker pk; OpE+e4~IF  
public : (?[cDw/{J:  
'3->G/Pu  
template < typename T > N~d]}J8}gx  
  struct result_1 P|U>(9;P,  
  { U?{j  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; O=/Tx2i;  
} ; )Cl&"bX  
Vba}RF[b  
template < typename T1, typename T2 > rl=_ "sd=  
  struct result_2 @~ L.m}GF  
  { Y."[k&P-  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; zL'n J  
} ; k5YDqG n'q  
W=m_G]"L  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Fu/CX4R_|  
;|y,bo@sJJ  
template < typename T > 8ic_|hfY  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :u0433z:  
  { )%7A. UO)  
  return fn(pk(t)); enj2xye%Y  
} %9.KH  
template < typename T1, typename T2 > AF-.Nwp   
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [PT_y3'%  
  { ijB,Q>TgO  
  return fn(pk(t1, t2)); @:I/lg=Qd  
} 2LdV=ifq2S  
} ; ^l,Jbt  
n6}1{\  
6z*L9Vy($  
一目了然不是么? qC &<U  
最后实现bind $7,dKC &  
3a0C<hW  
;xc  
template < typename Func, typename aPicker > 6eD[)_?]y  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 4$"Lf'sH6  
  { ;`+,gVrp  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 'Bx7b(xqk  
} {TNAK%'v  
"=;&{N~8U  
2个以上参数的bind可以同理实现。 A UK7a  
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。 N_0O"" d  
GZw<Y+/V"5  
十一. phoenix wkGF&U  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ?8 F7BS4oQ  
Yq_zlxd%F  
for_each(v.begin(), v.end(), ;ORy&H aKl  
( ;V GrZZ  
do_ oCrn  
[ itU01  
  cout << _1 <<   " , " l O^h)hrR  
] V4H+m,R  
.while_( -- _1), @b zrJ 7$  
cout << var( " \n " ) :FSkXe2yy0  
) a#1X)ot  
); AN;?`AM;  
WA/\x  
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: BhjXNf9[  
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 `6A"e Da  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ]Vsze4>Z[  
那么我们就照着这个思路来实现吧: c2nZd.SD|  
>X F@=J p  
LHz{*`22q  
template < typename Cond, typename Actor > L8fr uwb  
class do_while L0Cf@~k  
  { /iK )tl|X  
Cond cd; G-qxQD1wK  
Actor act; _W+TZa@_  
public : rW^&8E[  
template < typename T > +uA<g`4  
  struct result_1 4)ISRR  
  { *;m721#  
  typedef int result_type; 'e)t+  
} ; m3D'7*U  
X%dOkHarB  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 4*3vZ6lhu  
#/:[ho{JQ  
template < typename T > Rl~Tw9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  xOT3>$  
  { +Il=gL1  
  do b6lL8KOu  
    { sDiYm}W  
  act(t); .UcS4JU  
  } y+PukHY  
  while (cd(t)); p d6d(  
  return   0 ; (_T&2%  
} u-Vnmig9  
} ; 8C2t0u;Y .  
s|%</fMt9  
SnqLF /d  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Cur) |  
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。 6$f,DU  
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。 qr@,92_  
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。 Czp:y8YX-  
下面就是产生这个functor的类: uxcj3xE#d  
8+gn Wy  
r,}Zc W+  
template < typename Actor > Hq9(6w9w  
class do_while_actor iT%UfN/q=I  
  { 1/n3qJyx2}  
Actor act; s0:1G -I  
public : ,d7@*>T&  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} +a|4XyN  
Cw_<t  
template < typename Cond > R[V%59#{Z  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; x .q%O1  
} ; W% P&o}'  
^Ni)gm{?k  
+ $-a:zx`l  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 xQ[YQ!l  
最后,是那个do_ ~EN@$N^h  
FKQnz/  
B}(YD;7vJ  
class do_while_invoker \Q6Ip@?  
  { W1OGN4`C  
public : (|x->a  
template < typename Actor > DW-LkgfA  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ,QQ:o'I!  
  { *<hpq)  
  return do_while_actor < Actor > (act); 2Zm*f2$xM  
} S `[8TZ  
} do_; aX|`G]PhdI  
uC3$iY:_e  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Fh "S[e  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ReRRFkO"2  
最后来说说怎么处理break和continue }PXWRv.gW  
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。 BZj[C=#x  
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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