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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda UA6id|G  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 V!He2<  
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, !cyrt<  
Te+(7 Z  
,<Q  
9p W~Gz  
  class filler 90Ki.K0  
  { 'Cc~|gOgD  
public : Ss>pNH@ c  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} _Vr- bpAf  
} ; {v|!];i  
4Hj)Av <O(  
RpivO,   
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: lmeTW0U@9(  
Z3S+")^  
( s3k2Z  
&u>dKf)5  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ~7PD/dre  
m)Plv+R}  
q?}C`5%D  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 7iP+!e}$.  
yvYMk(LSF  
&i5@4,p y9  
cpdESc9W  
二. 战前分析 (P|[< Sd  
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。 io4<HN  
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 ;'7(gAE  
ukiWNF/  
hq=;ZI  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); m/=nz.  
  /* --------------------------------------------- */ ;st0Ekni)  
vector < int *> vp( 10 ); U^dfNi@q  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ]fM|cN8(zM  
/* --------------------------------------------- */ S1QMS  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); m!<HZvq?vf  
/* --------------------------------------------- */ ^&>B,;Wu  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 2%%\jlT_  
  /* --------------------------------------------- */ A=<7*E  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); jWrU'X  
/* --------------------------------------------- */ M"3"6U/e  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 8 lggGt  
`c  
|}=eY?iXo  
kXz ~ez 7  
看了之后,我们可以思考一些问题: q'mh*  
1._1, _2是什么? ]m+%y+  
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。 'PF>#X''  
2._1 = 1是在做什么? !xsfhLZK  
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。 K%z!#RyJ4  
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。 =5|7S&{  
`!]|lI!GW  
c1f"z1Z  
三. 动工 X*2W4udF  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: `ASDUgx Mq  
8['R D`O  
=D1  
bzi"7%c  
template < typename T > xw#CwMbbi  
class assignment -XBZ1q  
  { @| z _&E  
T value; xC)bW,%  
public : (:l6R9'=  
assignment( const T & v) : value(v) {} $_.t'8F  
template < typename T2 > '/>Mr!H#  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 6W i n!4  
} ; YmV/[{  
\YvG+7a  
;.}L# '0j  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 YC6T0m  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment gFaZ ._  
i2<z"v63  
!*#9b  
rS1gFGrj  
  class holder 63fYX"  
  { u zZ|0  
public : _(m72o0g>>  
template < typename T > p(F@lL-  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ]Uv,}W  
  { DGvuo 8  
  return assignment < T > (t); $f:uBhM  
} aT0~C.vT  
} ; )qxt<  
LHY7_"u#  
Myc-lCE  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: K,S4  
T<]{:\*n  
  static holder _1; c9/w{}F  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 zhJeTctRz  
:2/L1A)O  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 0+\725DJ  
而不用手动写一个函数对象。 4  %0s p  
ucl001EK  
cK$yr)7  
e r3M vw  
四. 问题分析 J jAxNviG  
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。 `EKf1U\FI  
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。 /d&m#%9Up]  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 2}^=NUM\NX  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 HlE8AbEg  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 7C|AiSH  
Y}[<KK}_  
五. 问题1:一致性 h8V*$  
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}C[  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ?+}Su'pv}  
<)d%c%f'`  
struct holder S9dx rm?  
  { <EC"E #p  
  // [Qs`@u<%  
  template < typename T > k8 #8)d  
T &   operator ()( const T & r) const Z=% j|xE_  
  { g1t6XVS$9  
  return (T & )r; aR2N,<Cp5  
} 6 lzjaW5h  
} ; nWK8.&{.  
M7BpOmK'  
这样的话assignment也必须相应改动: jr6 0;oK+  
4&E"{d >  
template < typename Left, typename Right > yu_PZ"l  
class assignment RxP~%oADw  
  { *k(FbZ  
Left l; Mnranhe>G  
Right r; ]*NYuEgc  
public : mc]+j,d  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 1XiA  
template < typename T2 > kw59`z Es  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } @>2]zMFf  
} ; )B]"""J  
|0Z J[[2  
同时,holder的operator=也需要改动: cK|Uwzif d  
P 0\`4Cr!  
template < typename T > X&[Zk5DU*  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const U_VP\ 03  
  { ";U~wZW_  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); +~=a$xA[C  
} J>R $K  
fDYTupKXH  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 Sk EI51]  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ln_&Ux+l  
:G6CWE  
return l(rhs) = r; E$lbm>jsb$  
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。 p+g=Z<?`  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: qBF|' .$^  
8}yrsF #  
template < typename Tp > O+&;,R:  
class constant_t 0Fkr3x  
  { <e! TF @  
  const Tp t; *& w/*h$!  
public : wMkHx3XD  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ok6t| 7sq  
template < typename T > b B#QIXY/L  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const pcv\|)&}  
  { !{,2uQXe  
  return t; U _pPI$ =  
} NEIF1( :  
} ; nt"\FZ*;3  
~NE`Ad.G  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 XRV~yBIS  
下面就可以修改holder的operator=了 sI6*.nR  
~_0XG0oA  
template < typename T > u~,hT Y(%  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const zvGncjMkC  
  { !pj&h0CR  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); [.Fm-$M-  
} A1;'S<a  
]Ky`AG`2~  
同时也要修改assignment的operator() uo?R;fX26  
3w>1R>7  
template < typename T2 > 3u t<o-  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } VI|2vV6?  
现在代码看起来就很一致了。 'h;qI&  
63'% +  
六. 问题2:链式操作 ]w,|WZm  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 S -,$ (  
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。 Vxo?%Dj  
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。 OI0@lSAo<  
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。 @/N]_2@8;  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Ve9) ?=!  
K}N~KDW R|  
template < typename T > -1hCi !  
struct result_1 45BpZ~-  
  { fHwS12SB  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; |F\fdB}?S:  
} ; 89KFZ[.}]  
-ert42fN  
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: 2zbn8tO  
EqBTN07dZS  
template < typename T > @+ T33X)h%  
struct   ref C2b<is=H:  
  { .i )n1  
typedef T & reference; zgGJ<=G.  
} ; I\-M`^@  
template < typename T > YIIc@ )  
struct   ref < T &> Pd;8<UMk  
  { s`G}MU  
typedef T & reference; X,lhVT |  
} ; Xwu&K8q21  
X>pCkGE  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: "E4CQL'U  
MLi aCG;  
template < typename T > <EE^ KR96  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 4$mtc*tzT  
  { e\-,e+  
  return l(t) = r(t); 6Hy_7\$(-  
} j,9/eZRZ  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 e%)MIAS0  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 p/l">d]+  
Hj`\Fm*A  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 0N]\f.=`  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: tnBCO%uG  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Chad}zU`  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 QX&Y6CC`]  
最后的布局是: sk:B; .z  
                Add 3 _!MVT  
              /   \ M^ e}w!U  
            Divide   5 UUvCi+W  
            /   \ &sYxe:H  
          _1     3 KLu Og$i  
似乎一切都解决了?不。 %<p/s;eu  
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。 )%kiM<})  
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。 R>5Xv%R  
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: K3WaBcm  
2AMb-&po&f  
template < typename Right > 0r i  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const _I3v"d  
Right & rt) const p&4n"hC  
  { Jp^#G2  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ~6O~Fth  
} w8:  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 =:6B`,~C  
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。 LCzeE7x  
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。 \~Ml<3Zd:  
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。 6hcK%0z  
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。 Bu?Qyz2O  
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? f#7=N{wm  
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: >Y+m54EE  
vg"*%K$a  
template < class Action > Oz&*A/si+3  
class picker : public Action W:9l"'  
  { tGbx/$Y   
public : GZn=Hgv8  
picker( const Action & act) : Action(act) {} (#)XRm{t  
  // all the operator overloaded P3Vh|<'7  
} ; pp7 $Q>6  
JR&yaOws  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 s aHY9{)  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: .Y8P6_  
gf9U<J#&C  
template < typename Right > )~ &gBX  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const M`@ASL:u  
  { Tow!5VAM  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); \1n (Jr.<  
} 8|L@-F  
<r>Sj /w<D  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > .)p%|A#^  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 x ju*zmu  
q"DHMZB  
template < typename T >   struct picker_maker `R7dn/  
  { F;kKn:XL  
typedef picker < constant_t < T >   > result; YU)%-V\  
} ; #sg dMrVQ  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 6X?:mn'%QF  
  { 6U$e;cr6  
typedef picker < T > result; `_i|\}tl  
} ; ct OCj$$u  
FZZO-,xa  
下面总的结构就有了: "9"  
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。 4i }nk T  
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。 euRKYGW  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 YK$[)x\S  
至此链式操作完美实现。 aSxDfYN=R  
,=c(P9}^  
mO(Y>|mm  
七. 问题3 7'Hh^0<  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 D]rYg'  
,oSn<$%/q  
template < typename T1, typename T2 > }[drR(]`dO  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ocMTTVo  
  { ^6F, lS_t  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); i "X" -)#  
} ~ qaT jSP  
V[]Pya|s+  
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: , /jHhKW  
pFZ$z?lI  
template < typename T1, typename T2 > 1[#sHj$Na`  
struct result_2 @g+v2(f2v  
  { |%fNLUJ)  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; SDNRcSbOD6  
} ; ?*r%*CL  
:D;pDl  
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? MLM/!N 7  
这个差事就留给了holder自己。 pR=R{=}wV  
    j!oX\Y-:&  
0R `>F">  
template < int Order > MU2kA&LH  
class holder; Iw)m9h  
template <> &V SZ  
class holder < 1 > 9) $[W  
  { 92.Rjz;=9?  
public : .f. tPm  
template < typename T > 8'b ZR]  
  struct result_1 -aE,KQ  
  { FwHqID_!:l  
  typedef T & result; BD}%RTeWKq  
} ; V m8dX?  
template < typename T1, typename T2 > ^`aw5 +S  
  struct result_2 ) R5j?6}xF  
  { V?) V2>]  
  typedef T1 & result; :[f[-F  
} ; k\*?<g  
template < typename T > $UK m[:7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const R+e)TR7+  
  { Vkd_&z7  
  return (T & )r; K"5q387!  
} Q8QB{*4  
template < typename T1, typename T2 > G/fBeK$.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const OT=1doDp  
  { _/cX!/"  
  return (T1 & )r1; W?P4oKsql*  
} n+Conp/  
} ; ?1 Vx)j>|  
yM9>)SE5`  
template <> <gH-`3 J6  
class holder < 2 > O0`ofFN  
  { KSEKoHJo  
public : vfx{:3fO  
template < typename T > s"w^E\ >6  
  struct result_1 y:$qX*+9e  
  { 4MW oGV9  
  typedef T & result; wxj}k7_(`A  
} ; @icw:68  
template < typename T1, typename T2 > KU0Ad);e  
  struct result_2 Knb(MI6  
  { G973n  
  typedef T2 & result; 1tiOf~)  
} ; T3"'`Sd9;  
template < typename T > ya^8mp-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const oAB:H \  
  { V:P]Ved  
  return (T & )r; 7 <]YK`a2d  
} EL z5P}L6  
template < typename T1, typename T2 > &sBD0R(a  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const =ONM#DxH  
  { h4hp5M  
  return (T2 & )r2; ZfVY:U:o>  
} bT T>  
} ; _:5t~29  
h?B1Emlq  
/iQh'rp  
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> >。 $XMpC{  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: X !0 7QKs  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: gE=9K @  
L;{{P7  
return l(i, j) = r(i, j); k2,`W2] ^E  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) {TJBB/B1  
qIQ 61><  
  return ( int & )i; whP5 u/857  
  return ( int & )j; vRf$#fBEQ  
最后执行i = j; ;E.f%   
可见,参数被正确的选择了。 v.>K )%`#  
R-OO1~W=  
!io1~GpKS  
J:ka@2>|  
zOFHdd ,"g  
八. 中期总结 kz6fU\U  
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: Eaxsg  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 a;-%C{S9r  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 _JTK$ \  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor S-~)|7d.  
Dr=$}Y  
/cUu]#h  
+Ig%h[1a  
e<a*@ P,  
H8dS]N~[Y  
九. 简化 WQiRbbX  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ^q& |7Ou-  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 L Yd:S  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ^ACrWk~UY  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 I^u~r.  
  +-*/&|^等 mT UoFXX[  
2. 返回引用。 6vps`k$,~  
  =,各种复合赋值等 3T,[  
3. 返回固定类型。 dPf7o   
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ElDeXLr'  
4. 原样返回。 PeqW+Q.  
  operator, PUZcb+%]h  
5. 返回解引用的类型。 S^p^) fAmF  
  operator*(单目) &k)v/  
6. 返回地址。 w4}Q6_0v  
  operator&(单目) w{k^O7~  
7. 下表访问返回类型。 GRkN0|ovfj  
  operator[] chKEGosbF  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 j%w^8}U>G  
  operator<<和operator>> q 165S  
 zy"k b  
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。 19y,O0# _  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: r<:d+5"  
<Z.{q Zd  
template < typename Left > /J/V1dC}]D  
struct value_return i '*!c  
  { w%iw xo   
template < typename T > ~"J1 @<  
  struct result_1 hxM{}}.E  
  { zaLPPm&f  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; _xm<zy{`S  
} ; d4^x,hzV  
FJCORa@?_  
template < typename T1, typename T2 > V]+y*b.60  
  struct result_2 tD}-&"REP  
  { &p_iAMn:9  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; [r3sk24  
} ; jIrfJ*z  
} ; 'Q :%s  
TlkhI  
(hZNWQ0  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 4:a ~Wlp[  
:Rv+Bm  
下面我们来剥离functor中的operator() rXMc0SPk  
首先operator里面的代码全是下面的形式: T8|?mVv s  
!z4I-a  
return l(t) op r(t) rCczQ71W  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) _b-g^#L%  
return op l(t) j$/#2%OVN  
return op l(t1, t2) Y,}h{*9Kd  
return l(t) op AA=rjB9  
return l(t1, t2) op Et(H6O 8  
return l(t)[r(t)] G!I5Er0pdy  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Fv %@k{  
k \T]*A  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: RHNAHw9  
单目: return f(l(t), r(t)); Ij.mLO]  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); tx9 %.)M:n  
双目: return f(l(t)); %r.C9  
return f(l(t1, t2)); biS[GyQ  
下面就是f的实现,以operator/为例 p=> +3  
C(B"@   
struct meta_divide XP%_|Q2X  
  { Vh?vD:|  
template < typename T1, typename T2 > c U(z5th  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) hrzxc4,W  
  { !]A/ID0K  
  return t1 / t2; `fX\pOk~e  
} W=293mME  
} ; BxlhCu  
k{F6WQ7  
这个工作可以让宏来做: DO*6gzW  
W1 xPK*  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 8,vP']4r%  
template < typename T1, typename T2 > \ s91[DT4  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; +,ar`:x&a  
以后可以直接用 |4j6}g\  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) h,BPf5\S  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 VZ`YbY  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) l?J[K  
<_eEpG}9  
ip{ b*@K  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ebCS4&c  
"oZ_1qi<  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > o(l%k},a  
class unary_op : public Rettype z4(\yx  
  { 7^! zT  
    Left l; 4,X CbcC  
public : &{a#8sbf#c  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} zI S ,N '  
3y2L! &'z  
template < typename T > )*uotV  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const BSd.7W;cS=  
      { tK*y/S  
      return FuncType::execute(l(t)); i-4L{T\K  
    } -OD&x%L*{3  
E U RKzJk  
    template < typename T1, typename T2 > ^ . A  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5i'?oXL  
      { j)iUg03>/4  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); .Sa=VC?EZ  
    } @t$yg$Q?[  
} ; wnXU=  
e F}KOOfC  
3bo [34  
同样还可以申明一个binary_op A8S9HXL  
wCv9VvF`  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > j%Uoigi  
class binary_op : public Rettype a7u*d`3X=  
  { Z]k@pR !  
    Left l; la 0:jO5  
Right r; DOkuT/+  
public : 6iEg]FI  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} {o*$|4q4  
^AOJ^@H^>  
template < typename T > e8(Qx3T?b  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .Xe_Gp"x  
      { P;'ZdZ(SLu  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); /!p}H'jl  
    } .~rg#*]^  
{36N=A  
    template < typename T1, typename T2 > 4N7|LxNNl_  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {KEmGHC4R  
      { S-7C'dc  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); i;|I; 5tC  
    } /?TR_>  
} ; EaL>~: j  
(q}Li rR  
4mX?PKvbn  
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 3%Q9521  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ~>~qA0m"m  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) [io|qLr}\  
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。 EUV8H}d5  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ,]n~j-X  
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。。。  AKk&  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 JZ:yPvJ  
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) +.|RH  
下面是修改过的unary_op X2:23j<  
=1 S%E  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 6mIK[Qnp  
class unary_op {5d 5Y%&  
  { DpT$19Q+  
Left l; puMb B9)  
  @^ m0>H  
public : ?Drq!?3PDc  
.`v%9-5v  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ~$"2,&  
'lu3BQvfh  
template < typename T > L2~'Z'q  
  struct result_1 &,{YfAxQ`  
  { U)aftH *Pk  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; S)4p'cUwq  
} ; @_#\qGY  
>V]9<*c  
template < typename T1, typename T2 > B##X94aTT  
  struct result_2 Nv6"c<(L=  
  { be5N{lPT@;  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ijzwct#.  
} ; %:;g|PC  
6CW5ay_,  
template < typename T1, typename T2 > r`h".=oD  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1)z Xv  
  { ?.H]Y&XF  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); f:J-X~T_f  
} i27)c)\BM  
3T4HX|rC  
template < typename T > Zzz94`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const VYO1qj  
  { PB8g4-?p6  
  return OpClass::execute(lt(t)); {>~9?Xwh   
} g-"GZi  
L/] (pXEp  
} ; af9KtX+  
> TBXT+  
[;sTl~gC  
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 cY kb3(  
好啦,现在才真正完美了。 yO!M$aOn/  
现在在picker里面就可以这么添加了: #Nco|v  
/wt7KL- I  
template < typename Right > |g!d[ct]  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const =+ >>l0=_v  
  {  [)~1Lu  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 7C,giCYU  
} 6o(IL-0]c  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 '=#fELMW  
-57~7 <N  
*L$_80  
nw%`CnzT  
LyWY\K a  
十. bind } e+`Kxy  
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%MdJ D>  
先来分析一下一段例子 |('o g*$  
Yv@n$W`:  
LbRQjwc]W  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 9q_{_%G%  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 PM#3N2?|E  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 fi%i 2Wy  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 gBcs  
我们来写个简单的。 2b^Fz0 w4  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 2Ki_d  
对于函数对象类的版本: X~D[CwA|`  
LR>s2zu-  
template < typename Func > >Bf3X&uS  
struct functor_trait LSJ.pBl\X  
  { ?Y,^Moc:  
typedef typename Func::result_type result_type; NLG\*mQ  
} ; Y_+#|]=$B  
对于无参数函数的版本: :=ek~s.UV  
jga\Ry=nw  
template < typename Ret > yxp,)os:  
struct functor_trait < Ret ( * )() > M>p<1`t-&  
  { Hcu!bOQ  
typedef Ret result_type; _O uNX.yrG  
} ; 3-{BXht)  
对于单参数函数的版本: 2J&~b8:  
nM2<u[{gF  
template < typename Ret, typename V1 > ka\{?:r,8  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 0 h!Du|?  
  { #YE?&5t  
typedef Ret result_type; \+O.vRc"M  
} ; ,mp<<%{u  
对于双参数函数的版本: QDQ"Sc06  
/u4RZ|&as  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 'A7!@hVy  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > L4m Vk  
  { 9>S)*lU&s  
typedef Ret result_type; CMW4Zqau*  
} ; ~. vridH  
等等。。。 W?.469yy  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ya8p 4N{_  
+yWD>PY(  
template < typename Func > T3{~f  
struct func_return }]o8}$&(  
  { 3u/JcU-<  
template < typename T > s"`~Xnf  
  struct result_1 fOHbgnL>  
  { c.IUqin  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; & mOn]  
} ; [q2:d^_FA  
jL\j$'KC  
template < typename T1, typename T2 > ITw *m3  
  struct result_2 )-)rL@s.  
  { u_^mN9h  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; I0 ~'z f  
} ; $45|^.b  
} ; cj>UxU][eS  
M=liG+d  
F(ydqgH~a  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 qhxMO[f  
*gwlW/%Fz  
template < typename Func, typename aPicker > Ur xiaE  
class binder_1 6U*CR=4  
  { bQautRW  
Func fn; =SLG N`m3  
aPicker pk; K`K v.4  
public : ~-A"j\gi"  
e^O:I  
template < typename T > ,yGbMOV  
  struct result_1 $UH:r  
  { DH?n~qKpC  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; }( F:U#  
} ; ]!{S2x&"  
*ai~!TR  
template < typename T1, typename T2 > $^iio@SW{  
  struct result_2 %jjPs .  
  { ) 1AAL0F\B  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Pb'(Y  
} ; 00 x -  
>g{&Qx`&  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} xkDK5&V  
(SRY(q  
template < typename T > ^_ch%3}Im  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Q[#}Oh6$  
  { e|{R2z"^  
  return fn(pk(t)); (Y)2[j  
} XZKlE F?  
template < typename T1, typename T2 > We{@0K/O  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;-VZVp}Y  
  { 5bt>MoKxv  
  return fn(pk(t1, t2)); m:h6J''<Z*  
} cZBXH*-M!  
} ; _!o8s%9be  
%N-aLw\  
Z>`\$1CI  
一目了然不是么? m*]`/:/X[  
最后实现bind u"qVT9C$=  
vT Eq T  
9PKXQp  
template < typename Func, typename aPicker > F~6]II  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) d/9YtG%q  
  { d2UidDU5qa  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); YjDQ`f/  
} Eto"B"  
Sh!c]r>\Q  
2个以上参数的bind可以同理实现。 INr1bAe$  
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。 aPelt`  
:o8`2Z*g  
十一. phoenix >"2jCR$/  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: /iO"4%v  
7=Muq]j2  
for_each(v.begin(), v.end(), k";dK*hD,  
( 72Bc0Wg  
do_ 4u iq'-  
[ eV*QUjS~  
  cout << _1 <<   " , " 3`reXms*{  
] z]N#.utQ  
.while_( -- _1), mvjx &+q  
cout << var( " \n " ) bpBn3f`?*  
) +=J $:/&U  
); s@{82}f~  
v,}C~L3  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: W5Z-s.o  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor Hes!uy  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 E'\gd7t ;  
那么我们就照着这个思路来实现吧: G{: B'08  
r:V bjmL  
^)9/Wz _x  
template < typename Cond, typename Actor > :'bZ:J>f  
class do_while &$|~",  
  { #|E#Rkw!  
Cond cd; vy~6]hH  
Actor act; 7Y@]o=DIc  
public : R_G2C@y*  
template < typename T > enPtW  
  struct result_1 {oY"CZ2  
  { '|]}f}Go  
  typedef int result_type; 0\!Bh^++1  
} ; "}_ J"%  
T2rwK2  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} S=P}Jpq?Y;  
PV,Z@qm@^  
template < typename T > UhW{KIW  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {BlTLAKm  
  { k+{~#@  
  do D-@6 hWh~  
    { m)6 6g]F+  
  act(t); h:bx0:O"  
  } 5)f 'wVe  
  while (cd(t)); \ R}I4'  
  return   0 ; 9K}DmS  
} iyCH)MA  
} ; xytWE:=  
m>Wt'Cc  
4}D&=0IZ  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). H%n/;DW  
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。 =?Ry,^=b  
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。 aT2%Az@j  
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。 0* x ?rO?  
下面就是产生这个functor的类: 1 sza\pR<  
2A  
o!h::j0,~  
template < typename Actor > ~uY5~Qs9G  
class do_while_actor SLP $|E;  
  { Z .`+IN(>E  
Actor act; rYPuo  
public : 3U?gw!M>  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} JqLPJUr  
=Cf@!wZ^  
template < typename Cond > Se??E+aX  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; IH*G7;  
} ; n=rmf*,?  
eY Rd#w  
g[b;1$  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 1| WDbk  
最后,是那个do_ # .&t'"u  
D'g@B.fXd  
H RahBTd(z  
class do_while_invoker P<1&kUZL  
  {  w D  
public : ?aaYka]  
template < typename Actor > p/ZgzHyF  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const l;z+E_sQ  
  { p*$=EomY  
  return do_while_actor < Actor > (act);  iU{\a,  
} Ktuv a3=>N  
} do_; Xa}y.qH  
sAX4giaLD  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? "5,Cy3  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 t P' ._0n0  
最后来说说怎么处理break和continue =v! 8i  
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。 v>hc\H1P  
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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