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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 0Jr< >7Q1  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 &D#v0!e~x  
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, duCm+4,.  
l?~h_8&fT  
6G],t)<A'-  
:nt%z0_  
  class filler 3-D!ZS&  
  { =%p{ " <  
public : Ycwb1e#  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} o hCPNm  
} ; <[bDNe["?  
>Ko )Z&j9W  
{JJ`|*H$_  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: *(rE<  
C Qebb:y  
|%}?*|-  
4=Zlsp  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); N INiX(  
F)G#\r  
#0c`"2t&M  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 FW4 hqgE@  
aum,bm/0J  
ia[wVxd  
]F~5l?4u#  
二. 战前分析 Gmb57z&:  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 t +_G%tv  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 6~s,j({^  
~+F: QrXcI  
{mDaK&]Oh  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); +Muyp]_  
  /* --------------------------------------------- */ ;&!l2UB%  
vector < int *> vp( 10 ); ~oI49Q&{  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); /zWWUl`:  
/* --------------------------------------------- */ +-"#GL~cC  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); = N#WwNC  
/* --------------------------------------------- */ zV]0S o  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); pP#?|  
  /* --------------------------------------------- */ g6farLBF  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' );  O>3'ylBQ  
/* --------------------------------------------- */  7)T+!>  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); b#M<b.R)  
*QVE>{  
Am0$UeSZ  
T]xGE   
看了之后,我们可以思考一些问题: 6!$S1z#wM  
1._1, _2是什么? bu.36\78  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。  ;"3Mm$  
2._1 = 1是在做什么? .&Z Vy{uP  
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。 {:Q2Itsy  
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。 @l8?\^N  
[q z6_WOo  
Dj|S  
三. 动工 I4hr5M3  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: jy?^an}#h  
n F-FoO98  
Z6=!}a%  
/H)g<YA  
template < typename T > iw{n|&Y#`  
class assignment cA*%K[9  
  { {MS&t09Wh  
T value; P+/L, u  
public : gSC@uf  
assignment( const T & v) : value(v) {} Pzqgg43Xf  
template < typename T2 > Z`W.(gua  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ;KhYh S(q  
} ; -nW{$&5AF  
lbPxZ'YO#  
TcC=_je460  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 9#p^Z)[)-  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment _FV.}%W<u  
Rm RV8 WJ6  
;r y{cq  
H|^4e   
  class holder +SJ aE] $  
  { %[0"[<1a  
public : #yqcUbJY0R  
template < typename T > bY<"$);s  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const jC oZm(bi  
  { M;E&@[5  
  return assignment < T > (t); I9MI}0}7  
} %nIjRmqM~  
} ; oeIS&O.K  
M]W4S4&Y=  
YcI]_[  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 5Ql6?U HD  
<[q)2 5RL  
  static holder _1;  4@5<B  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 X>CYKRtb  
k4@GjO1"$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); (X8N?tJ  
而不用手动写一个函数对象。 L]V K9qB  
 }N[sydL  
)*uI/E  
r'8e"pTi  
四. 问题分析 3S,pd0;  
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。 ex['{|a{  
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。 kSDV#8 uZ  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 `XD$1>  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 q<1@ut  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 K,RIa0)  
6hZhD1lDG^  
五. 问题1:一致性 cr!I"kTgD  
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?| QEVjXJOt0  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。  A=,m  
YP6+o#==  
struct holder ugCc&~`  
  { ovHbs^H%  
  // !xlVyt5e  
  template < typename T > ILQg@J l  
T &   operator ()( const T & r) const n"pADTaB  
  { us]ah~U6A  
  return (T & )r; xj}N;FWo  
} ED6H  
} ; Q.N^1?(>k  
WgIVhj  
这样的话assignment也必须相应改动: a}fW3+>  
<sTa Xaq?  
template < typename Left, typename Right > T4UY%E!0  
class assignment Cr&ua|%F  
  { h m"B kOA  
Left l; mMMu'N  
Right r; 464Z0C  
public : n_!&Wr^CX  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} bi5'-.B  
template < typename T2 > u&<LW4  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } iZ58;`  
} ; l"- D@]"  
5E%W;$3Pb  
同时,holder的operator=也需要改动: HiWZ?G  
:\>UZ9h #  
template < typename T > 5p~Z-kU&  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const B<o i,S  
  { tpVtbh1)u  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ]6nF>C-C  
} }vL[N~5\  
=?}'\ >G "  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 )FB)ZK;  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 4Qw!YI#40$  
Jn&(v"_  
return l(rhs) = r; )&w\9}B:  
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。 ^!}lA9\gY  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: )~J/,\  
&K7g8x"x.  
template < typename Tp > vEb~QX0~  
class constant_t rg $71Ir  
  { {c$W-t):U|  
  const Tp t;  $% jV%k  
public : M_PL{  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} d BJM?/  
template < typename T > 3:C *'@  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const MXhS\vF#m  
  { 9|go`^*.  
  return t; I[R?j?$}>  
} E{FNsa  
} ; 'Hq}h)`  
gK PV*  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 xNx!2MrR;  
下面就可以修改holder的operator=了 *BF1 Sso  
2^juLXc|R  
template < typename T > 3U}z?gP[  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const CfVz'  
  { lUp 7#q  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); :gR`rc!  
} `=.{i}V  
`aC#s3[  
同时也要修改assignment的operator() 4iKT  
co;2s-X  
template < typename T2 > \=QG6&_  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } SY)o<MD  
现在代码看起来就很一致了。 ;mMn-+3<  
C|>#|5XaF  
六. 问题2:链式操作 %xY'v$ %  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 F:\y#U6"J  
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。 tvg7mU]l  
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。 Yu8WmX,[  
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。 ;A|6&~E0G  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct <|.M]]}j  
kQj8;LU  
template < typename T > H6~QSe0l  
struct result_1 alq>|,\x  
  { I5-/K VWb  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; C[[z3tn  
} ; q-uYfXZ{j  
y(q1~73s  
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: 7qs[t7-h?  
,,i;6q_f  
template < typename T > WjA)0HL(  
struct   ref b]J_R"}  
  { &"d4J?io`  
typedef T & reference; LDbo  
} ; ]ao]?=q C  
template < typename T > \ii^F?+b  
struct   ref < T &> x*_c'\F|  
  { )EO$JwQ  
typedef T & reference; 4YdmG.CU  
} ; /423!g0Q  
:CV&WP  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: u|Db%)[  
2Qn%p[#n  
template < typename T > `B^?Za,xN  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const VD1*br^,  
  { KC  
  return l(t) = r(t); ^*Ca+22xO  
} af> i  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 YH E7`\l  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Qs~;?BH&  
AN^;~m^  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 K}Aaflq  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: (=7e~'DC  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ZZ4W?);;  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 m+1MoeR  
最后的布局是: ^d!-IL_  
                Add fa$ Fo(.  
              /   \ {At1]>  
            Divide   5 ]2v31'  
            /   \ W~gFY#w  
          _1     3 =_TCtH  
似乎一切都解决了?不。 f^nogw<z!  
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。 iS02uVmBZ  
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。 Mq6"7L  
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: ~uV.jh  
G`w7dn;&  
template < typename Right > Tl9_Wi  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const {Rbc  
Right & rt) const Ll&Y_Ry  
  { }"_S;[{d  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); %vMi kibI  
} YsLEbue   
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 #K  ]k  
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。 / EWF0XV!  
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。 #O G_O I  
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。 1!,lI?j,  
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。 HSyohP87  
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? }>SHTHVye  
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: WtdWD_\%Y\  
;c~6^s`2  
template < class Action > %1xo|6hm-  
class picker : public Action tTC[^Dji  
  { b[H& vp  
public : 8r+R~{  
picker( const Action & act) : Action(act) {} , Lhgv1  
  // all the operator overloaded wS8qua  
} ; nIXq2TzJ  
RaG-9gujI  
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。 YW}1Mf=_  
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: z[V|W  
.LdLm991,Y  
template < typename Right > kE/>Ys@w  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const C S+6!F]  
  { *h$Dh5%P  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); .~C*7_  
} |VTm5.23  
f |aO9w   
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > / [:@j+n\  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 7@MVInV9  
oO!@s`  
template < typename T >   struct picker_maker YP+0 uZ[g  
  { vlx wt~  
typedef picker < constant_t < T >   > result; O Y/QA  
} ; ss |<\DE+  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > omY%sQ{)  
  { <(;"L<?D<C  
typedef picker < T > result; ;,4Z5+  
} ; Rm"lRkY4I[  
Q:lSKf  
下面总的结构就有了: wvsTP32]  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 iiKFV>;t/  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 (lT H EiX  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 :,6dW?mun6  
至此链式操作完美实现。 bvs0y7M='  
,??xW{* |  
r(0I>|u  
七. 问题3 Pa%XLn'5  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 , )u}8ty3j  
NZmmO )p4  
template < typename T1, typename T2 > -Z)$].~|t  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d8/lEmv[  
  { \snbU'lfP  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 5fSDdaO  
} ok2$ p  
{b8!YbG  
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: !G Z2|~f9  
tihb38gE  
template < typename T1, typename T2 > + .mIC:9  
struct result_2 ,H[-.}OO  
  { l&^9<th  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; e*:[#LJ]C  
} ; :$j!e#?=  
0q>f x  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? .9S  
这个差事就留给了holder自己。 &X9#{:l=  
    n +`(R]Q  
[p_R?2uT  
template < int Order > G]=U=9ZI  
class holder; = r_&R#~GT  
template <> #$e~ o}(r  
class holder < 1 > &B/cy<;y,  
  { Zj[Bm\ 8  
public : v$owG-_><  
template < typename T > rX{QgyY&  
  struct result_1 2u~0B +)K/  
  { *B#<5<T  
  typedef T & result; Hvnak{5  
} ; Yono8M;9*  
template < typename T1, typename T2 > 2sk^A ly  
  struct result_2 Cx} Yp-  
  { oy;N3  
  typedef T1 & result; WIQt5=-  
} ; 69`9!heu  
template < typename T > H7H'0C  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Gg{@]9  
  { 4;7<)&#h  
  return (T & )r; >8#(GXnSt  
} o.Mb~8Yu  
template < typename T1, typename T2 > ec)G~?FH  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const I,l%6oPa  
  { \4bma<~a  
  return (T1 & )r1; 0 jVuF l  
} ?k<wI)JR  
} ; GmcxN<  
 N_=7  
template <> Wu2#r\  
class holder < 2 > T=A7f6`  
  { LrsP4G  
public : `Z{; c  
template < typename T > :2 n5;fp  
  struct result_1 r%&hiobMYs  
  { sYYg5vL9  
  typedef T & result; BT2[@qH|qF  
} ; +wY3E*hU  
template < typename T1, typename T2 > }^pnwo9vV  
  struct result_2 .[+8D=  
  { OV;Ho  
  typedef T2 & result; X6N^<Z$  
} ;  4O[5,  
template < typename T > k(3 s^B  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const uY5f mM9  
  { aL-V9y  
  return (T & )r; D@"q2 !  
} a`~$6 "v  
template < typename T1, typename T2 > 'lHtz ~[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const OE}L})"  
  { 49 fs$wr@  
  return (T2 & )r2; <Lyz7R6  
} |*Z'WUv  
} ; |/]bpG'z  
qV@xEgW#r  
F'C]OMBE  
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> >。 Yu9Ccj`  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: g5M-Vu  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: |2 g }i\  
Z@t).$  
return l(i, j) = r(i, j); }u5 Mexs  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) z,P:i$  
`Rm2G  
  return ( int & )i; [A yq%MA  
  return ( int & )j; P=KOw;bs  
最后执行i = j; L_<&oq  
可见,参数被正确的选择了。 }zlvs a+  
3 ^{U:"N0  
VrQw;-rQ  
W a2V Z  
$kZ,uvKN  
八. 中期总结 :c!7rh7O  
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: kD >|e<}\  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 SdnqM`uFo  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 aS'G&(_  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor rw ^^12)  
:uu\q7@'  
1k-^LdDj  
nm*1JA.:  
{S~2m2up0L  
[77]0V7  
九. 简化 =uKK{\+|Y  
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。 RRV@nDf   
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 rfXM*h  
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: HqcXP2  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 KynQ <I/  
  +-*/&|^等 8W[QV  
2. 返回引用。 B5=L</Aj  
  =,各种复合赋值等 O)\xElu  
3. 返回固定类型。 [LjYLm%<  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) (|(Y;%>-v  
4. 原样返回。 `5O<U~'d  
  operator, [B+ o4+K3  
5. 返回解引用的类型。 u17Da9@;  
  operator*(单目) _@F4s   
6. 返回地址。 /(W{`  
  operator&(单目) !CPv{c`|qg  
7. 下表访问返回类型。 l.;y`cs  
  operator[] Nr:%oD_G*  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 i._d^lR\t  
  operator<<和operator>> K{x<zv&,  
M GN*i9CE  
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。 [<1i[\^  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: '+f!(teLz  
'gI58#v  
template < typename Left > t=xO12Z  
struct value_return !`=r('l  
  { G?<L{J2"Q  
template < typename T > 3|/ ;`KfQ  
  struct result_1 jdXkU  
  { ;s9!ra:3  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; X'7 T"5!  
} ; cK@O)Ko}  
bsP:tFw>  
template < typename T1, typename T2 > 0=t_ a]+  
  struct result_2 AH`tkPd  
  { I"Ju3o?u  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; uLe+1`Y5Ux  
} ; dbB2/RI  
} ; hy W4=  
4JU#3  
A>R ^iu  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 43,- t_jV  
K*7*`6iU  
下面我们来剥离functor中的operator() 5\:#-IYJ  
首先operator里面的代码全是下面的形式: rouD"cy  
e%wbUr]c2  
return l(t) op r(t) [EB2o.E sO  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) B?#@<2*=L  
return op l(t) v@Otp  
return op l(t1, t2) )K8JDP  
return l(t) op ir \d8.  
return l(t1, t2) op ln3x1^!  
return l(t)[r(t)] (0Hhn2JA  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] _L%/NXu,  
~ Z%>N  
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: A`#5pGR  
单目: return f(l(t), r(t)); *Ty>-aS1  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); CSt6}_c!  
双目: return f(l(t)); 1V FAfv%}  
return f(l(t1, t2)); m4>v S  
下面就是f的实现,以operator/为例 +&(sZFW5o  
b[e+(X  
struct meta_divide I/XVo2Ee  
  { G1$DV Go  
template < typename T1, typename T2 > ZZ[5Z =te?  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) <%qbU-  
  { 9#O"^.Z !  
  return t1 / t2; "%,zB_ng\<  
} J\m7U  
} ; m[ifcDZ(e  
;,Lq*x2s  
这个工作可以让宏来做: h8pc<t\6  
hCW8(Zt  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ @ mt v2P`  
template < typename T1, typename T2 > \ B quyPG"  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; KhXW5hS1  
以后可以直接用 X+P3a/T  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ;2#7"a^  
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 :S~XE  
(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。。。) @HIC i]  
N@tzYD|hA  
/vsQ <t;~  
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*a`qU   
`=q)-y_C  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > +SUQRDF@i  
class unary_op : public Rettype Yw?%>L  
  { JfKl=vg  
    Left l; 0sV;TQt+f  
public : rb`C:#j{J  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} e-UPu%'  
qI8{JcFx:  
template < typename T > xCoQ>.4p  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]%>;R^HY  
      { o] )qv~o)  
      return FuncType::execute(l(t)); VNXB7#ry  
    } @105 @9F  
CIO&VK  
    template < typename T1, typename T2 > `lcpUWn  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ZuBVq  
      { @B+  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); D$#=;H ,  
    } ~l{CUQU  
} ; 1xT^ ,e6  
Rqvm%sAi  
J]fjg%C2m  
同样还可以申明一个binary_op ?%oPWmj}  
W?XvVPB  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > QVzLf+R~  
class binary_op : public Rettype 7Py8!  
  { ) ae/+Q8  
    Left l; ]9;WM.  
Right r; N9,n/t  
public : Y,>])R[4  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} l#]Z?zW.  
;v8,r#4  
template < typename T > /+02 BP  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 'T+3tGCy+  
      { P(A%z2Ql  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); O3Ks|%1  
    } (MJu3t @  
=_.Zv  
    template < typename T1, typename T2 > E$smr\  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jr~76  
      { !C#q  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 8h;1(S)*Z  
    } S`"IM?  
} ; 0~an\4nh  
gt}/C4|  
)Bd+jli|s  
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 QJOP*<O  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 G} }oeS  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ?$=N!>P#  
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'#l<9B  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! }{]{`\  
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。。。 $zxCv7  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 U/0NN>V  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) "QGP]F  
下面是修改过的unary_op fv<($[0  
f8'&(-  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 9Z7o?S";  
class unary_op KWN0$*4  
  { ke)3*.Y%C  
Left l; "o=h /q5&  
  %"+FN2nbm  
public : jf.ikxm  
D@O '8  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 8l;0)`PU  
;'2y6"\Y  
template < typename T > s^3t18m&1  
  struct result_1 gt{ei)2b  
  { TZ-n)rC)v  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; B\Rq0N]' M  
} ; ]'2p"A0U  
IxgnZX4N  
template < typename T1, typename T2 > K6!`b( v#  
  struct result_2 BC!l)2  
  { f85j?Jm  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; stoBjDS  
} ; z\fD}`^8  
|MTgKEsn  
template < typename T1, typename T2 > uR@\/6!@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tty 6  
  { M(?|$$   
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); .t7D/_  
} HT kce,dQ  
/EKfL\3  
template < typename T > Dzc 4J66  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~''qd\.f$  
  {  X-~Q  
  return OpClass::execute(lt(t)); ^'v6 ,*:4  
} o"QpV >x  
j!m~ :D  
} ; wF3mQ_hv:@  
NjsP"  
^vsOlA(4  
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 P,D >gxl  
好啦,现在才真正完美了。 *w> /vu  
现在在picker里面就可以这么添加了: BjOrQAO  
83;1L:}`  
template < typename Right > e`#Gq0}8  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const nV"[WngN  
  { 5 BcuLRId:  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); fIWQ+E  
} p*NC nD*  
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。 *.voN[$~  
q`9~F4\  
-+Quw2465^  
`C_#EU-  
98o;_tU'  
十. bind G?>~w[#mQR  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 }wj*^>*  
先来分析一下一段例子 )k29mqa`  
kD MS7y<s  
( 9dV%#G\  
int foo( int x, int y) { return x - y;} v`x~O+  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ^/Gjk  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Mk,8v],-Tj  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 kDO6:sjR7  
我们来写个简单的。 fbo64$!hZ  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: `acorfpi  
对于函数对象类的版本: :qgdn,Me  
6TPcG dZ  
template < typename Func > ,FS iE\  
struct functor_trait SuGlNp>#qm  
  { A(;J  
typedef typename Func::result_type result_type; bs%]xf ~D;  
} ; 69yTGUG3  
对于无参数函数的版本: '{6`n5:e  
Wu.od|t0  
template < typename Ret > If!0w ;h  
struct functor_trait < Ret ( * )() > =p&6A^  
  { Er{[83  
typedef Ret result_type; CdTmL{Y1  
} ; `2r21rVntf  
对于单参数函数的版本: B;W=61d  
e/@udau  
template < typename Ret, typename V1 > Yn1U@!  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > !jYV,:'  
  { <uv{/L b  
typedef Ret result_type; )-9|3`  
} ; uVOpg]8d  
对于双参数函数的版本: ZpI_/  
 _%i|*  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ] ^  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > D8[&}D4  
  { ?ADk`ts~,}  
typedef Ret result_type; 1T}|c;fc  
} ; B;1wnKdj  
等等。。。 uz'beE  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 1`2lTkg  
hn!$?Vo.  
template < typename Func > r \=p.cw<  
struct func_return y7,~7f!N2  
  { >]C;sP  
template < typename T > -! ;vX @  
  struct result_1 @@ ZcW<Y"  
  { :MJBbrV ,  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; / HaS.  
} ; :p8JO:g9  
?7a< V+V:  
template < typename T1, typename T2 > C .YtjLQP$  
  struct result_2  ] mP-HFl  
  { Q&M(wnl5  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; /0SPRf}p  
} ; |U7{!yy%MF  
} ; 3P-#NL  
' P-K}Y  
9iS3.LCfX  
最后一个单参数binder就很容易写出来了  pLyX9C  
$8_*LR$  
template < typename Func, typename aPicker > hc0VS3 k)  
class binder_1 fCEd :Kr  
  { _}JygOew  
Func fn; TTy1a:V  
aPicker pk; z$;%SYI  
public : lD C74g  
w2$HP/90j  
template < typename T > ?kS5=&<  
  struct result_1 hb? |fi  
  { `5GJ,*{z  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; uLL#(bhDr  
} ; Tb{,WUJg2  
UbQeN  
template < typename T1, typename T2 > WWE?U-o  
  struct result_2 vO4 &ZQ>6  
  { kO2im+y  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Oa@X! \  
} ; dWm[#,Q?  
!4oYQB  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} #axRg=d?K  
|'KNR]: N  
template < typename T > `L9o !OsQ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [$H8?J   
  { SB  \ptF  
  return fn(pk(t)); ]]`+aF0  
} dm,bZHo  
template < typename T1, typename T2 > qRB%G<H  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const aG=Y 6j G  
  { VQo7 se1P  
  return fn(pk(t1, t2)); 7c;59$2(  
} ;\#u19  
} ; %o{vD&7\  
\ 2".Kb@=  
2 ] 4R`[#  
一目了然不是么? Po^2+s(fY  
最后实现bind n\cP17dr  
88G[XkL$2  
OWq~BZ{  
template < typename Func, typename aPicker > `yC R.3+  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) eJy@N  
  { IOmIkx&`GP  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 4>5%SzZT\3  
} -,5g cD  
K5 w22L^=+  
2个以上参数的bind可以同理实现。 %LVk%kz  
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。 v3]q2*`G#  
Ir}&|"~H  
十一. phoenix j83p[qR7o  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: G_AAE#r`  
possM'vC  
for_each(v.begin(), v.end(), 5'z&kl0"S  
( N8nyTPw  
do_ #Q$4EQB  
[ {[Yv@CpN  
  cout << _1 <<   " , " yY&(?6\{<<  
] 3q1O:b^eo  
.while_( -- _1), 93'%aSDI%  
cout << var( " \n " ) h+*  
) Q&F@[k  
); $6'xRUx X  
W tzV|e,  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: b]Z@zS<8  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ~$Mp>ZB2W  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 y*7ht{B  
那么我们就照着这个思路来实现吧: :fj}J)9'xW  
; 9'*w=V  
UT^t7MY#O  
template < typename Cond, typename Actor > 3'.OghI  
class do_while hw1ZTD:Y  
  { jN*A"m  
Cond cd; (U7%Z<  
Actor act; jR/X}XQtY  
public : G&Cl:CtC  
template < typename T > N?pD"re)6  
  struct result_1 oW/&X5  
  { xH' H! 8  
  typedef int result_type; slPFDBx  
} ; Pq_Il9  
4Y)3<=kDG  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} k| jC c  
D#k>.)g  
template < typename T > Ws1<Jt3/."  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Jk1U p2#B  
  { 2nEj X\BY  
  do FlkAo]  
    { J'7){C"G$  
  act(t); dmF<J>[  
  } c/x(v=LW  
  while (cd(t)); $[|8bE  
  return   0 ; "0/OpT7h7  
} [tBIABr  
} ; tDi=T]-bt  
%9zcc)cP  
H}}t )H  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). #Xn#e  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 x?j&Jn_@w  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 eg,S(;VEt  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 l YZHM,"  
下面就是产生这个functor的类: > ZNL pJQ  
f0^s*V+  
c}{e,t  
template < typename Actor > tHu8|JrH+  
class do_while_actor &[s^`e  
  { >?tcL *  
Actor act; 6%yr>BFtVV  
public : ]XP[tLY Y  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}  vG  
=)bZSb"<"  
template < typename Cond > z_Qw's  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; |H@M-  
} ; ]#*@<T*[  
rgP$\xn-  
h]zx7zt-  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ?]7ITF  
最后,是那个do_  6f{c  
eFeeloH?e*  
`i.f4]r  
class do_while_invoker =a {Z7W  
  { }`h}h<B(  
public : gB0)ec 0  
template < typename Actor > :#gz)r  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const OOv"h\,  
  { *v 8 ]99N  
  return do_while_actor < Actor > (act); -J[D:P.Z  
} a.Mp1W  
} do_; G;^iwxzhO  
Cu`ZgK LQ  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Xz5=fj&  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 VyI%^S ]sS  
最后来说说怎么处理break和continue %WO;WxG8^  
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。 YqDw*S{  
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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