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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda znPh7{|<  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 vj 344B  
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, sei2\l8q  
I{r*Y9  
GmaNi  
+iFt)  
  class filler 9X%: ){  
  { 1_#;+S  
public : ?Pp*BB,*y  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} H17I" 5N  
} ; q*|Alrm  
c{_JPy  
fU?#^Lg  
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: 5OtdB'UITd  
@4D{lb"{  
g2m* Q%  
aK95&Jyw&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); oI[rxr  
-4sKB>b  
]K*R[  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 jx}'M$TA  
:i4(cap&}F  
<Q/)SN6_E  
L!zdrCM  
二. 战前分析 -l57!s~V  
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。 !C05;x8{  
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 "n` z`{<n  
;Tp9)UP)  
 +:-xV  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); _1qR1< V  
  /* --------------------------------------------- */ )=d)j^ t9  
vector < int *> vp( 10 ); J  sz=5`  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Wp8>Gfb2  
/* --------------------------------------------- */ SFd_k9  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); q%e'WMG~n  
/* --------------------------------------------- */ }Le]qoW['  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); VGD~) z57  
  /* --------------------------------------------- */ 3PZ(Kn<  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); < $e#o H  
/* --------------------------------------------- */ |cY,@X,X6  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); @4T   
=<3HOOC  
5rB>)p05[  
n|&=6hiI  
看了之后,我们可以思考一些问题: qz]qG=wmL  
1._1, _2是什么? '(3 QyCD  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 <I34@;R c  
2._1 = 1是在做什么? XV]xym~  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 5%WAnh  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 sV,Yz3E<u$  
# euG$(  
UTKyPCfj  
三. 动工 UHvA43  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 'LPyh ;!f  
m\XsU?SuX  
+5*bU1}O  
mI,lW|/l,  
template < typename T > CO@G%1#  
class assignment hZ*vk  
  { }k-8PG =  
T value; \^" Vqx  
public : r YKGX?y  
assignment( const T & v) : value(v) {} ydYsmTr  
template < typename T2 > 9)W3\I>U-  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } p4f9v:b[  
} ; tUx H 6IS  
81:%Z&?vRl  
A)"L+Yu5  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 EGt 50  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment fm-m?=  
G)I` M4}*n  
x;yvv3-$  
ptT-{vG  
  class holder 5s3QN{h8  
  { Eej Lso#\  
public : LJ~#0Zu?  
template < typename T > ]-X6Cl  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const T,9q~*"  
  { 07:V[@'  
  return assignment < T > (t); }p*|8$#x"  
} mW'3yM  
} ; }Mt)57rU  
qH4|k 2Lm  
P1rjF:x[*  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 3#t#NW*e  
Wjl2S+Cc  
  static holder _1; i;9X_?QF  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ; &6 {c  
lH=|Qu  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); VBi gUK4  
而不用手动写一个函数对象。 (+(@P*c1  
vq(#Ih2  
*/IiL%g4u  
0}e?hbF%U  
四. 问题分析 M;y*`<x  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 aBReIK o  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 gyAJ#N|  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 2T+-[}*  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Jg=!GU/::  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 o+=wQ$"tP  
_*e_? ]G-  
五. 问题1:一致性 i#b/.oa  
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?| 3,q?WH%_  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 7\%JJw6h  
xgcJEox!  
struct holder lj}3TbM  
  { _-({MX[3k<  
  // n?cC]k;P~  
  template < typename T > Z}!'fX."  
T &   operator ()( const T & r) const  ,==_u  
  { o]&q'>Rf  
  return (T & )r; ^,I2 @OS  
} <!RkkU& 6  
} ; }~zDcj_  
(4 ZeyG@  
这样的话assignment也必须相应改动:  Ll; v[Y  
9#U]?^DJ@  
template < typename Left, typename Right > o%~fJx:]y  
class assignment VB*c1i  
  { #d$z W4ur2  
Left l; R q@|o5O  
Right r; Ty&1R?  
public : k"cMAu.  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} `ZEFH7P  
template < typename T2 > 5&Yt=)c\  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } h#4n  
} ; E{ c+`>CY  
lgiKNZgB?  
同时,holder的operator=也需要改动: `Z,WKus  
sG#Os  
template < typename T > g^A^@~M  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ?P[:,0_  
  { /~'C!so[v  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); qc,EazmU  
} ,H6P%  
j;}-x1R  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 5fk A?Ecqq  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 xL_QTj  
ib(|}7Je  
return l(rhs) = r; Wtu-g**KN  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 %%X/gvaJ  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: i5le0lM  
Te}gmt+#%  
template < typename Tp > bTeuOpp  
class constant_t =:g\I6'a  
  { yWZ_  
  const Tp t; 19GF%+L ,  
public : '{cND  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 5: gpynE|  
template < typename T > A7Y CSjB  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ?& :N|cltD  
  { PtuRXx  
  return t; &J/!D#  
} ~N9k8eT  
} ; STu(I\9  
JQbaD-  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 KF *F  
下面就可以修改holder的operator=了 HkRvcX 5  
RvA "ug.*  
template < typename T > bl!pKOY  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const r:o9:w:  
  { oVk!C a  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); |+8rYIms`  
} ).,twf58  
n,2p)#?  
同时也要修改assignment的operator() k2->Z);X  
4S>#>(n7=  
template < typename T2 > ,~$sJ2 g7  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } a{7*um  
现在代码看起来就很一致了。 u=@zYA(  
<^;~8:0]  
六. 问题2:链式操作 qYe`</  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 FB?V<x  
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。 D`41\#ti  
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。 p\~ a=  
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。 h] )&mFiE"  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct jm&[8ApW  
-[>J"l  
template < typename T > ec^{ez@`  
struct result_1 )qX.!&|I  
  { OFv-bb*YZ  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; L1` ^M  
} ; 'Eia=@  
oVUsI,8  
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: Pj56,qd>s  
1A;,"8kBd  
template < typename T > :O,,fJ<x.O  
struct   ref V=1yg24B<  
  { =dKk #*  
typedef T & reference; GdScYAC   
} ; _^eA1}3  
template < typename T > 'q/C: Yo  
struct   ref < T &> ~nj+" d]  
  { XkW@"pf&Fh  
typedef T & reference; qoph#\  
} ; 4,)QV_?  
9*"K+t:  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: RAEN  &M  
+N~{6*@uz,  
template < typename T > HF&d HD2f  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const .Xxxz Wyk  
  { h52+f  
  return l(t) = r(t); l~f9F`~'  
} (/> yfL]J  
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。 #N=_-  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 g*9&3ov  
EO",|V-  
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 )5<dmK@  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: JO87rG  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 3WfZzb+  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 8,CL>*A  
最后的布局是: (hY^E(D  
                Add %z @T /  
              /   \ s, #$o3  
            Divide   5 uxq#q1  
            /   \ FzBny[F  
          _1     3 eLyIQoW  
似乎一切都解决了?不。 ,*p(q/kJh~  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 pAEJ=Te  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 \\"CgH-  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: P}PMRAek  
+hWeN&A  
template < typename Right > >R/^[([;]  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const @ 6b;sv1W  
Right & rt) const .9!&x0;  
  { zWdz9;=_  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Hp fTuydU  
} 6z67%U*8r  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 RQn3y-N]  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 %cMayCaI!@  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 ;Y &2G'  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 69C ss'  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 <DdzDbgax  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? sy9YdPPE  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: fli7Ow?M~  
w?c~be$  
template < class Action > Fg^zz*e  
class picker : public Action `udZ =S"/L  
  { C_hIPMU=  
public : tbi(e49S  
picker( const Action & act) : Action(act) {} jM(!!A jpC  
  // all the operator overloaded -_Iuvw  
} ; n~&e>_;(.  
QjUojHz%Z  
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。 O[')[uo8s  
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: $2*&\/;-E!  
; >>/}Jw\  
template < typename Right > d e~3:  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const X1h*.reFAL  
  { 3qH`zYgh  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); +&TcTu#.`  
} %O&C\{J  
N6-bUM6%I  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > @sb00ad2q  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 b(gcnSzM2  
_^0)T@  
template < typename T >   struct picker_maker ,k3aeM~`%w  
  { o!t1EPJE*  
typedef picker < constant_t < T >   > result; A,#hYi=-,  
} ; O0<GFL$)&  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > \ 8X8N CM  
  { j~Xn\~*n  
typedef picker < T > result; 6MR S0{  
} ; ?rH=<#@  
]^\+B4  
下面总的结构就有了: _`Sz}Yk  
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。 7dU7cc  
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。 DK;/eZe  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 MtO p][i  
至此链式操作完美实现。 cB[.ET$  
YPq`su7m9  
pBu~($%d  
七. 问题3 KBFAV&  
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。 =1vVI Twl  
9wFQ<r  
template < typename T1, typename T2 > &hYjQ&n  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9qQFIw~S  
  {  qz:_T  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); B1Iq:5nmoS  
} jQ31u  
Vkb&' rXw+  
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: 7e"(]NC84  
G1'w50Yu  
template < typename T1, typename T2 > w65 $ R  
struct result_2 #B)`dA0a  
  { v+=_  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 7iKbd  
} ; :r/rByd'  
!<2*B^   
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? n%<.,(.(S  
这个差事就留给了holder自己。 fwQ%mU+  
    c(AjM9s  
E%-&!%_>D@  
template < int Order > U%45qCU  
class holder; (<.1o_Q-LU  
template <> VuZmX1x)N  
class holder < 1 > ix&hsNzD  
  { Aq|LeH  
public :  Phgn|  
template < typename T > I|O~F e.  
  struct result_1 Qzh:*O  
  { <$njU=YE&  
  typedef T & result; r%'2a+}D  
} ; g}qK$>EPS  
template < typename T1, typename T2 > a4: PufS  
  struct result_2 $ 9DZ5"  
  { >k\*NW  
  typedef T1 & result; "ej>1{3Y:=  
} ; h=4{.EegG&  
template < typename T > iQGoy@<R  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const FJL9x,%6  
  { .(1$Q6yG  
  return (T & )r; JrL/LGY  
} uV 6f~cQ  
template < typename T1, typename T2 > ld@f:Zali  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const >PGm}s_  
  { Q#g s)2  
  return (T1 & )r1; QX]tD4OH  
} WAdl@){  
} ; Y]gt86  
'b^:"\t'Rh  
template <> UU ,)z  
class holder < 2 > _RmE+Xg2  
  { M K[spV  
public : 8m*\"_S{  
template < typename T > eO9nn9lql  
  struct result_1 <s7{6n')  
  { ca-n:1  
  typedef T & result; r?+u}uH  
} ; 8\V-aow  
template < typename T1, typename T2 > ' R@<4Ib|  
  struct result_2 ,/ig8~u'c  
  { G[^G~U\+!  
  typedef T2 & result; EqmJXDm  
} ; 4*,q 1yK  
template < typename T > =J'?>-B  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const +8Px` v1L  
  { 7S7!  
  return (T & )r; `x#~ -  
} :cEe4a  
template < typename T1, typename T2 > %7@H7^s}9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ~R8yj(  
  { 7w$R-Y/E  
  return (T2 & )r2; .5ycO  
} >>8w(PdTn%  
} ; U+RPn?Q  
xq)/QR  
F@lpjW  
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> >。 ^MW%&&,BL  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: lG+ltCc$9  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ykeUS zz2  
4|L@oTzx  
return l(i, j) = r(i, j); iHn]yv3 #  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) W9Lg}[>:)  
Ny'v/+nQ  
  return ( int & )i; Cr%r<*s  
  return ( int & )j; *!/#39  
最后执行i = j; 79x9<,a)  
可见,参数被正确的选择了。 {4 d$]o0V  
O*v+<|0!l  
\@3  
`4q}D-'TF8  
B3t>M) 9  
八. 中期总结 b . j^US^  
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: ko>_@]Jb  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 x=#5\t9  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 PZR%8 m}]u  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor F.5b|&@  
z{0;%E  
^ks^9*'|j  
0Ida]H  
hF7mJ\  
<'_GQM`G  
九. 简化 J-<B*ot+lX  
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。 vaOL6=[#:g  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 8#u_+;,p  
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: hb8XBBKR  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 :+Ax3  
  +-*/&|^等 I=y j  
2. 返回引用。 51ebE`  
  =,各种复合赋值等 |I5?5 J\  
3. 返回固定类型。 Z;'.pU~  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ]q7 LoH'S  
4. 原样返回。 o'C.,ic?C  
  operator, 2\\3<  
5. 返回解引用的类型。 G?d,$NMo|  
  operator*(单目) tB=D&L3  
6. 返回地址。 DjzBG*f/  
  operator&(单目) `A _8nW)  
7. 下表访问返回类型。 Zt2@?w;  
  operator[] ,1;8DfVZV  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 hYXZ21(K#  
  operator<<和operator>> ('6g)@=\U  
kz;_f  
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。 ![]I%'s  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: "5JNXo,H  
UdW(\%  
template < typename Left > <N=p:e,aN,  
struct value_return )USC  
  { J-\?,4mcP  
template < typename T > niHL/\7u  
  struct result_1 $dp#nyP  
  { +aw>p_\  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; G6 8Nv:  
} ; 9N D+w6"  
mHEf-6|C`  
template < typename T1, typename T2 > /3[ 9{r  
  struct result_2 {ogZT7w}  
  { 99Yo1Q 0  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ki~y@@3I  
} ; C9F+e  
} ;  4SffP/  
yLz,V}  
7ITl3>  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait '#N5i  
<@e+-$  
下面我们来剥离functor中的operator() 6Z7pztk  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 3Q$'qZw p  
lg onR  
return l(t) op r(t) +|?|8"Qg  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ?YO =J  
return op l(t) .FKJ yzL  
return op l(t1, t2) q^N0abzgP  
return l(t) op j|&DP-@g/  
return l(t1, t2) op inBPT~y  
return l(t)[r(t)] t*a*v;iz  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] P YF.#@":&  
^b"bRQqm  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: #$t}T@t>  
单目: return f(l(t), r(t)); m(Y.X=EZr  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); W ~Jzqp9g  
双目: return f(l(t)); ?]W~ qgA  
return f(l(t1, t2)); )8$:DW;  
下面就是f的实现,以operator/为例 M 20Bc,VI  
8Z dUPW\e  
struct meta_divide If-,c^i  
  { B`*f(  
template < typename T1, typename T2 > zkh hN"bX  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) feI./E  
  { ^`rpf\GX(  
  return t1 / t2; (LRM~5KVg  
} BIV<ti$.  
} ; KZF0rW  
^qeY9O  
这个工作可以让宏来做: #v4LoNm  
PFS;/   
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ /mn-+u`K  
template < typename T1, typename T2 > \ w; 4jx(  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; bo@,4xw  
以后可以直接用 ]cm6 |`pz  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) i<T P:  
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 }bf=Ntk  
(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。。。) \ ]   
>ZT& `E  
HDmx@E.@  
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 wG1y,u'  
oW 1"%i%  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > "l@A[@R  
class unary_op : public Rettype E6Q]A~  
  { MpO RGd  
    Left l; e74zR6  
public : E *F*nd]K  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} mZ~qG5@/F  
X^}A*4j  
template < typename T > J["H[T*  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const hv* >%p  
      { mxQR4"]jY  
      return FuncType::execute(l(t)); QyPg |#T2>  
    } ,;_rIO"  
P|e`^Frxt  
    template < typename T1, typename T2 > 1O |V=K  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const s%~L4Wmcq  
      { ''IoC j  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 2fJ{LC  
    } ><;Q@u5~  
} ; t|}O.u-&;~  
h#i\iK&A  
`} =yG_!A  
同样还可以申明一个binary_op ?d$"[lKX  
=SAV|  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 845 W>B  
class binary_op : public Rettype |; $Bb866/  
  { c<wavvfUo  
    Left l; 9R p2W  
Right r; !}y1CA  
public : {Oj7  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Nt]qVwUm'Y  
w u)Wg-dT  
template < typename T > B8T\s)fxnX  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $5AC1g'  
      { X\Y}oa."A  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); .2.qR,"j  
    } }`xdWY  
{uU 2)5i2-  
    template < typename T1, typename T2 > w{!(r  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const AF}gSNX  
      { _X4!xbP  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ,2L$G&?  
    } f'X9HU{Cz  
} ; hmpr%(c`  
2N5`'  
C!+I>J{4f  
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 LY 0]l$  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 P(,?#+]-  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) !R'g59g  
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。 H4:&%"j7  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! "?3`  
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。。。 *27*>W1  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 =wVJ%  
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) ;f1qLI  
下面是修改过的unary_op !m;H@KR{  
wi_'iv  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 5'KA'>@  
class unary_op ~g6 3qs  
  { w_hHfZ9E  
Left l; lk3=4|?zsE  
  = &tmP  
public : dY(;]sxFr  
_%/}>L>-`8  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} @n -r-Q  
@WMA}\Cc  
template < typename T > W3H+.E  
  struct result_1 Q>Qibr  
  { $pyOn2}  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; cPDQ1qre!  
} ; cxIk<&i~(  
xtfBfA  
template < typename T1, typename T2 > l12{fpm  
  struct result_2 g[H',)A)  
  { =WIJ>#Go<  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; X] %itA  
} ; #]P9b@@e  
n_?tN\M  
template < typename T1, typename T2 > _8,()t'"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;&V s4  
  { I,yC D7l_  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); x'<K\qp{{  
} MN ^Aw9U  
aJ Z"D8C  
template < typename T > .*g0w`H5pU  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >P6BW  
  { kQ1w5mCh  
  return OpClass::execute(lt(t)); )R`xR,H  
} WHXj8*]6  
[e[<p\]  
} ; oND@:>QBF  
@+3kb.P%7  
CI353-`  
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 f+8wl!M+6  
好啦,现在才真正完美了。 wLK07e(  
现在在picker里面就可以这么添加了: )nL`H^  
q9Y9w(  
template < typename Right > 1`ayc|9BR  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const $9Hcdbdm  
  { ;rc`OZyE  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); VD_$$Gn*q  
} DC{>TC[p1k  
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。 .o) `m9/  
yw];P o,  
(=7Cs  
hzkcP  
D$t k<{)oB  
十. bind sI{ M  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 g+J-Zg6  
先来分析一下一段例子 >=[(^l  
JvY}-}?c  
X5 j1`t,  
int foo( int x, int y) { return x - y;} w.[ "p9tc  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Lhqz\o  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Q%xC}||1s"  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 s&RVJX>Rt  
我们来写个简单的。 \otWd  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: N;\'N ne  
对于函数对象类的版本: O#F4WWF  
|UX(+; n  
template < typename Func > .ev?"!Vpp9  
struct functor_trait zG(\+4GE!  
  { 6_FE4RR[  
typedef typename Func::result_type result_type; p,eTY[k?  
} ; [PDNwh0g5  
对于无参数函数的版本: u fw]=h)  
ME*LH r,  
template < typename Ret > (L/_^!ZX  
struct functor_trait < Ret ( * )() > x^y'P<ypw  
  { Fvbh\m ~  
typedef Ret result_type; oM>Z;QVRC:  
} ; YB2VcF.LU  
对于单参数函数的版本: {0WHn.,2Y  
:51/29}  
template < typename Ret, typename V1 > 9po3m]|zy  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ++`0rY%  
  { C$XU%5qi  
typedef Ret result_type; OG>}M$ Ora  
} ; }f6HYU  
对于双参数函数的版本: NgP&.39U  
y.< m#Zzt  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > xD~5UER  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > U_I5fK =  
  { ddJe=PUb  
typedef Ret result_type; rE.;g^4p  
} ; ?iWi  
等等。。。 @~"h62=] -  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy x"~8*V'0  
T?ZRiR)@  
template < typename Func > sN9&,&W1  
struct func_return #_^Lb]jkM  
  { PgF* 1  
template < typename T > N_W}*2(  
  struct result_1 s@K4u^$A  
  { H4&lb}  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; I 8`VNA&b  
} ; 128EPK  
nxnv,AZG  
template < typename T1, typename T2 > dMv=gdY  
  struct result_2 [+n*~  
  { P3+5?.p.  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Nfrw0b  
} ; 8]/bK5`  
} ; 'vbsvT  
MyJ%`@+1  
XDOY`N^L  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 r*2+xDoEi  
3no%E03p  
template < typename Func, typename aPicker > g+vva"  
class binder_1 m Bu  
  { iT3BF"ZqBO  
Func fn; \XCe22x]  
aPicker pk; n8~N$tDU  
public : snE8 K}4  
a*lh)l<KV  
template < typename T > ;=)k<6  
  struct result_1 Rr&h!YMb  
  { 2=,lcWr  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; #+Ir>GU  
} ; P{kur} T  
^oBtfN>4  
template < typename T1, typename T2 > N7b8m?!  
  struct result_2 DE}K~}sbd  
  { HVR /7&g  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; I0D(F i  
} ; k:t ]s_`<  
oK6tTK  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} O,{6*[)@  
,1~"eGl!  
template < typename T > ^me-[ 5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #++lg{  
  { 6 a(yp3  
  return fn(pk(t)); 2Q/x@aT,h  
} g1/:Q%R,  
template < typename T1, typename T2 > %aG5F}S2~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >K_(J/&p  
  { }"nItcp.1  
  return fn(pk(t1, t2)); hci6P>h<ia  
} Qf~vZtJ+J  
} ; Sq>dt[7  
^bGNq X  
CKYc\<zR0l  
一目了然不是么? N]>=p.#j  
最后实现bind Ec!"O3%!M^  
|^&b8  
[<Mx2<8f  
template < typename Func, typename aPicker > y;35WtDVb  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Nyku4r0  
  { {% rA1g  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); @6Y?\Wx$w  
} q}i]'7  
!a{^=#qq&I  
2个以上参数的bind可以同理实现。 |XaIx#n  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 VQc_|z_ s  
H[6:_**?o  
十一. phoenix Lu?C-$a C  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: `l\7+0W  
ak7bJ~)X=  
for_each(v.begin(), v.end(), C8J[Up  
( :i0uPh\0  
do_ Xpr?Kgz  
[ \T4v|Pw\  
  cout << _1 <<   " , " d`QN^)F0#  
] ui< N[  
.while_( -- _1), E(*0jAvO[z  
cout << var( " \n " ) D#_3^Kiawj  
) n<Z({\9&H  
); 0pZ4BZdT|  
JB%',J  
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: %"q9:{m  
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 _~'=C#XI)  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 \Z?9{J  
那么我们就照着这个思路来实现吧: bZ dNibN  
f/U`  
6/f7<  
template < typename Cond, typename Actor > Xe3U`P7(  
class do_while MU($|hwiL  
  { &agWaf1%a  
Cond cd; T(#J_Y  
Actor act; B al`y  
public : Mer/G2#&  
template < typename T > [u =+3b  
  struct result_1 us1Hu)  
  { C(eTR1  
  typedef int result_type; LGq'WU31:)  
} ; x,'(5*  
evya7^,F  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} )%`c_FL@N=  
xzdf^Ce  
template < typename T > XD!W: uvb  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "0V.V>-p  
  { TtK[nP  
  do r7RIRg_  
    { 8f_l}k$Eg  
  act(t); IY_iB*T3jt  
  } J-[,KME_^  
  while (cd(t)); &9.Cl;I  
  return   0 ; fJ=0HNmX  
} 5 )A1\  
} ; j:Xq1f6a  
Y@NNrGDkT*  
\q>bs|2  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). /{EP*,/*  
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。 'S20\hwt-  
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。 I:E`PZ  
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。 {yBs7[Wn  
下面就是产生这个functor的类: Fh)IgzFj  
L\37xJo  
jkQ*D(;p  
template < typename Actor > *zaQx+L  
class do_while_actor ^dI424  
  { el&0}`K  
Actor act; ; 8_{e3s  
public : >d(~# Z`  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} hM_lsc  
L s G\OG  
template < typename Cond > d}OTO10  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; l.(v^3:X  
} ; w{{gu1#]G  
m1j*mtu  
EHSlK5bD,  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 mJ<=n?{Z  
最后,是那个do_ +*\u :n  
i9rN9Mq?O  
hl;u'_AB  
class do_while_invoker Juo^,  
  { W=ig.-  
public : *}Xf!"I#]N  
template < typename Actor > 0q^>ZF-@  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const <3L5"77G 6  
  { ?K1/ <PE+  
  return do_while_actor < Actor > (act); HUcq% .  
} )"qa kT  
} do_; 1&\0:vA^Y  
u]:oZMnj  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 9U7nKJ+iby  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 wDw[RW3  
最后来说说怎么处理break和continue zlyS}x@p  
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。 Z~GL5]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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