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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda SDVnyT  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 8# x7q>?  
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, p%K(dA  
!/=.~B  
M5L/3qLh1  
S,Tc\}  
  class filler 9}H]4"f7  
  { MV07RjeS  
public : i4XiwjCHN  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} '|<S`,'#hg  
} ; ~@#a*="  
'}"&JO~vPj  
e^$JGh2  
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: ;k ,@^f8  
ExeZj8U  
s'$2 }K  
qdxaP% p2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 8 VhU)fY  
?0?3yD-!9  
I0!]J{  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ?GW}:'z  
yrd1J$  
6Rmdf>a  
]'-y-kqY  
二. 战前分析 (t@ :dW  
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。 FZLx.3k4  
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 1l Cr?  
 Lw%_xRn)  
PC|ul{[*}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); D3%2O`9  
  /* --------------------------------------------- */ =itQ@ ``r  
vector < int *> vp( 10 ); \O\q1 s~  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Hmnxm gx  
/* --------------------------------------------- */ VqxK5  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ou- uZ"$,c  
/* --------------------------------------------- */ Vjw u:M  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); tw&v@HUP  
  /* --------------------------------------------- */ mCG&=Fx  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); =%7s0l3z  
/* --------------------------------------------- */ k%Vprc  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); QodWUbi'&  
>k/cm3  
JodD6 ;P  
h72CGA|  
看了之后,我们可以思考一些问题: ~E!kx  
1._1, _2是什么? VxuV`Plf  
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。 ${eV3LSC  
2._1 = 1是在做什么? i];P!Gm  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 -;J6S  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 v"Ax'()  
X6 N&:<  
14jN0\  
三. 动工  bLAHVi<.  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 32j}ep.*  
akU2ToP  
0;=- x"  
ai-rF^ehC  
template < typename T > [uLs M<C  
class assignment U+@U/s%8  
  { 7(N+'8  
T value; Z7RBJK7|.  
public : %^vT7c>  
assignment( const T & v) : value(v) {} WmN( (  
template < typename T2 > ]bY]YNt{7]  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } }v4dOGc?  
} ; x3Y)l1gh  
2\QsF,@`YU  
q$mc{F($D  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 #/f~LTE  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment IA({RE  
^B% =P  
. R/y`:1:W  
x|(pmqIH+  
  class holder ,^97Ks ;  
  { \m G Y'0  
public : G0Qw& mqF  
template < typename T > });Rjg  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const fyA-*)oHv  
  { E3]WRF;l  
  return assignment < T > (t); 7K:V<vX5  
} +8T^q,  
} ; X3X_=qzc  
LzNfMvh  
?! 6Itkg  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: @XV&^l -  
|#kY_d)10  
  static holder _1; v/.'st2%  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 -` U |5  
'in%Gii  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); vjlN@ "  
而不用手动写一个函数对象。 N}K [Q=  
]myRYb5Z  
r~j [Qm"CJ  
,0.kg  
四. 问题分析 YAOfuas]j  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 AcPLJ!y  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 MQ-u9=ys  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 : ~vodh  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 :Kwu{<rJ!(  
下面我们可以对这几个问题进行分析。  % D  
Pc`d]*BYi  
五. 问题1:一致性 SG&,o =I$  
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?| a (~Y:v  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 &aLTy&8Fv  
<m]0!ii  
struct holder ctZ,qg*N  
  { ERpAV-Zf  
  // .ybmJU*Hg  
  template < typename T > usB*Wn8  
T &   operator ()( const T & r) const nn_O"fZi  
  { d_@ E4i  
  return (T & )r; Q&eyqk   
} EfrQ~`\  
} ; lFjz*g2'  
?e$&=FC0;  
这样的话assignment也必须相应改动: ](w)e p~;3  
p"ZvA^d\   
template < typename Left, typename Right > ub-3/T  
class assignment ny5 P*yWEh  
  { | ys5.|  
Left l; $r/$aq=K  
Right r; g"m' C6;  
public : G% tlV&In  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} }=[p>3Dd  
template < typename T2 > gwoe1:F:J  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } w}xA@JgQ%  
} ; .~f )4'T 9  
J\L'HIs  
同时,holder的operator=也需要改动: $oBs%.Jp  
3^7+fxYWo  
template < typename T > ~)U50. CH  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const >1j#XA8  
  { lYG`)#T  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 4X+xh|R:U  
} }?s-$@$R  
41X`.  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 *7xcwj eP  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 5whW>T  
0cS$S Mn{  
return l(rhs) = r; |OH*c3~r  
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。 * ,a F-  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: B$ eM  
hIe.Mv-I)  
template < typename Tp > J!uG/ Us  
class constant_t a !VWWUTm?  
  { # e? B  
  const Tp t; Kb%Y%j  
public : ``l*;}  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} LYD iqOrx  
template < typename T > }Va((X w  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const d{S'6*`D  
  { Fv^zSoi2  
  return t; #X-C~*|>j  
} w}3N!jNDv  
} ; 3``JrkPI  
|+ F ~zIu'  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 t "VT['8  
下面就可以修改holder的operator=了 h4` 8C]  
5iA>Z!sP[  
template < typename T > V4,Gt ]4  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const #]}Ii{1?Y  
  { cY5&1Shb~  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ;J W ]b]  
} _.s ,gX  
JvAXLT  
同时也要修改assignment的operator() `%Ih'(ne  
NY.Cr.}  
template < typename T2 > mjD^iu8?  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 5M5Bm[X  
现在代码看起来就很一致了。 : @|Rj_S;  
;%n'k  
六. 问题2:链式操作 h@ lz  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 kY]"3a  
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。 [icD*N<Gc  
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。 UT3Fi@  
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。 @aS)=|Ls\  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct $mJv\;t  
$ar^U  
template < typename T > B:"D)/\  
struct result_1 HYdM1s6vo  
  { /9_%NR[  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 38w^=" -T  
} ; n-9xfn0U~#  
HT.,BF  
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: do8[wej<:  
O\<zQ2m  
template < typename T > y.Z_\@  
struct   ref 9QU\J0c/  
  { cW*v))@2  
typedef T & reference; 9^/Y7Wp/@  
} ; f-M:ap(O  
template < typename T > V*n$$-5 1-  
struct   ref < T &> t'2A)S  
  { Z^'~iU-?  
typedef T & reference;  xL15uWk-  
} ; 5t%8y!s  
UNDl&C2vz  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 1m5l((d  
Rw'}>?k]  
template < typename T > y]Nk^ga:U6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const sywuS  
  { C_J@:HlJ  
  return l(t) = r(t); )%^l+w+&  
} $ W7}Igx#  
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。 ]$2 yV&V&  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 [!)HWgx  
\ ITd\)F%N  
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 LAC&W;pJ"  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: l>;hQh  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 :E-$:\V0}k  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 "mQp#d/'  
最后的布局是: *6yY>LW  
                Add +c% jOl  
              /   \ 3t<a3"{9  
            Divide   5 6:(s8e  
            /   \ S TWH2_`  
          _1     3 A l?%[-u  
似乎一切都解决了?不。 ?t%{2a<X  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 YC1Bgz  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 bse`Xfg  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: S${%T$>  
R3G\Gchd  
template < typename Right > %%K3J<5  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const t]SB .ja  
Right & rt) const ^N^G?{EV/#  
  { :;_}Gxx  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); HrE,K\^  
} AZ(zM.y!#_  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ;h1hz^Wq  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 \0 ~?i6o  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 <%YW/k"o  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 7RDmvWd-'?  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 m}z6Bbis0  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? "_&ZRcd*  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: m]V#fRC  
sl-wNIQ  
template < class Action > ,Vq$>T@z  
class picker : public Action Ja~8ZrcY  
  { )Lz =[e  
public : HWV A5E[`Y  
picker( const Action & act) : Action(act) {} J&j5@  
  // all the operator overloaded -r,v3n  
} ; gIrbOMQ7  
`xx.,;S  
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。 `^Ll@Cx"  
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: $e+4Kt ,  
8 SU0q9X.  
template < typename Right > 0UJ6> Rj  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const S(CkA\[rz  
  { /ckk qk"  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); rmggP(  
} F m:Ys](  
3ibQbk  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > h[u@UGK%  
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。 C7F\Y1Wj  
4AzDWK@/  
template < typename T >   struct picker_maker "Bwz Fh  
  { tf6-DmMH  
typedef picker < constant_t < T >   > result; @k{q[6c2 n  
} ; r-YJ$/J  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > i#4+l$q  
  { -ysNo4#e&  
typedef picker < T > result; L{VnsY V  
} ; L+G0/G}O\  
hiibPc?I  
下面总的结构就有了: QDW,e]A  
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。 -BP10-V  
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。 k={1zl ;  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Y!45Kio  
至此链式操作完美实现。 x%`YV):*  
3#'8 S_  
/ojx$Um  
七. 问题3 L754odc  
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。 qpFxl  
U2?R&c;b  
template < typename T1, typename T2 > $)@D(m,ybd  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @5wc 3y  
  { FRR05%K  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); f.$[?Fi  
} h2x9LPLBxT  
PX/Y?DP  
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: C_>XtcU  
6)0.q|Q  
template < typename T1, typename T2 > ]QHp?Ii1  
struct result_2 )V~=B]  
  {  :QP1!  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; x#3*C|A  
} ; vu@.;-2E%  
O >+=cg  
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? Pb;c:HeI/  
这个差事就留给了holder自己。 0ZwXuq  
    OnE%D|Tq=  
+kd1q  
template < int Order > 5PZ!ZO&  
class holder; 8#JX#<HEo  
template <> sM MtU@<x  
class holder < 1 > &*" *b\  
  { [m{sl(Q  
public : e(/F:ZEh  
template < typename T > O<Q8%Az  
  struct result_1 ;AJQ2  
  { 5b/ ~]v  
  typedef T & result; E\DA3lq  
} ; 1xEOYM)  
template < typename T1, typename T2 > wHs1ge(  
  struct result_2 o$</At  
  { Le?g ,c  
  typedef T1 & result; 8cOft ;|qB  
} ; xE@/8h  
template < typename T > 6Jq[]l"v  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const TMMJ5\t2  
  { 0D2I)E72o  
  return (T & )r; 8u~  
} 7Q&-ObW  
template < typename T1, typename T2 > 3%?tUt  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 'o}[9ZBjn  
  { z mip  
  return (T1 & )r1; ?110} [jw  
} DNq(\@x[!  
} ; Jf?6y~X>Y  
R6(:l; W  
template <> V($V8P/  
class holder < 2 > 3<W%z]k@M  
  { gm)Uyr$  
public : -JgNujt#9  
template < typename T > !\4B.  
  struct result_1 wxvi)|)  
  { kd^H}k  
  typedef T & result; KL=<s#  
} ; 70 7( LG  
template < typename T1, typename T2 > Tp;W4]'a*:  
  struct result_2 Oh$:qu7o0&  
  { ]w6Q?%'9  
  typedef T2 & result; ??p%_{QY~b  
} ; [y@*vQw  
template < typename T > D;C';O  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const T3P9  
  { yV8J-YdsG  
  return (T & )r; 7m-%  
} ;`#R9\C=h  
template < typename T1, typename T2 > hNN[djR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 0h@FHw2d  
  { 7tcadXk0  
  return (T2 & )r2; GVXdyi  
} d{4;qM#  
} ; V_SH90@)+  
2HFn\kjj.s  
geR+v+B,  
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> >。 oa:YAq T  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: N;|^C{uz  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: @[3c1B6K  
GjhTF|  
return l(i, j) = r(i, j); GkJcd;  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) _Ub `\ytx  
l\s!A&L  
  return ( int & )i; 0y9 b0G  
  return ( int & )j; <:&vAX L  
最后执行i = j; cFL~< [>_  
可见,参数被正确的选择了。 |HK:\)L%  
B`}um;T#~,  
d<a|dwAeh  
Z[. M>|  
6$r\p2pi0  
八. 中期总结 }sXTZX  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: dDPQDIx  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ^AP8T8v  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 WBE>0L  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Yb+A{`  
q\6(_U#Tl  
~sk p}g]  
hk~/W}sI  
qNEp3WY:  
WkTJ M  
九. 简化 (9'^T.J  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 cszvt2BIg  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 E8# >k  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: @[n#-!i  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 %T/@/,7h  
  +-*/&|^等 /5ZX6YkeH  
2. 返回引用。 fW-C`x  
  =,各种复合赋值等 1^\w7Rew 2  
3. 返回固定类型。 eTuqK23  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) /v R>.'  
4. 原样返回。 l[}4 X/  
  operator, t2N W$ -E  
5. 返回解引用的类型。 ;m(iKwDt  
  operator*(单目) ^dQ{vL@9b9  
6. 返回地址。  $GJT  
  operator&(单目) 4yl{:!la  
7. 下表访问返回类型。 k +-w%  
  operator[] @UD:zUT)F  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Y?0/f[Ax,y  
  operator<<和operator>> I~GF%$-G  
iod%YjZu  
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。 V'vR(Wx  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 2c9?,Le/;  
@]=40Yj~w  
template < typename Left > ^Bx[%  
struct value_return \|;\  
  { DP ? d C`  
template < typename T > y0* rY  
  struct result_1 g68p9#G  
  { 2B,O/3y  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; lE:g A,  
} ; 4-(kk0]`z  
Kgbm/L0XR*  
template < typename T1, typename T2 > >Fel) a  
  struct result_2 V>{< pS  
  { / ;]5X  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ~4~`bT9  
} ; "/W[gP[y%  
} ; =6%oW2E\  
{0zn~+  
1\.$=N  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait BrV{X&>[i  
^kez]>   
下面我们来剥离functor中的operator() @AsJnf$y  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 'Uok<;  
8K 3dwoT  
return l(t) op r(t) %oZ:Awx  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) "W|A^@r}  
return op l(t) 25^?|9o7  
return op l(t1, t2) ahB qYA K9  
return l(t) op ep0,4!#FAO  
return l(t1, t2) op $XBK_ 5  
return l(t)[r(t)] zkQ[<  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] yIMqQSt79z  
9Em#Ela  
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: K2   
单目: return f(l(t), r(t)); 9"[;ld<  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); /ZLY@&M  
双目: return f(l(t)); qQ&uU7,#  
return f(l(t1, t2)); ()3\(d5e  
下面就是f的实现,以operator/为例 xmW~R*^  
Vz{+3vfra6  
struct meta_divide :2 ;Jo^6Se  
  { Cy/&KWLenf  
template < typename T1, typename T2 > QLA.;`HIE  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) N.F5)04  
  { $6hPTc<C  
  return t1 / t2; yV30x9i!2  
} q'2vE;z Kb  
} ; Jd2.j?P=  
Y.tx$%  
这个工作可以让宏来做: H}@:Bri  
VJh8`PVX  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ G dgL}"*F  
template < typename T1, typename T2 > \ t^t% >9o  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; +n3I\7G>  
以后可以直接用 cs9^&N:w[  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 5=dL`  
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 &4#Zi.]  
(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。。。) D28`?B9 (  
lW bu`y  
: Mf"   
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 :FyF:=  
azcPeAe  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > *Ak.KBg  
class unary_op : public Rettype I7f ^2  
  { 1GY2aZ@  
    Left l; ~5 ^Jv m  
public : D}-.<  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} |"H 2'L$  
4 1_gak;  
template < typename T > 6CJMQi,kn  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v gN!9  
      { U=>S|>daR  
      return FuncType::execute(l(t)); 7  ,Rg~L  
    } s -i|P  
J~YT~D 2L  
    template < typename T1, typename T2 > lame/B&nc  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^0VL](bD>  
      { _|HhT^\P  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); {]vD@)k  
    } '\Xkvi  
} ; ?Ua,ba*  
Tt;F-  
J[ds.~ $  
同样还可以申明一个binary_op x2"iZzQlD  
I[Ra0Q>([k  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > *Cy54Z#  
class binary_op : public Rettype P rt} 01$  
  {  %Bq~b$  
    Left l; }r}*=;Ea  
Right r; 8^mE<  
public : 7y=>Wa?T[  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} m 2H4V+M+  
3? {AGJ1  
template < typename T > xm'9n?  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z%T Ajm  
      { 9hp&HL)BOa  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); %E?Srs}j  
    } =KRM`_QShg  
H DVimoOq  
    template < typename T1, typename T2 > lFBdiIw  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const gesbt  
      { z*@eQauA  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Lp`.fn8Ln  
    } q*!R4yE;C  
} ; 8-$t7bV5  
_\!]MV  
4WT[(  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 'C+cQLig@  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 "hkcN+=  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) hU)t5/h;K  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 L3&Ys3-h  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! V^~RDOSy7n  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 nep#L>LP$x  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 F%>$WN#2  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 6F\ 6,E  
下面是修改过的unary_op 6j E.X  
-H| 9 82=  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > LG}{ibB  
class unary_op wmVmGa R  
  { rYUIFPN  
Left l; <T 2O^  
  js$R^P  
public : }1a}pm2p  
os V6=  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} SX4*804a_  
r" H::A  
template < typename T > )e(<YST  
  struct result_1 fRp]  
  { |r9<aVlK  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; *^>"  h@J  
} ; An2 >]\L  
h5?^MRZS  
template < typename T1, typename T2 > E'iE#He  
  struct result_2 '%$Vmf)=  
  { IZVP-  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; @]uqC~a^  
} ; 1U\ap{z@  
(s8b?Ol/  
template < typename T1, typename T2 > ||+~8z#+,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X[Y0r  
  { y r (g/0  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); f*k7 @[rSv  
} k4+vI1Cs  
)&6gju7(  
template < typename T > $8^Hk xy  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ==Gc%  
  { Gp%po@A&  
  return OpClass::execute(lt(t)); Yf0 KG  
} -^&=I3bp  
U`v2Yw3E  
} ; 0`/G(ukO  
xGs}hVlZiC  
7# AIX],  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ZTmy}@l  
好啦,现在才真正完美了。 (j}7|*.  
现在在picker里面就可以这么添加了: y3~=8!Tj?Q  
;|Cd q  
template < typename Right > ybaY+![*  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const i>M%)HN  
  { *g5bdQ:Av~  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); t]K20(FSN  
} MA .;=T  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 o.KnDY  
D e&,^"%  
<AgB"y@  
7F<{ Qn  
Yp\n=#$[  
十. bind Vr2A7kq  
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。 Hf4_zd  
先来分析一下一段例子 r1!1u7dr t  
6_mi9_w  
K0w}l" )A  
int foo( int x, int y) { return x - y;} *\ii +f-  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 "ESc^28  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 f:Pl Mv!{  
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。 TV{GHB!p"  
我们来写个简单的。 .7Mf(1:  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: =.`\V]  
对于函数对象类的版本: ns~]a:1yh  
ni;)6,i  
template < typename Func > 8Lgt  
struct functor_trait y._'o7%  
  { ?:r?K|Ku  
typedef typename Func::result_type result_type; ("U<@~  
} ; [,Ehu<mEK  
对于无参数函数的版本: 4,y7a=qf3  
/LFuf`bXV  
template < typename Ret > >0HH#JW  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 8N&' n  
  { IiE6i43  
typedef Ret result_type; |d0ZB_ci  
} ; xPZ>vCg  
对于单参数函数的版本: @)>Z+g  
UZ<K'H,q  
template < typename Ret, typename V1 > oq7G=8gTp  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > fkI 5~Y|  
  { kQkc+sGJf  
typedef Ret result_type; O9daeIF0#  
} ; 1(p:dqGS  
对于双参数函数的版本: o`f^m   
$w(RJ/  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > MpOU>\  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > (MLcA\LJ  
  { _ [k \S|iY  
typedef Ret result_type; .B]l@E-u  
} ; ||hQ*X<m>  
等等。。。 gqS9{K(f  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 1.14tS-}[4  
TuQGF$n@  
template < typename Func > s4bV0k  
struct func_return ??F* Z" x  
  { MtkU]XKGT  
template < typename T > yzN[%/  
  struct result_1 '=0}2sF>  
  { \Th<7WbR6#  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; mB-,\{)  
} ; m!7%5=Fc  
>Y>R1b%  
template < typename T1, typename T2 > zT>!xGTu7~  
  struct result_2 2.3_FXSt  
  { F*P0=DD  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; +gd5&  
} ; 8m") )i-  
} ; {KgA V  
^}+\52w  
7}&:07U  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 c|/HX%Y  
\D|IN'!D  
template < typename Func, typename aPicker > BAQ-1kSz  
class binder_1 -'Z Gc8)  
  { _)45G"M  
Func fn; "0HUaU,e  
aPicker pk; s70Z&3A  
public : AERJ]$\  
IQJ"B6U)  
template < typename T >  uo`R  
  struct result_1 e(7#>O%1  
  { ! VR&HEru  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; `/sNX<mp  
} ; %}@iz(*}>  
\\SQACN  
template < typename T1, typename T2 > nkHl;;WJ  
  struct result_2 M|blg!j;  
  { `N\ ^JAGW  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; /1 EAj  
} ; mn@1&#c4y  
?L }>9$"  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ZN8j})lE  
aMI;; iL^  
template < typename T > /V,xSK9.&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const l>\EkUT  
  { 8Qg{@#Wr  
  return fn(pk(t)); == wX.y\.n  
} Ql{#dcRx  
template < typename T1, typename T2 > yv-R<c!'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const dBI-y6R  
  { }T[ @G6#  
  return fn(pk(t1, t2)); Hf('BagBL  
} _%Z.Re  
} ; 9\"\7S/Z  
rf0Z5.  
r6F TpOF  
一目了然不是么? <ww D*t  
最后实现bind (m3hD)!+y  
[+o{0o>  
G`l\R:Q  
template < typename Func, typename aPicker > StJb-K/_cL  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Bj 7* 2}  
  { [r`KoHwdm  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); d>f;N+O%  
} ^ =C>  
B?%u< F  
2个以上参数的bind可以同理实现。 [#GBn0BG)  
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。 #ksDU  
[ bnu DS  
十一. phoenix e]1=&:eX#d  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: b%lB&}uw}  
>n,_Aj c  
for_each(v.begin(), v.end(), Qm[((6}  
( wKpGJ& {  
do_ .6gx|V+  
[ :=Zd)i)3  
  cout << _1 <<   " , " Ij(dgY  
] %R$)bGT  
.while_( -- _1), [6TI_U~  
cout << var( " \n " ) _-fLD  
) b=Nsz$[  
); | +;ZC y  
%ZoJu  
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: lH3.q4D 5  
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 `)a|Q  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 v.W!  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ,P <I<QYu  
p>)1Z<D"a  
S+06pj4Ie  
template < typename Cond, typename Actor > |Kd6.Mx  
class do_while 6teu_FS  
  { *{?2M6Z  
Cond cd; 8nI~iN?"   
Actor act; k?h{ 6Qd  
public : >IQ&*Bb  
template < typename T > :(enaHn#~  
  struct result_1 ^RnQX#+  
  { ]yKwH 9sl  
  typedef int result_type; GYw/KT~$  
} ; pW ~;B*hF  
6No.2Oo  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} TJNE2  
m@nGXl'!  
template < typename T > UP-2{zb |?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const M}jl \{  
  { t>]W+Lx#  
  do =pe O %  
    { #~j$J  
  act(t); 4oF,;o+v\4  
  } 2h5T$[fV  
  while (cd(t)); }c/#WA|b  
  return   0 ; j 1'H|4  
} W=2.0QmW  
} ; Ew}GPJ  
&/EZn xl  
L,_U co  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). &[\zs&[@y  
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。 Ge$&k  
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。 e7G>'K  
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。 ~i^,Z&X:  
下面就是产生这个functor的类: :%Z)u:~':  
.f!'> _  
j+< !4 0#  
template < typename Actor > hW,GsJ,  
class do_while_actor ~l+~MB  
  { O'S xTwO  
Actor act; Zo-Au  
public : p38s&\-kEN  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} J!rZs kd  
gKU*@`6G  
template < typename Cond > ?fs#K;w  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; + $~HRbo  
} ; YVHDk7s  
w*SFQ_6YE  
n=fR%<v  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 h\-jqaq  
最后,是那个do_ RkdAzv!Y7  
1?+)T%"  
*7Sg8\wDn  
class do_while_invoker hYCyc -W  
  { qfY=!|O  
public : 1_W5@)  
template < typename Actor > Q~*3Z4)j  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const hG'2(Y!  
  { r52,f%nlm  
  return do_while_actor < Actor > (act); A%M&{S'+|X  
} I|[aa$G  
} do_; ZoC?9=k  
j1toV$)P  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? UE\@7  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 .yj=*N.  
最后来说说怎么处理break和continue ;lWy?53=@  
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。 $j}sxxTT  
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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