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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 9X +dp  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 [;4;. V  
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, 4nGt*0Er  
Uw!d;YQm  
z(EpJK=`_  
/7fd"U$Lh  
  class filler '@Yp@ _  
  { zqBzataR:  
public : |I29m`  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 7(a1@VH  
} ; WW>m`RU`  
Tj{3#?]Ho  
.wyuB;:  
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: $G5:/,Q  
.U44p*I  
S#r|?GYua  
x 4sIZe+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 0L1sF'ZN  
)!caOGvhJ  
cc:$$_'L  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 < (B|g&A  
t`R{N1  
^!0z+M:>^  
 m l@% H  
二. 战前分析 V|[NL4  
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。 +|7N89l  
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 +!!G0Zj/  
 K+XUC  
%5DM ew  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); d3S Me  
  /* --------------------------------------------- */ .\&k]}0qA?  
vector < int *> vp( 10 ); 3HW&\:q5'M  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); DHv86TvJt  
/* --------------------------------------------- */ 'W>y v  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); <RZqs  
/* --------------------------------------------- */ r| )45@  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ^FkB/j  
  /* --------------------------------------------- */ DvB{N`COd  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); '$EyVu!  
/* --------------------------------------------- */ XgM&0lVT  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); G%AO%II  
EWgJ"WTF  
<VutwtA  
~G-W|>  
看了之后,我们可以思考一些问题: 9 wbQ$>G9  
1._1, _2是什么? 0fn*;f8{XJ  
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。 MGxkqy?  
2._1 = 1是在做什么? ] $r].,&  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 yT5OFD|T  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 yU4mS;GX  
}.Z `   
/BD'{tZ]Sl  
三. 动工 YD;d*E%t  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: X1o^MMpz(F  
4>LaA7)v  
q=D8 Nz  
&;)B qqXc  
template < typename T > K~I?i/P=z  
class assignment dr+(C[=  
  { vt^7:! r  
T value; sQ,xTWdj  
public : lX)AbK]nb  
assignment( const T & v) : value(v) {} k?TZY|_  
template < typename T2 > \AH5 zdK  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; }  _cj=}!I  
} ; hliO/3g  
c$^v~lQS  
1X5Yp|Ho  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 NsSZ?ky  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment l|E4 7@#  
>]ZE<.  
P}UxA!  
H9_iTGBQ  
  class holder 2f@Cy+W'[  
  { m'"H1~BW  
public : l>`66~+s,`  
template < typename T > }^$1<GT  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Ry"4v_e9  
  { #+V4<o  
  return assignment < T > (t); sgGA0af  
} a0gg<Ml  
} ;  ;<B  
s%`l>#H  
VHMQY*lk  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 0Xw>_#Y/xS  
s-+-?$K  
  static holder _1; C.ji]P#  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 H!u8+  
[fV"tf;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); M j6,VD9L  
而不用手动写一个函数对象。 (a8iCci:   
2[uFAgf@  
1'Q6l  
Rvx 7}ZL!  
四. 问题分析 ( $2M"n  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 DuR9L'  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 j/=Tj'S?D  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 *($,ay$&H  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 |N% l at  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 F[yofR N  
<!XunXh  
五. 问题1:一致性 +6P[TqR  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ab%I&B<b  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 v;9(FLtL  
B5vLV@>]  
struct holder j~K(xf  
  { ;nQ=! .#Q  
  // Z_xQ2uH$:  
  template < typename T > n8=D zv0  
T &   operator ()( const T & r) const 8IQ}%|lN  
  { +hr|$  
  return (T & )r; l!Xj UnRF  
} +~aIT=i3  
} ; f^lcw  
rTR"\u7&H  
这样的话assignment也必须相应改动: KCw  
jX8)Ov5Mv  
template < typename Left, typename Right > 0m4M@94  
class assignment OG?7( UJ  
  { +h+ 7Q'k  
Left l; tP*Kt'4W  
Right r; 8>#ZU]cG  
public : G dNhEv  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} rf4f'cUa  
template < typename T2 > y&5 O)  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } .R"VLE|  
} ; T)7U+~nQ"  
> !s<JKhI  
同时,holder的operator=也需要改动: D6Aa5&rO+  
=<p=?16 x  
template < typename T > BO7HJF)a  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const P(b[|QF  
  { u*P@Nuy6  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); dhLR#m30T  
} J8r8#Zz  
=RD>#'sUK  
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。 BA1uo0S `S  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ox&? `DO  
eS@j? Y0y  
return l(rhs) = r; 8P- ay<6  
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。 `vAcCahM  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ]bh%pn  
cl `Wl/Q#  
template < typename Tp > >.`*KQdan  
class constant_t vr4r,[B6y  
  { h+j^VsP zB  
  const Tp t; z{\tn.67  
public : `14@dk  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} }BI6dZ~2A  
template < typename T > y,|2hrj/0E  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const s9CmR]C  
  { CZ u=/8?  
  return t; ;#9?3O s  
} fv+ET:T%  
} ; u%:`r*r  
"IzAvKPM  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 RIXeV*ix  
下面就可以修改holder的operator=了 |6bvUFr  
oj Y.6w  
template < typename T > ~nmFZ] y  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const X5/fy"g&  
  { 6[ 3 K@  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t));  "q M  
} i56Rdb  
FsWp>}o  
同时也要修改assignment的operator() WVpx  
Oj_]`  
template < typename T2 > qna!j|90Lp  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } )M+po-6$1  
现在代码看起来就很一致了。 {!wW,3|Pu  
dX)a D $m  
六. 问题2:链式操作 |rk.t g9  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 06%-tAq:  
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。 ;BH.,{*@B  
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。 .G\](%  
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。 w ods   
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct /KOI%x  
9M27;"gK  
template < typename T > YFJaf"?8g  
struct result_1 y@I 9>}"y  
  { d%qi~koN_  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; d}:- Q?  
} ; o^X3YaS)  
9|<Li[  
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: Kq Jln)7  
Lr:n  
template < typename T > B//*hH >F  
struct   ref z/4<x?}+hE  
  { Uvm.|p_V  
typedef T & reference; I@Hx LEGj  
} ; iu8Q &Us0P  
template < typename T > 96~y\X@x  
struct   ref < T &> LJPJENtFIs  
  { "z Y~*3d  
typedef T & reference; (BPp2^  
} ; +%\Ci!%b  
CqC )H7A  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: $ eI cCLF  
81y<Uz 6  
template < typename T > 0{ mm%@o  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const F<p`)?  
  { K |=o-  
  return l(t) = r(t); z*jaA;#  
} |}:}14ty  
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。 &nr{-][  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ^P~,bO&H.Z  
_|12BVq  
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 8e>B>'nH  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: jXf@JxQ  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 )e3w-es~4  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 DmuQE~DV  
最后的布局是: p P@q `  
                Add !q,'k2= b,  
              /   \ JRz) A4P  
            Divide   5 @H#Fzoo.  
            /   \ ,}'8. f  
          _1     3 oH0g>E;  
似乎一切都解决了?不。 jnOnV1I"  
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。 Lw[=pe0e  
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。 5\h 6"/6Df  
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: lBFKfLp&  
9:@Xz5  
template < typename Right > Wfd`v  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const @, fvWNI  
Right & rt) const 80lhhqRC  
  { ";7N$hWE  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ?sdSi--  
} tDL.+6/  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 fK=0?]s}I  
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。 qypF}Pw  
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。 *s 4Ym  
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。 I ]o|mjvs  
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。 Q ]TZyk  
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? tKUW  
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: q7KHx b  
[Lje?M* r  
template < class Action > L:Rg3eo  
class picker : public Action kJuG haO  
  { PZ6R+n8  
public : Q`8-|(ngw  
picker( const Action & act) : Action(act) {} [LjiLKW  
  // all the operator overloaded $Xt""mlQ  
} ; eC<RM Q4  
sjLMM_'  
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。 OW};i|  
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: meV Z_f/  
<B|b'XVH2  
template < typename Right > $Q#n'#c  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const rucw{) _  
  { >e/>@ J*  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); vd#)+  
} 0/ 33Z Oc  
8Pd9&/Y  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > p%*s3E1.D  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 Sw E7U~  
X);'[/]E*  
template < typename T >   struct picker_maker >>J$`0kM*  
  { {,Vvm*L/  
typedef picker < constant_t < T >   > result;  q%d'pF  
} ; ?m~1b_@A{  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 9>- 6Y  
  {  YMv}]  
typedef picker < T > result; 6c^?DLy9B  
} ; z@e(y@  
s'N<  
下面总的结构就有了: [! ;sp~  
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。  t{},Th  
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。 M} X `  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 pJe!~eyHm  
至此链式操作完美实现。 S+.>{0!S"  
^`lDw  
| X1axRO  
七. 问题3 EMe1!)  
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。 a_+3, fP  
G|nBja8vm  
template < typename T1, typename T2 > ?0dmw?i  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }[|9vF"g.y  
  { |$IL:W6  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); f@!9~s  
} $}b)EMMM  
V-(]L:[JQ  
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: Z>g&%3j  
iTdamu`L  
template < typename T1, typename T2 > kw z6SObQ  
struct result_2 `,~'T [  
  { \(Nx)F  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; j<!dpt  
} ; a Tm R~k  
ML|?H1m>  
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? UZFs ]z!,k  
这个差事就留给了holder自己。 AEj%8jh  
    RrBG=V  
5!'1;GLs  
template < int Order > "[]oWPOj  
class holder; {ly<%Q7j  
template <> ]m`:T  
class holder < 1 > ]pB5cq7o  
  { q,7W,<-  
public :  whw+  
template < typename T > 1O0)+9T82  
  struct result_1 Q'=7#_  
  { gp$]0~[tO  
  typedef T & result; 0OG 3#pE  
} ; )skpf%g  
template < typename T1, typename T2 > j< h1s%  
  struct result_2 2K/t[.8  
  { {7oPDP  
  typedef T1 & result; o8:9Y js  
} ; #w5%^ HwO  
template < typename T > tR9iFv_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const &Hf%Va[B  
  { 'W9[Vm  
  return (T & )r; qF(i1#  
} M9fQ,<c<6  
template < typename T1, typename T2 > 8q]"CFpa  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const +<@1)qZ(E  
  { O\cc=7  
  return (T1 & )r1; `2+TN  
} 32 j){[PL3  
} ; 0 5?`W&:9  
/YPG_,lRA  
template <> D0bpD  
class holder < 2 > ]Q.S Is  
  { Sru0j/|H\  
public : on8$Kc  
template < typename T > /oEDA^qx  
  struct result_1 n4{?Odrf  
  { 4IOqSB|  
  typedef T & result; &x*l{s[  
} ; J80&npsO  
template < typename T1, typename T2 > #+Bz$CO  
  struct result_2 }+`,AC`RM  
  { >mvE[iXRG?  
  typedef T2 & result; .%J<zqk-  
} ; v0\M$@N[  
template < typename T > E*T6kp^b  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 9-{.WZ  
  { Bkn]80W  
  return (T & )r; 6*$A/D  
} p;, V  
template < typename T1, typename T2 > )AieO-4*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const $aT '~|?  
  { & \5Ur^t  
  return (T2 & )r2; )L "Dt_t  
} ^j.3'}p  
} ; rVOF  
)xg8#M=K  
m7A3i<6p  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 \N|}V.r  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 6&~Z3|<e  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: M/F <W!  
&09~ D8f'  
return l(i, j) = r(i, j); O:,Gmft+  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ?G9DSk?6%Z  
leSBR,C  
  return ( int & )i; *h?}~!AjY  
  return ( int & )j; cRag0.[  
最后执行i = j; rKOa9M  
可见,参数被正确的选择了。 TL"+Iv2]/$  
D=D.s)ns*  
$@^\zg1n  
H%=;pD>o  
5xUZeLj  
八. 中期总结 ey<z#Q5+  
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: 07(LLhk@d  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 {9P(U\]e]k  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 w D6QN  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor YGyw^$.w  
-`spu)  
fK(:vwh  
j)Q}5M  
* >NML]#0  
{=!BzNMj  
九. 简化 ^^uY)AL  
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。 6 P(jc  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 l%i*.b(  
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: -c0*  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 xjxX4_  
  +-*/&|^等 Om7 '_}  
2. 返回引用。 GX.a!XQ@!  
  =,各种复合赋值等 (Cti,g~  
3. 返回固定类型。 ]-heG'y]{  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) (yT&&_zY4  
4. 原样返回。 h{~GzrL*  
  operator, NN:zQ_RT  
5. 返回解引用的类型。 2=7[r-*E  
  operator*(单目) :c}PW"0v  
6. 返回地址。 h6`VU`pPI  
  operator&(单目) $S?xB$  
7. 下表访问返回类型。 |a\,([aU  
  operator[] HmsXV_B8[Y  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 @YS,)U)4S  
  operator<<和operator>> RSM+si/  
m\=Cw&(  
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。 RWDPsZC  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: H-m).^  
JNvgUb'U  
template < typename Left > b9b`%9/L  
struct value_return HyQ(9cn |  
  { YD~(l-?"  
template < typename T > &d!ASa  
  struct result_1 ]P^ 3uXi  
  { 9CIQRc  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Vd) %qw  
} ; cqb6]  
hJ4 A5m.  
template < typename T1, typename T2 > u!VrMH  
  struct result_2 3][   
  { o/RGzPR  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ^#w9!I{4.  
} ; JV2[jo}0 N  
} ; PI *Z>VE?  
Mp J3*$Dr  
E%f!SD  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait $S/WAw,/  
^@'zQa  
下面我们来剥离functor中的operator() 8-O: e  
首先operator里面的代码全是下面的形式: *TxR2pC}  
zJ8jJFL+Y  
return l(t) op r(t) S~g "  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) $qoal   
return op l(t) Y\(?&7Aax  
return op l(t1, t2) puF*WxU)  
return l(t) op #Oa`P  
return l(t1, t2) op --`W1!jI@  
return l(t)[r(t)] Sn;q:e3i{A  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] nu16L$ ]  
P^BSl7cT  
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: pqbKPpG  
单目: return f(l(t), r(t)); D/2;b;-  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); u<+RA  
双目: return f(l(t)); MLDAr dvK  
return f(l(t1, t2)); Zc9S[ivq  
下面就是f的实现,以operator/为例 eQ#"-i  
M?ElD1#Z  
struct meta_divide xaIe7.Z"xo  
  { ciPq@kMV  
template < typename T1, typename T2 > FlH=Pqc  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) T(kG"dz   
  { p|)j{nc  
  return t1 / t2; bU4\Yu   
} 1eS@ihkP  
} ; Ei@al>.\  
URyY^+s  
这个工作可以让宏来做: 8 vvNn>Q  
DeN$YE#*  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Y$ ZDJNz  
template < typename T1, typename T2 > \ 3KKq1][  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; &e4EZ  
以后可以直接用 AeW_W0j  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ~Z97L  
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 R"71)ob4  
(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。。。) vrsOA@ee3H  
pD6a+B\;k  
'&y+,2?;Y[  
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 rAu@`H?  
lR]SGdY  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 7<F{a"5P  
class unary_op : public Rettype f[$Z<:D-ve  
  { <QK2Wc_}-"  
    Left l; 4e|(= W`  
public : }M(XHw  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} qd [Z\B  
UO>S2u  
template < typename T > /.1h_[K]  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &<5oDdC  
      { +]# p m9  
      return FuncType::execute(l(t)); e]l.m!,r  
    } {y>Kcfc/?E  
1ZfhDtK(  
    template < typename T1, typename T2 > -s6;IoG/  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Snas:#B!  
      { g6q67m<h  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); "Ze<dB#,Y  
    } 7t/C:2^&  
} ; onUF@3V  
ZOHGGO]1M  
?OWJUmQ  
同样还可以申明一个binary_op TSP#.QY  
|?uUw$oh  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > X>rv{@KbL  
class binary_op : public Rettype K1fnHpK  
  { -Wl79lE  
    Left l; KrD?Z2x  
Right r; \;Q:a /ur9  
public : #mcGT\tQ  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} q6N6QI8/  
Yg3emn|a  
template < typename T > z_ia3k<  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?(j:F2dU~  
      { r(/+- t  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); HY'-P&H5(  
    } q*K.e5"'  
o[K,(  
    template < typename T1, typename T2 > |1"n\4$  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const F%q}N,W  
      { *Q2}Qbu  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Ceak8#|4  
    } |jyoT%SQ  
} ; sJ)Pj?"\?  
g E;o_~  
+,ojlTVlt  
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 vBjrI*0  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 wO ?A/s  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ,qO2D_  
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。 RE75TqYW  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! [>U =P`  
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。。。 NYp46;  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 3n=ftkI  
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) %u02KmV.  
下面是修改过的unary_op $2gZpO|  
nJ~5ICyd  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > T0P_&E@X  
class unary_op f^kH[C  
  { =GSe$f?  
Left l; 5IiZnG u  
  6.g k6  
public : JQ]A"xTIa*  
WkR=(dss8  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} )Fh5*UC  
\L{V|}"X  
template < typename T >  q<Zza  
  struct result_1 k'JfXrW<!  
  { O;?Nz:/q  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; uu+)r  
} ; *.F4?i2D  
use` y^c  
template < typename T1, typename T2 > ptEChoZ6  
  struct result_2 O4A{GO^q  
  { &S+o oj  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Ow4H7 sl  
} ; X[KHI1@w  
o+^5W  
template < typename T1, typename T2 > H|*Ual  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rc+}KO  
  { -yP_S~ \n  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); %T'<vw0  
} 6E@qZvQ  
&a bR}J[  
template < typename T > Ea\Khf]2  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const p;<brwN  
  { YPNG9^Y  
  return OpClass::execute(lt(t)); IG=#2 /$  
} :J6lJ8w ?  
$c<NEt_\  
} ; U[t/40W}P  
xb~8uD5  
@j|=M7B  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug wPrqFpf  
好啦,现在才真正完美了。 /[RO>Z9  
现在在picker里面就可以这么添加了: #[.aj2  
| )M>;q   
template < typename Right > o6T'U#7P  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const @J UCXm  
  { -oR P ZtW  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); R /0zB  
} ZF~@a+o  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ,37\8y?o\  
N-:.z]j#_  
S{#L7S  
K]c\3[vR  
8*Ke;X~N  
十. bind Gj H$!P=.  
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。 Ny2. C?2  
先来分析一下一段例子 pW4$$2S?9  
/ U5!]7&gB  
RJk42;]  
int foo( int x, int y) { return x - y;} nBJ'ak   
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 |Pj]sh[^Y  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 AD^Q`7K?uR  
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。 !$L~/<&0g  
我们来写个简单的。 FH7h?!|t  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ee\QK,QV  
对于函数对象类的版本: JsD|igqF-  
vA&MJD{  
template < typename Func > Jwt_d }ns  
struct functor_trait 2U.'5uA"L  
  { hxe X6  
typedef typename Func::result_type result_type; e .1! K  
} ; <<l1 zEf@  
对于无参数函数的版本: YgL{*XYAt  
eNc>^:&y*  
template < typename Ret > OD;F{Hc  
struct functor_trait < Ret ( * )() > {DWL 5V#M  
  { [Lal_}m?  
typedef Ret result_type; 33z^Q`MTC  
} ; IB\O[R$x  
对于单参数函数的版本: }NpN<C+  
5-?*Boi>i  
template < typename Ret, typename V1 > My<.^~  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > @ q:S]YB   
  { &5d~ODO  
typedef Ret result_type; ;(r,;S_`0  
} ; 5u=>~yK+  
对于双参数函数的版本: u%sfHGrH  
h h7unHt-  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > (bp4ly^  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > |e{ ^Yf4  
  { 7 tQ?av  
typedef Ret result_type; D A_}pS"  
} ; c$^~7.~{Qy  
等等。。。 '|J~2rbyr  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy tg6iHFa  
/l>!7  
template < typename Func > jT=fq'RK  
struct func_return CWY-}M  
  { buKSZ  
template < typename T > ]e6$ ={  
  struct result_1 Q4ZKgcC  
  { @id!F<+%oD  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; AjD? _DPc  
} ; ,s`4k?y  
4@r76v}{  
template < typename T1, typename T2 > G3dA`3  
  struct result_2 QERj`/g  
  { w:aV2  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; A9Icn>3?`(  
} ; F[KM0t!  
} ; `G:I|=#w  
*aW:Z6N  
t Z@OAPRx  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 {4eI} p<  
{H3B1*Dk  
template < typename Func, typename aPicker > i F \H  
class binder_1 `z$=J"%? y  
  { N"8'=wB  
Func fn; Y^tUcBm\  
aPicker pk; ;a 6Z=LB  
public : [*U.bRs  
=z zmz7op  
template < typename T > `Z^\<{z  
  struct result_1 [JYy  
  { P&IS$FC.\  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; >S>B tR l  
} ; tUi@'%>=5  
XaF;IS@A  
template < typename T1, typename T2 > moRo>bvN~  
  struct result_2 ?7uK:'8  
  { x %W%  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; X`28?  
} ; Yk0/f|>O  
+CN!3(r  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} wvRwb   
.iYp9?t  
template < typename T > zZ94_8b  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const aC94g7)`  
  { GT,1t=|&V  
  return fn(pk(t)); Y<h6m]H  
} vj9'5]!~q  
template < typename T1, typename T2 > @,m 7%,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  o .*t  
  { t:"%d9]  
  return fn(pk(t1, t2)); P'^& SK  
} MM6PaD{  
} ; -"rANP-UI  
^hcK&  
'^`iF,rg  
一目了然不是么? wZVLpF+7  
最后实现bind XT?wCb41R  
Clb7=@f  
Nq1YFI>W  
template < typename Func, typename aPicker > ,P%i%YPj  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) t;`ULp~&  
  { pS2u&Y"u|  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); $[ oRbH8g  
} m 48Ab`  
{YG qa$+\  
2个以上参数的bind可以同理实现。 p'A43  
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。 wLzV#8>  
VTwQD"oB  
十一. phoenix !j%u wje\  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ~G1B}c]  
~OWpk)Vq  
for_each(v.begin(), v.end(), (8~D ^N6Z  
( a"l\_D'.K8  
do_ yKy )%i  
[ k"|Fu   
  cout << _1 <<   " , " w I;sZJc  
] 6F5g2hBz  
.while_( -- _1), WIabQ_fX  
cout << var( " \n " ) D#A6s32a  
) TKQ^D  
); J9MAnYd)i  
Ym.{ {^=  
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: {eVv%sbq  
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 `O5427Im  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 -@ra~li,yQ  
那么我们就照着这个思路来实现吧: [8Fn0A  
?aI. Z+#  
M:dH>  
template < typename Cond, typename Actor > !f]kTs]j~  
class do_while BS ]:w(}[  
  { T;]Ob3(BpW  
Cond cd; AiB]A}  
Actor act; *Nfot v  
public : =WHI/|&  
template < typename T > Km,%p@`m  
  struct result_1 q0DRT4K  
  { [RY Rt/?Q  
  typedef int result_type; J=&}$  
} ; B*t1Y<>x  
mZG n:f}=  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 4;Vi@(G)  
DIfQ~O+u  
template < typename T > GG"6O_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =sAU5Ag68  
  { Z*ag{N  
  do r`\@Fv,&#  
    { fjy7gC2  
  act(t); [jksOC)@4  
  } 9s*QHCB0  
  while (cd(t));  Q7-iy  
  return   0 ; !l]_c 5  
} yZN~A:  
} ; o/Q|R+yXV  
" %qr*|  
:K5?&kT  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Ud7Z7?Ym  
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。 PT }J.Dwx  
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。 @;x*~0GZ  
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。 !8D>Bczq)  
下面就是产生这个functor的类: 7&9w_iCkV  
slhMvHOk-  
~KV{m  
template < typename Actor > o)>iHzR</  
class do_while_actor i"x V=.  
  { ,FXc_BCx4  
Actor act; !zvOCAb,  
public : K|l}+:k  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} t\}_WygN  
<EQaYZY=  
template < typename Cond > z;y{QO  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; s;..a&C'  
} ; B"zB=Aw  
Xk/iyp/  
xcn~KF8  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 z>\l%_w  
最后,是那个do_ |>[qC O  
CyS %11L  
lHDZfwJ&C1  
class do_while_invoker K&zW+C b  
  { 8};kNW^2m  
public : 1up p E|  
template < typename Actor > i]J.WFu  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const _RbM'_y+E  
  { >{9VXSc  
  return do_while_actor < Actor > (act); J@"UFL'^  
} ![nL/  
} do_; S;jD@j\t&  
tv`b##  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? l($ 8H AJ  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 R\XS5HOE(  
最后来说说怎么处理break和continue mRm}7p  
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。 0kNKt(_  
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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