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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda s! sG)AR.J  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 M:K4o%  
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, DJRr  
)Vx C v  
\&Oc}]  
]#$r TWMl'  
  class filler 0Jm)2@  
  { "LVN:|!  
public : +n<;);h  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 45Q#6Bt E  
} ; 2|8$@*-\  
k jR-p=}  
hB]<li)"C  
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: Ng1[y4R}  
X.ZY1vO  
UTuOean ]'  
62/tg*)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); )7N$lY<  
B]cV|S|  
]-u>HO g\  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ]i'gU(+;`  
I%ZSh]On  
M0RVEhX  
B+=Xb;p8  
二. 战前分析 \YF'qWB  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 fu`|@S  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 brt` oR  
Cqw`K P  
0J9Ub   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); YoRD9M~iG~  
  /* --------------------------------------------- */ G/}nwj\  
vector < int *> vp( 10 ); K6oQx)|  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); A)o%\j  
/* --------------------------------------------- */ f<2<8xS  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); G%fNGQwT  
/* --------------------------------------------- */ K db:Q0B  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ^g N?Io  
  /* --------------------------------------------- */ s!K9-qZl<  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); K9euNa  
/* --------------------------------------------- */ zzyD'n7D  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); !X/O1PM|  
m9 f[nT  
VaylbYUCT/  
}kb6;4>c  
看了之后,我们可以思考一些问题: 14rX:z  
1._1, _2是什么? ~C;gEE-  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 <o&\/uO~H  
2._1 = 1是在做什么? IgtTYxI  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 J k FZd  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 U^xtS g  
@RVj~J.A  
^o6&|q  
三. 动工 jD'$nKpg  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: W q>qso  
-VRKQNT  
$t42?Z=N&z  
eop7=!`-~~  
template < typename T > {(qH8A  
class assignment Qx}hiv/  
  { X0gWTs  
T value; `}&}2k  
public : LDq(WPI1#  
assignment( const T & v) : value(v) {} nM&UdKf3  
template < typename T2 >  ,L7:3W  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } *v9 {f?  
} ; Eg|C  
ZuQ\Pyx  
W&Gt^5  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 &Kc'g H  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment u}IQ)Ma  
5QJ FNE  
BpZ17"\z  
)qV&sru.$  
  class holder LDv>hzo  
  { )1S"D~j-  
public : \{M/Do:  
template < typename T > %W]" JwRu  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ^G]H9qY- e  
  { D<XRu4^;  
  return assignment < T > (t); y5lhmbl: e  
} !7fVO2m T  
} ; 9Kd:7@U  
*%`jcF  
Hs6}~d  
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: B#;0{  
joJ:* oL  
  static holder _1; "?TKz:9r  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Wc- 8j2M  
XP!7@:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Pi:=0,"XOp  
而不用手动写一个函数对象。 n aB`@  
`tZ`a  
/QCyA%y  
2w? 5vSv  
四. 问题分析 OLM}en_L  
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。 0] $5jW6]  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 /N82h`\n  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 0I@Cx {$  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ac??lHtH9  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 `SSUQ#@  
rCdf*;  
五. 问题1:一致性 0vm}[a4+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?| JqYt^,,Q:  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 n^Sc*7  
f'3sT(1&  
struct holder Kw ^tvRt'*  
  { f.y~Sew  
  // `T;Y%"X!  
  template < typename T > -S%)2(f^  
T &   operator ()( const T & r) const *<nfA}  
  { 3teanU`  
  return (T & )r; f.SmCgG  
} z ''-AH,  
} ; SR\F2@u  
P",E/beV  
这样的话assignment也必须相应改动: 2DbM48\E  
+4%: q~C  
template < typename Left, typename Right > vs~lyM/  
class assignment r 2L=gI  
  { E)7ODRVbl  
Left l; p~w|St 7jg  
Right r; '}q1 F<&  
public : +O,h<* y  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} !%{s[eO\  
template < typename T2 > ^U4|TR6mub  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Z6vm!#\  
} ; @|GKNW#  
d~b#dcv$"  
同时,holder的operator=也需要改动: vAMr&[  
j L[ hB  
template < typename T > J6Q}a7I#  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const DfQD!}=  
  { az2CFd^M  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); a \PvRW*I  
} H\Jpw  
IN%04~= H  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 `e!hT@Xxa  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 2dF:;k k  
N%.Dj H  
return l(rhs) = r; 5{&<X.jv  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 TGJ\f  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: zUhJr$N$  
?~5J!|r#  
template < typename Tp > Xqac$%[3  
class constant_t S(f V ,;Z  
  { 8?7gyp!k_f  
  const Tp t; :>t? ^r(  
public : ]'/ZSy,  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ~t~5ctJ@  
template < typename T > mrfc.{`[  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const H}$hk  
  { An%V>a-[  
  return t; > WW5A py[  
} UUt631  
} ; p3NTI/-  
-)Y?1w  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 %Jpb&CEY  
下面就可以修改holder的operator=了 =!`\=!y  
>5jHgs#  
template < typename T > mJ%r2$/*  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const *ppb 4R;CW  
  { j;k(AM<  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 92k}ON  
} -~HlME *~f  
[[[QBplJ  
同时也要修改assignment的operator() c[Mz#BWG  
(Rc 0l;  
template < typename T2 > U "qO&;m  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ] PnE%  
现在代码看起来就很一致了。 :-f"+v  
B43o_H|s  
六. 问题2:链式操作 r]=3aebR.  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 j{nkus2  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 kPVP+}cA  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 .F~EQ %  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 cg,_nG]i  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct }<wj~f([  
R<!WW9IM  
template < typename T > B9_0 Yq  
struct result_1 [\ JZpF  
  { A/U tf0{3"  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; n]B)\D+V^  
} ; sv^; nOAc  
mP)<;gm,  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: pr-{/6j6  
QsmG(1=  
template < typename T > L#e|t0'#  
struct   ref BX),U  
  { _e_]$G/TM  
typedef T & reference; ?nFT51 t/4  
} ; NRKAEf_#w  
template < typename T > uREc9z `Q'  
struct   ref < T &> t3/!esay  
  { omV.Qb'NS  
typedef T & reference; Dz&4za+{  
} ; b)u9#%Q  
d]e`t"Aj  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:  <C4^Vem  
X/1Z9 a+W  
template < typename T > <EI'N0~KG  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const T T0O %  
  { IEzZ$9,A5  
  return l(t) = r(t); <MN+2^ed&  
} e<^tY0rR&  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 0nAeeVz|  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Iw"?%k\U  
}}qR~.[  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 8IC((  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: nm'm*sU\  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 @D"1}CW  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 S$"A[  
最后的布局是: 7$GP#V1r/  
                Add @fpxGMy&  
              /   \ "`:#sF9S  
            Divide   5 qc\o>$-:`  
            /   \ PyHE >C%  
          _1     3 !*%3um  
似乎一切都解决了?不。 !9o8v0ZI  
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。 )K2n!Fbd  
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。 2$NP46z}  
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: RpLm'~N'  
q@(N 38D  
template < typename Right > TF^]^XS'  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 3iWLo Qm  
Right & rt) const c_^H;~^rL  
  { `p^M\!h*O  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); qrX6FI  
} o7 !@WOeZ3  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ,iPkx(  
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。 GZ'hj_2%<  
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。 <6apv(2a  
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。 `hlyN]L  
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。 z|P& 8#txM  
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? cDTDim1F  
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: GW $iK@  
<{-DYRiN  
template < class Action > 6!Isz1.re  
class picker : public Action 1xtbhk]D  
  { g dC=SFb b  
public : )QZ?Bf  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 6ldDt?iSg  
  // all the operator overloaded fQx 4/4j  
} ; R4qk/@]t  
DTIy/  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 m d C. FO-  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: t%dPj8~  
cRg$~rYd  
template < typename Right > nj9hRiL n  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const K->p&6s  
  { \O/=g6w|t}  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); mU&J,C  
} qbAoab53  
alu`T c~  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > /|DQ_<*  
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。 !E7/:t4  
;%82Z4  
template < typename T >   struct picker_maker d#z67Nl6  
  { "{0kg'fU  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 3 S5QqAm  
} ; /r?X33D!  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > E{Q^ZSV3B  
  { ZK'I$p]b  
typedef picker < T > result;  03#_ (  
} ; yz+r @I5  
uC;@Yi8  
下面总的结构就有了: ss2:8up 99  
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。 /n_HUY  
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。 Y.C*|p#  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 LQQhn{[D  
至此链式操作完美实现。 ):[[Ch_  
$Y4 Ao-@  
TMRXl.1  
七. 问题3 G![1+2p:Tq  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 D>1Dao  
!9N%=6\  
template < typename T1, typename T2 > L'6zs:i  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^Ta"Uk'  
  { 1IsR}uLh  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); FQ4rA 4  
} )i>KYg w  
>%[W2L\'  
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: @O(\ TIg  
``\H'^{B  
template < typename T1, typename T2 > 7:;V[/  
struct result_2 ~p 1y+  
  { r:o!w7C:a  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; \4&g5vE  
} ; oyd{}$71d  
'\;tmD"N5#  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 9(I4x]`  
这个差事就留给了holder自己。 [gE2lfaEy  
    oy |@m|J  
~lL($rE  
template < int Order > %$}iM<  
class holder; qy]-YJZ  
template <> b13>>'BMB  
class holder < 1 > #*`|}_6L  
  { 8_ LDS  
public : :H87x?e[  
template < typename T > :=8vy  
  struct result_1 RU'J!-w{  
  { HvngjP{>  
  typedef T & result; I[|I\tW  
} ; ls5S9R 5  
template < typename T1, typename T2 > Cm&itG  
  struct result_2 Tv KX8m"  
  { aG ,uF  
  typedef T1 & result; - t+Mh.  
} ; 'F~u \m=E  
template < typename T > B?4\IXek  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 8BN'fWl&E  
  { AX)zSrXn  
  return (T & )r; ^q6~xC,/  
} $OO[C={v[  
template < typename T1, typename T2 > -/</7I  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const yqU++;6  
  { I@B7uFj  
  return (T1 & )r1; bM'AD[  
} Ob6vg^#  
} ; ibq@0CR  
'ZDclz9}  
template <> _`\INZe-G  
class holder < 2 > WAEKvM4*i0  
  { qRFN@ID$  
public : ev3x*}d0  
template < typename T > wfdFGoy(  
  struct result_1 F~Li.qF  
  { We ->d |=  
  typedef T & result; j0GI[#  
} ; p#kC#{<nE  
template < typename T1, typename T2 > s5pY)6)  
  struct result_2 TQou.'+v  
  { 2*M*<p=v  
  typedef T2 & result; x\%eg w  
} ; r~TT c)2  
template < typename T > MXy{]o_H~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const aI<~+]  
  { 1gE`_%?K  
  return (T & )r; bm4W,  
} 1mX*0>  
template < typename T1, typename T2 > 1 W0;YcT]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 0D'Wr(U(  
  { TU/J]'))C  
  return (T2 & )r2; eZ!k'bS=  
} Vo%d;>!G\;  
} ; H@zk8]_P  
_x!pM j(A  
w#e'K-=  
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> >。 AUC< m.  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: >$y >  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: FMn&2fH  
+@Y[i."^J  
return l(i, j) = r(i, j); +6=!ve}  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) I?K0bs+6  
cGp^;> ]M  
  return ( int & )i;  q0~_D8e,  
  return ( int & )j; p{rS -`I  
最后执行i = j; .*j+?  
可见,参数被正确的选择了。 2]+.8G7D%  
,:`6x[ +  
'!R,)5l0h  
T?Y\~.+99  
ng*%1;P  
八. 中期总结 =r~. I  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: z m'jk D|  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ! Cl/=0$[L  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 +2SX4Kxu  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Iqsk\2W]a3  
`y`xk<q  
L?0l1P  
F(<8:`N;G  
/>C~a]}  
}kj6hnQ  
九. 简化 L|X5Ru  
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。 ^NDX4d;  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Nj0)/)<r+  
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: aJ8pJ{,P  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 rg,63r  
  +-*/&|^等 >v[(w1?rX  
2. 返回引用。 9HX+sB M  
  =,各种复合赋值等 {n]sRz  
3. 返回固定类型。 H#inr^Xa  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) E: GJ$I  
4. 原样返回。 S F>D:$a  
  operator, .jp]S4~  
5. 返回解引用的类型。 \#aVu^`eX  
  operator*(单目) ?^~"x.<nr  
6. 返回地址。 yUO|3ONT  
  operator&(单目) { ZX C%(u  
7. 下表访问返回类型。 oui!fTy  
  operator[] L2'd sOn  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 :2E1aVo4b  
  operator<<和operator>> j&A3s{S4A  
opMUt,4  
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。 KIo}Gd&  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: >Mw &Tw}o  
Yys~p2  
template < typename Left > t\i1VXtO  
struct value_return m]\zt  
  { SbZt\a 8  
template < typename T > sg{D ?zl  
  struct result_1 vC:b?0s#(  
  { AiZFvn[n8  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; A+I&.\QAR  
} ; J\3} il N  
#[y<h3f]  
template < typename T1, typename T2 > N}fUBX4k  
  struct result_2 ,:4DN&<  
  { t1jlxK  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ht)nx,e=  
} ; m>ycN  
} ; s&hA  
S |>$0P4W(  
 7E`(8i  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait R*Z]  
rxj@NwAno  
下面我们来剥离functor中的operator() ^,lZ58 2  
首先operator里面的代码全是下面的形式: {X<4wxeTo  
p{q!jm~Nq  
return l(t) op r(t) *ldMr{s<R  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) c1kxKxE  
return op l(t) ]<gCq/V#  
return op l(t1, t2) 5 xDN&su  
return l(t) op ]TgP!M&q  
return l(t1, t2) op O}_a3>1DY  
return l(t)[r(t)] UMuuf6  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ]"Y%M'  
kQVDC,d  
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: ~9r!m5ws  
单目: return f(l(t), r(t)); QaWHz   
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); $-Pqs ^g  
双目: return f(l(t)); >}b6J7_  
return f(l(t1, t2)); -,VhSI  
下面就是f的实现,以operator/为例 _sR9   
1/ pA/UVO  
struct meta_divide _]xt65TL  
  { RR!!hY3 K  
template < typename T1, typename T2 > ]<T8ZA_Y;  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) l(,;wAH  
  { ;{f??G  
  return t1 / t2; ZuvPDW%  
} V.ji _vX  
} ; ] 5v4^mk  
qmA2bw]  
这个工作可以让宏来做: oL Vtu5  
qzA]2'~Q  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Z.':&7Y  
template < typename T1, typename T2 > \ ggI=I<7M  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; s)YP%vn#  
以后可以直接用 zLQ#GF  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) RO{@RhnV  
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 iv:/g|MBI&  
(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。。。) /J.\p/%\  
6lmiMU&V  
q^1aPz  
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 O R<"LTCL  
4su_;+]  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > s`=/fvf.  
class unary_op : public Rettype ~r^5-\[hZ  
  { MJ*]fC3/  
    Left l; ?96-" l  
public : oU0 h3  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 6I>5~?#  
Q_aqX(ig  
template < typename T > >u5g?yzw  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const l>D-Aan  
      { qX{X4b$  
      return FuncType::execute(l(t)); ?#m<\]S<  
    } AL]h|)6QpC  
pSQCT  
    template < typename T1, typename T2 > yYToiW *  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n<?SZ^X{,/  
      { T+WZE  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 5BHOHw D{  
    } dGsS<@G  
} ; 3G%wZ,)C  
gf3U#L}P  
V+O0k: o  
同样还可以申明一个binary_op G7Z vfLR{:  
=0h|yjnL/  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 0aC 2 Pym^  
class binary_op : public Rettype Wk`bb!P_  
  { 6KEykw j  
    Left l; lC=N:=Mu  
Right r; b+IOh|  
public : 3zB|!p C6s  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ,$h(fM8GC  
p9AZ9xr  
template < typename T > RQ^m6)BTo  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const CYtjY~  
      { | "Jx  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Yz=h"Zr  
    } 4YDT%_h0  
jj!N39f   
    template < typename T1, typename T2 > }UKgF.  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const BFMS*t`  
      { s]y-pZ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ;GE26Ymqly  
    } Cs:+93w  
} ; ^n&]HzT`y  
s>jr1~~3O_  
X-kXg)!Bg  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ]6{(Hjt  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 qGnPnQc  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) uw Kh  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 VY/|WD~"CW  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! j-J(C[[9  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 48tcgFg[  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 M*5,O   
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) `]`=]*d  
下面是修改过的unary_op M=5d95*-}  
q.=^i z&m  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > =oE_.ux\  
class unary_op 5LQk8NPh  
  { JFkN=YR8  
Left l; WI1T?.Gc   
  :7p9t.R<$h  
public : O87"[c`>  
{ p1lae  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} v:r D3=M-  
6exI_3A4jh  
template < typename T > YBX)eWslK  
  struct result_1 (U|)xA]y!  
  { XC|*A$x,  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; |',M_ e]  
} ; m`hGDp3  
f).*NX  
template < typename T1, typename T2 > CifA,[l34  
  struct result_2 x3Nkp4=Xd  
  { 4|[<e-W  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; TC qkm^xv  
} ; NWEhAj<w  
UT3bd,,  
template < typename T1, typename T2 > h&lyxYZ+T$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X<(6T  
  { 7MY)\aH  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); {7vgHutp  
} m6b$Xyq[  
gU l1CH&  
template < typename T > f:]u`ziM  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const WgE@89  
  { NW z9C=y  
  return OpClass::execute(lt(t)); N 0+hejz  
} b -PSm=`  
D=$4/D:;  
} ; }@d>,1DU  
pe|X@o  
'gCJ[ce  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug gs?8Wzh90*  
好啦,现在才真正完美了。 :'Zx{F`  
现在在picker里面就可以这么添加了: 3 m6$YWO  
pvlDjj}  
template < typename Right > tcZa~3.  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ]k[x9,IU\y  
  { E W`W~h[  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); jDR')ascn  
} FJ{=2]x|  
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。 jz*0`9&_  
(~h7rAEc  
k@S)j<  
)X/*($SuA  
vX ?aB!nkw  
十. bind _=pWG^a  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。  KyTuF   
先来分析一下一段例子 iHPUmTus--  
Z a! gbt  
`19qq]  
int foo( int x, int y) { return x - y;} U_]=E<el  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Hb+X}7c$  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 E Zi&]  
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。 G~"z_ (  
我们来写个简单的。 u$C\E<G^  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: h\(B#SN  
对于函数对象类的版本: 6 Ew@L<v  
}3Qc 24`  
template < typename Func > @K\o4\  
struct functor_trait sm0fAL  
  { 2`EVdl7B]  
typedef typename Func::result_type result_type; \wYc1M@7V  
} ; qe<Hfp/p  
对于无参数函数的版本: "Ht'{&  
XIKvH-0&  
template < typename Ret > 5$kdgFq(  
struct functor_trait < Ret ( * )() > J96uyS*  
  { :_v!#H)  
typedef Ret result_type; @OzMiN  
} ; Hfh!l2P  
对于单参数函数的版本: fN@{y+6  
[ 7g><  
template < typename Ret, typename V1 > >%u@R3PH]  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > AotCX7T2T  
  { #.H}r6jqs  
typedef Ret result_type; X3<K 1/<  
} ; P;73Hr[E#  
对于双参数函数的版本: h$>wv`  
PQ$sOK|/  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > J/ vK6cO\  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > (-,>qMQs  
  { ;r.EC}>m  
typedef Ret result_type; Lkn4<'un  
} ; -jB3L:  
等等。。。 z8E1m"  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ];1R&:t  
&kzj?xK=(j  
template < typename Func > A (okv  
struct func_return c+g@Z"es  
  { `PgdJrE  
template < typename T > k[ %aCGo  
  struct result_1 lNz]H iD  
  { 6Z?Su(s(5  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; x:fW~!Xc6  
} ; 3#c3IZ-;  
YHB9mZi  
template < typename T1, typename T2 > 1'JD=  
  struct result_2 0OnV0SIL  
  { E8ta|D  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; nn+_TMu  
} ; u#@RM^738d  
} ; 2z\e\I  
MG{l~|\x)  
I-DXb M  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Y%@hbUc}x9  
?T!)X)A#  
template < typename Func, typename aPicker > yz8jU*H  
class binder_1 $,ikv?"L  
  { du_4eB  
Func fn; G69GoT  
aPicker pk; XogVpkA  
public : MjD75hIZ  
P6\6?am  
template < typename T > 3TS_-l  
  struct result_1 XKS8K4"  
  { 2' ] KTHm  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; <CZgQ\Mt  
} ; , jU5|2  
$!B}$I;cd  
template < typename T1, typename T2 > ;j9\b9m  
  struct result_2 `XKVr  
  { x#*QfE/E(@  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; iOCqE 5d3  
} ; ]PR#W_&q  
vUesV%9hq  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} _las;S'oa  
H43MoC  
template < typename T > = a}b+(R  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const b~w=v_[(I  
  { Pw[g  
  return fn(pk(t)); !)pdamdA  
} _>yoX  
template < typename T1, typename T2 > Uz dc  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const aG%, cQ1  
  { 'e!J06  
  return fn(pk(t1, t2)); ; )Eo7?]-  
} Qdf=XG5  
} ; S1S;F9F  
A/}W&bnluD  
yZ kyC'/  
一目了然不是么? y*23$fj(  
最后实现bind k{I 01  
1P(&J  
U;q];e:,=}  
template < typename Func, typename aPicker > T~4N+fK  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) OLC{iD#  
  { &ldBv_  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 8|%^3O 0X  
} 8}s.Fg@tE  
Qf$|_&|  
2个以上参数的bind可以同理实现。 x@Hd^xH`  
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。 cC'x6\a  
&#yR;{  
十一. phoenix Y>+y(ck  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: N!2Rl  
nh>K`+>co  
for_each(v.begin(), v.end(), cV{o?3<:B  
( F4L;BjnJ  
do_ \Ae9\Jp8M  
[ YXo|~p;=Y  
  cout << _1 <<   " , " Z\}K{#   
] pmWr]G3,*  
.while_( -- _1), Av'GB  
cout << var( " \n " ) CQh,~  
) Q'O[R+YT ,  
); fw6UhG  
/FP5`:PfL  
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: ]X Z-o>+ ,  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor %zk$}}ti.  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Y!J>U  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 7R!5,Js+  
??60,m:]  
0tg8~H3yy  
template < typename Cond, typename Actor > kn"(mJe$  
class do_while xg_D f,  
  { 6 GP p>X  
Cond cd; R:Q0=PzDi#  
Actor act; L2Pujk  
public : uvP2Wgt  
template < typename T > YjOs}TD lx  
  struct result_1 Rp7ntI:  
  { rE9I>|tX  
  typedef int result_type; 5NoI~X=  
} ; /zDi9W*~1  
}v:jncp  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} %wcSM~w  
?`zXLY9q7  
template < typename T > } :=Tm]S  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `K~AhlJUQ  
  { 2_vbT!_  
  do B33$pUk  
    { h\v'9  
  act(t); ,to+oSZE  
  } Tm_B^ W}  
  while (cd(t)); b2b?hA'k  
  return   0 ; <Rh6r}f  
} r}[7x]sP  
} ; Mi'8 ~J  
26T"XW'_  
] e. JNo  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ^uv<6  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 mKo C.J  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 [ i#zP  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 >SPh2[f  
下面就是产生这个functor的类: ~ .;<  Bj  
;JZS^Wa  
y E[#ze  
template < typename Actor > r'QnX;99T  
class do_while_actor 7$h#OV*@,  
  { r{l(O,|e  
Actor act; 3gd&i  
public : oy<WsbnS  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 8JmFi  
rV08ad  
template < typename Cond > M%jPH  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Y"A/^]  
} ; ]Oq[gBL"A  
.9Y)AtJTS  
~3uP6\F  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 V<k8N^  
最后,是那个do_ C8z{XSo  
da)NK!  
-B86U6^s  
class do_while_invoker @v}/zS  
  { V5*OA??k<  
public : \=_{na_  
template < typename Actor > r@ZJ{4\Q  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const u\eEh*<7q  
  { e=O,B8)_  
  return do_while_actor < Actor > (act); */|BpakD<  
} yj^+ G  
} do_; $56,$K`H  
7jdb)l\p=  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? &x3VCsC\|  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 8#vc(04(  
最后来说说怎么处理break和continue / X1 x  
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。 N<~ku<nAU  
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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