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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda . oF &Ff/[  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 )al]*[lY  
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, VZp5)-!\  
Maha$n*  
d\&U*=  
/kZebNf6H  
  class filler }Sm(]y  
  { SB;&GHq"n  
public : .9/ hHCp  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ;V:i!u u  
} ; |{z:IQLv  
-P(efYk  
j nkR}wAA  
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: L4@K~8j7  
B?eCe}*f;B  
0JWDtmK=C  
!j8FIY'[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); wjU9ZGM  
GL>O4S<`  
afCW(zH p  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 70 yFaW  
S*,17+6dV  
E+j/ Cu  
!4ocZmj\  
二. 战前分析 KaLzg5is  
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。 Z\(q@3C  
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 -vAC"8)S  
AmUr.ofu  
rX U  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); [$ubNk;!z  
  /* --------------------------------------------- */ lB8-Z ow  
vector < int *> vp( 10 ); :tc@2/>!O  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); I {SjlN}d  
/* --------------------------------------------- */ Eh)fnqs_d}  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); o@_q]/Mh  
/* --------------------------------------------- */ \ ,'m</o~,  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); : p1u(hflS  
  /* --------------------------------------------- */ 7zl5yK N  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); PF0_8,@U  
/* --------------------------------------------- */ ^Y?k0z  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); #z'  
M :=J^0  
:;v~%e{k  
[@_Jj3`4  
看了之后,我们可以思考一些问题: Ucb F|vkI  
1._1, _2是什么? .y'>[  
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。 3xy<tqfr  
2._1 = 1是在做什么? V%t.l  
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。 DcS+_>a\{l  
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。 {Ea b j  
x f'V{9*  
bS{bkE>  
三. 动工 "6("9"  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: `{gHA+B  
nd`1m[7MNu  
FBG4pb9=~  
B5`EoZ  
template < typename T > `C,n0'PL.  
class assignment x[| }.Ew  
  {  > ^O7  
T value; \Zb;'eDv  
public : ImA @}:  
assignment( const T & v) : value(v) {} pj8=wch  
template < typename T2 > iR HQ:Y!  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 9v#CE!  
} ; \wmN  
0RzEY!9g+  
JT~4mT  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 I !- U'{  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment  C;v.S5x  
{% 6}'  
9FF0%*tGo  
2V]UJ<  
  class holder #j;^\rSv-  
  { &Hrj3E  
public : >e lJkq|  
template < typename T > )J=!L\  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const D2 #ZpFp"h  
  { V(}:=eK  
  return assignment < T > (t); oE6tauQn  
} zxEL+P  
} ; 7o\@>rNWP  
y4yhF8E>;U  
^ "E^zHM(  
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: UB@Rs|)  
ip\sXVR  
  static holder _1; z>xmRs   
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 rD tY[  
K&u_R  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); cUk7i`M;6  
而不用手动写一个函数对象。 `Uq#W+r,  
vN}#Kc\  
b\f O8{k  
#x@$ lc=k3  
四. 问题分析 eNh39er  
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。 ^+ml5m  
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。 t6rRU~;}  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 KA5v+~  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 m5n #v  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 qyb?49I  
H;mSkRD3N  
五. 问题1:一致性 VD AaYDi  
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?| "37lx;CH  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 _=r6=.  
/*~EO{o  
struct holder qfF~D0}  
  { D'>_I.  
  // |*Yr<zt  
  template < typename T > f^3*)Ni  
T &   operator ()( const T & r) const Xc ++b|k  
  { #&+{mCjs  
  return (T & )r; T}Tp$.gB  
} yNBQGSH  
} ; i%iL[id:w  
]Ee?6]bN  
这样的话assignment也必须相应改动:  y`iBFC;_  
q~Hn -5H4Q  
template < typename Left, typename Right > gE'sO T9v  
class assignment 8qoMo7-f  
  { ,O5NLg-  
Left l; E*& vy  
Right r; Ha#= (9.  
public : d2FswF$C  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} -12UN(&&Z  
template < typename T2 >  ,i NXK  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } @ )F)S 7  
} ; eSn+B;  
1y &\5kB  
同时,holder的operator=也需要改动: @3i\%R)n;  
J6"9v;V  
template < typename T > -]Bq|qTH[(  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const >tS'Q`R  
  { d7^}tM  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); b#c:u2  
} &N9 a<w8+  
Yu/ID!`Z  
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。 krxo"WgD  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 OG~gFZr)6  
n)/z0n!\  
return l(rhs) = r; ZmqKQO  
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。 \<h0Q,e  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: W-f=]eWg  
Z3e| UAif  
template < typename Tp > uh_RGM&  
class constant_t *tFHM &a  
  { "s-"<&>a(  
  const Tp t; a~`eQ_N D  
public : k8yEdi`  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Eh`7X=Z7E  
template < typename T > Ufj`euY  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const m,28u3@r  
  { ;]puq  
  return t; _RYxD"m y  
} *-WpZGh  
} ; qx(xvU9  
h f)?1z4  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 mM~qBrwL  
下面就可以修改holder的operator=了 @n/\L<]t  
iozt&~o  
template < typename T > X #dmo/L8  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const :k]1Lm||  
  { h^45,E C  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); g'f@H-KCD  
} tIi&;tw]  
dbLZc$vPj  
同时也要修改assignment的operator() Z#jZRNU%ox  
pQ">UL*  
template < typename T2 > iU918!!N   
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } LP^$AAy  
现在代码看起来就很一致了。 ITQA0PI SL  
w(Ovr`o?9t  
六. 问题2:链式操作 )}R0Y=e  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 yN0Vr\r2  
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。 ]! &FKy  
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。 }Bh8=F3O Q  
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。 Y Uc+0  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct pad*oPH,  
&E F!OBR  
template < typename T > "^[ 'y7i  
struct result_1 bP#:Oi0v`  
  { NYUL:Tp  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; v"$L702d$\  
} ; tT8%yG}  
2|y"!JqE1  
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: +/7?HGf  
SR hiQ  
template < typename T > /N+dQe  
struct   ref @7c?xQVd$  
  { TqQB@-!  
typedef T & reference; /HEw-M9z  
} ; j;Gtu  
template < typename T > 7WqH&vU|  
struct   ref < T &> g =hg%gRy"  
  { Paq4  
typedef T & reference; 2qNt,;DQ  
} ; j_[tu!~  
+E+p"7  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: z9Mfd#5?>P  
E~T-=ocKE  
template < typename T > %0?KMRr  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const xu%k~4cB,  
  { qZh/IW  
  return l(t) = r(t); aK~8B_5k8  
} K3m/(jdO  
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。 -ad{tJV|  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 :kV#y  
rHI{aO7  
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 I,DS@SK  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: jd"@t*ZV  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 4@gG<QJW  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 U>SShpmZA  
最后的布局是: T Z@]:e:"b  
                Add 7z,C}-q  
              /   \ (E 3b\lST  
            Divide   5 `[yKFa I  
            /   \ #z%fx   
          _1     3 est9M*Fn  
似乎一切都解决了?不。 Kw^7>\  
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。 aO[w/cGQ  
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。 # w4-aJ  
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: Lb-OsKU  
]5cT cX;Z#  
template < typename Right > G4;Oi=  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const  }v{LRRi  
Right & rt) const $wa{~'  
  { Vp\,CuQ  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); S13nL^=i  
} ^DLfY-F+j  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 6|=f$a  
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。 +=h:Vb8  
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。 pllGB6X  
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。 d1T!+I  
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。 RP|`HkP-2  
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? ATyEf5Id_  
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: q<<v,ihh  
@ q3k%$4  
template < class Action > +`0k Fbx  
class picker : public Action M3y NAN  
  { 372rbY  
public : TX/Xt7#R:  
picker( const Action & act) : Action(act) {} >:!5*E5?  
  // all the operator overloaded _f,C[C[e&  
} ; 6@!`]tSCK  
T>Z<]s  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 0mVNQxHI  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: |r/"  |`  
V0YZp  
template < typename Right >  F(n$  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const H?Wya.7  
  { gQuw1  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); J;e2&gB  
} C) s5D  
0+ '&`Q!u  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 5tk AFb4P  
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。 =qIp2c}Rx  
B$K=\6o  
template < typename T >   struct picker_maker Q&;9 x?e  
  { ?V=ZIGj  
typedef picker < constant_t < T >   > result; (t|Zn@uY  
} ; w9imKVry  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > *^4"5X@  
  { n>XdU%&  
typedef picker < T > result; <lPG=Xt  
} ; V!=,0zy~Z  
q;CiV  
下面总的结构就有了: `w Vyb>T  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 `h\j99  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 J@'wf8Ub  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 "S]TP$O D  
至此链式操作完美实现。 )&O %*@F  
CRE3icXbQ  
'H!Uh]!  
七. 问题3 R n[cW5Y<  
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。 am'7uy!ka~  
x9g#<2w8  
template < typename T1, typename T2 > O/C rd/  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t:Q*gW Rh  
  { Lq^)R  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); %$L{R  
} f}e`XA?  
ZBthU")?  
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: <'*LRd$1  
]ieeP4*  
template < typename T1, typename T2 > ;^*W+,4WB  
struct result_2 AkV#J, 3LC  
  { eMsd37J  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; CTa57R  
} ; x;d6vBTUb  
6{b >p+U  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? IJ"q~r$  
这个差事就留给了holder自己。 D@.6>:;il  
    0e4{{zQx  
eauF ~md,  
template < int Order > 0h_|t-9j  
class holder; T8g$uFo  
template <> +0Y&`{#Z  
class holder < 1 > =H8;iS2R  
  { 6&x@.1('z  
public : 7:1Lol-V  
template < typename T > ZE}}W _  
  struct result_1 :I#V.  
  { &QgR*,5eo  
  typedef T & result; SJ,v?=S!  
} ; } Kgy  
template < typename T1, typename T2 > :o3N;*o>)0  
  struct result_2 T~e.PP  
  { ,J@  
  typedef T1 & result; S1_RjMbYM  
} ; #6=  
template < typename T > rILYI;'o  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const {<KVx9  
  { ?caSb =f  
  return (T & )r; [W&T(%(W-  
} S9.o/mr  
template < typename T1, typename T2 > 77Dn97l)&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const hgq;`_;1,  
  { ZECfR>`x  
  return (T1 & )r1; fJg+Ryo  
} z03K=aZ  
} ; 9'B `]/L  
WyiQoN'q  
template <> |6- nbj  
class holder < 2 > 9* M,R,y  
  { @yYkti;4-  
public : zb3t IRH  
template < typename T > =s6 opL)  
  struct result_1 59u }W 0  
  { l/5 hp.  
  typedef T & result; [/r(__.  
} ;  ob]w;"  
template < typename T1, typename T2 > 6=C<>c %+  
  struct result_2 tw@X> G1z  
  { @0''k  
  typedef T2 & result; jP.dDYc  
} ; {JLtE{  
template < typename T > TWTb?HP  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const f o3}W^0  
  { ;uGv:$([g  
  return (T & )r; d=/F}yP~?s  
} YmG("z  
template < typename T1, typename T2 > $`8wJf9@w  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ]SEZaT  
  { sI2^Qp@O1  
  return (T2 & )r2; h(DTa  
} QT}tvm@PMq  
} ; <P<z N~i9j  
.%-8 t{dt  
c+ie8Q!  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 o8MZiU1Xf  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 8Zdn,}Z  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: pxi3PY?  
#'}*dy/  
return l(i, j) = r(i, j); :`sUt1Fw.  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) \;Weizq5  
&p,]w~d,U  
  return ( int & )i; MdF2Gk-9  
  return ( int & )j; (9)Q ' 'S  
最后执行i = j; ]:n,RO6  
可见,参数被正确的选择了。 ['D]>Ot68  
<_+X 88  
BA.uw_^4  
XjBD{m(  
/$m;y[[  
八. 中期总结 zQ PQ  
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: #-J>NWdt  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 fP1! )po  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 e3\T)x &=  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor !,PWb3S  
j>kqz>3  
y();tsW qc  
i XN1I  
 \=o-  
wd6owr  
九. 简化 &^nGtW%a 9  
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。 vDvFL<`vmD  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 nk:)j:fr  
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: hbn([+xY  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 \M-OC5fQv  
  +-*/&|^等 O/LXdz0B  
2. 返回引用。 EQ_aa@M7  
  =,各种复合赋值等 h+,@G,|D  
3. 返回固定类型。 dRMx[7jVA  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) : Dp0?&_  
4. 原样返回。 F'Z,]b'st3  
  operator, \2z>?i)  
5. 返回解引用的类型。 )/P}?` I  
  operator*(单目) }m8q}~>tL  
6. 返回地址。 uAk.@nfiEv  
  operator&(单目) ?7A>+EY  
7. 下表访问返回类型。 *1"+%Z^  
  operator[] xz]~ jL@-]  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 a'T;x`b8U,  
  operator<<和operator>> Xa&kIq}(g  
/wv0i3_e  
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。 <3 uNl  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: '%;m?t% q  
nt<]d\o0  
template < typename Left > d-%hjy3N  
struct value_return S jj6q`  
  { @)}L~lb[)  
template < typename T > Y-9I3?ar  
  struct result_1 c@Is2 9t*  
  { l-3~K-k<@  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 18Emi<&A  
} ; e+|sSpA  
p<%d2@lp  
template < typename T1, typename T2 > 4ppz,L,4  
  struct result_2 JGZBL{8  
  { E{@[k%,_  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; I+(nu47ZT  
} ; qgB_=Q#E  
} ; @F>D+=hS  
$VR{q6[0S?  
i~72bMwsA  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait =pr7G+_u  
XP}<N&j  
下面我们来剥离functor中的operator() A}w/OA97RO  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ?A0)L27UE&  
_v:SP LU  
return l(t) op r(t) `@%LzeGz  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) X-/]IH DN  
return op l(t) 3U}%2ARo_  
return op l(t1, t2) ^f@=:eWI  
return l(t) op BLFdHB.$T  
return l(t1, t2) op =|9!vzG4  
return l(t)[r(t)] 3$/IC@+  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ';"VDLb3  
MOC/KNb  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: YZ7.1`8  
单目: return f(l(t), r(t)); z!\*Y =e  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); r|Z{-*`  
双目: return f(l(t)); 3XKf!P  
return f(l(t1, t2)); k{0o9,  
下面就是f的实现,以operator/为例 ipz5H*  
!~Z"9(v'C  
struct meta_divide ,//S`j$S  
  { 8EY:t zw  
template < typename T1, typename T2 > (% 9$!v{3  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 0{mex4  
  { k=^xVQuI  
  return t1 / t2; ('~LMu_  
} &Qm@9Is  
} ; V6Dbd" i9  
tp|d*7^i  
这个工作可以让宏来做: $ Q0n  
]'S^]  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ d5d@k  
template < typename T1, typename T2 > \ >sbu<|]a 7  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 6:2vP NF  
以后可以直接用 rlD8D|ZG  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) pot~<d`:K"  
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 9u:Q,0\  
(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。。。) 2rMpgV5  
^Dx&|UwiZa  
w =KPT''!  
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 %)n=x ne  
lfg6646?S  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Pz^544\~ou  
class unary_op : public Rettype 4P0}+  
  { 11lsf/IP  
    Left l; D{!IW!w  
public : xC?h2hIt  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} <Gsu Z  
j.YA 2mr  
template < typename T > n`KY9[0U=  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @pxcpXCy  
      { G&dKY h\  
      return FuncType::execute(l(t)); KSL`W2}  
    } }\LQ3y"[  
8ipez/  
    template < typename T1, typename T2 > Debv4Gr;^  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =lC7gS!U  
      { n:X y6H  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 7o4\oRGV  
    } 3a|\dav%  
} ; m kexc~l  
oU/5 a>9~  
cNH7C"@GVu  
同样还可以申明一个binary_op _G0 x3  
54/=G(F   
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > (w{j6).3Dj  
class binary_op : public Rettype r/1(]#kOX  
  { [ 3HfQ  
    Left l; ctUp=po  
Right r; wS*E(IAl  
public : #Dac~>a'  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} *h|U,T7ew  
A=4OWV?  
template < typename T > j39wA~ K  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *`U~?q}  
      { 9VT;ep  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); xkn;,`t^lJ  
    } v2?ZQeHr_(  
h$*!8=M  
    template < typename T1, typename T2 > S[N5 ikg  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const T;uX4,|(  
      { 6nQq  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); +qoRP2  
    } n|;Im&,  
} ; Y0>y8U V  
:Sma`U&  
iB{V^ksU  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 fIF8%J ^3  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 :%.D78&  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) HV.t6@\};  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 O84i;S+-p  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! #F#%`Rv1  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 nK,w]{<wG!  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 hQ i2U  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) }*-@!wc-N  
下面是修改过的unary_op 9iq_rd]  
o@Oqm>]SS  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > pUTr!fR  
class unary_op rKn~qVls  
  { &vJH$R  
Left l; :>*7=q=  
  _L PHPj^Pg  
public : TN.rrop`#g  
/\Ef%@  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 9UkBwS`  
}}[2SH'nH  
template < typename T > ~V-XEQA  
  struct result_1 ,'+kBZOv  
  { +H.`MZ=  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ]A"h&`Cvt  
} ; ;]iRk  
-%~4W?  
template < typename T1, typename T2 > M{\I8oOg  
  struct result_2 q@&6#B  
  { R@0R`Zs  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ( =$ x.1  
} ; R2;  
1,~D4lD|  
template < typename T1, typename T2 > y^k$Us  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const KP"+e:a%  
  { Rv=YFo[B  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); S:Hl/:iV  
} 74u&%Rj  
<[phnU^ 8  
template < typename T > yuVs YV@"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const GmG 5[?)  
  { AdmC&!nH  
  return OpClass::execute(lt(t)); y(&Ac[foS}  
} 6mE\OS-I  
>Q/Dk7#  
} ; iwq!w6+  
F:VIzyMq<  
GeqPRah  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug :Al!1BJQ  
好啦,现在才真正完美了。 5bIw?%dk(  
现在在picker里面就可以这么添加了: dI2 V>vk  
y9;Yiv r)  
template < typename Right > =vPj%oLp'a  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const lk!@?  
  { =-T]3!   
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); fox6)Uot  
} yX5\gO6G  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 FlQGg VN  
@c#(.=  
>usL*b0%  
*I+Q~4  
b'g )  
十. bind ,I9bNO,%JK  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 BWNi [^]  
先来分析一下一段例子 >eaaaq9B-  
so; ]&  
G5!^*jf  
int foo( int x, int y) { return x - y;} \^LFkp  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 <$YlH@;)`a  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Lr+$_ t}r  
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。 u ?"Vm  
我们来写个简单的。 >ef6{URy<  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 6LZCgdS{  
对于函数对象类的版本: H+#FSdy#  
t7pFW^&  
template < typename Func > &[9709 (=  
struct functor_trait r^ XVB`v  
  { jCY %|  
typedef typename Func::result_type result_type; x38 QD;MT  
} ; gIfh3D=yX  
对于无参数函数的版本: uO**E-`  
DH=hH&[e(d  
template < typename Ret > FwK] $4*  
struct functor_trait < Ret ( * )() > [ )F<V!  
  { N#] ypl  
typedef Ret result_type; f^e)O$N9]  
} ; SJLis"8  
对于单参数函数的版本: 7=uj2.J6  
JT?h1v<H]  
template < typename Ret, typename V1 > WAqINLdX  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > _g8yDfcLG  
  { J4'eI[73  
typedef Ret result_type; yauvXosX  
} ; cK@wsA^4  
对于双参数函数的版本: <v2;p}A  
\wZe] G%S  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > bD^owa  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 3q.q YX  
  { RCrCs  
typedef Ret result_type; ;a/E42eN;  
} ; :0/ 7,i  
等等。。。 #4:?gfIj  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy o-\[,}T)M  
`^vE9nW 7  
template < typename Func > sKWfX Cd  
struct func_return  z} <^jgJ  
  { _`V'r#Qn  
template < typename T > `L zPotz  
  struct result_1 wzA$'+Mb  
  { [^)g%|W  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; OI*H,Z "  
} ; 0Gk<l{o?^  
dr(*T  
template < typename T1, typename T2 > m 5.Zu.  
  struct result_2 v19-./H^ j  
  { 4*L_)z&4;  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; @~e5<:|5#  
} ; -=="<0c  
} ; #E?4E1bnB  
J,hCvm  
mw!F{pw  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 '91/md5  
`uFdwO'DD  
template < typename Func, typename aPicker > {ax:RUQxy  
class binder_1 /z!%d%"  
  { }C:r 9? T  
Func fn; \bF{-"7.  
aPicker pk; H|*m$| $,  
public : [ 3Gf2_  
7_L;E~\  
template < typename T > RN1_S  
  struct result_1 ig!+2g  
  { _#niyW+?~  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; do%&m]#;  
} ; eRYK3W  
\RiP  
template < typename T1, typename T2 > j.Hf/vi`z  
  struct result_2 +0&/g&a\R  
  { #R"*c hLV  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; p?!/+  
} ; x Ar\gu  
8m MQ[#0:}  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Ulyue  
= &]L00u.  
template < typename T > ^c<Ve'-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]'}L 1r  
  { 'V{W-W<  
  return fn(pk(t)); QY/w  
} zdYjF|  
template < typename T1, typename T2 > r" y.KD^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2:kH[#  
  { Ie_wHcM<  
  return fn(pk(t1, t2)); +R&gqja  
} paK2 xX8E  
} ; Q?vlfZR`8  
(e~Nq  
X, n:,'  
一目了然不是么? 6'/ #+,d'  
最后实现bind D^O@'zP=At  
+rd+0 `}C  
e= AKD#  
template < typename Func, typename aPicker > yAt ^;  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) WJ#[LF!e  
  { \e;iT\=.(  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); fu5=k:/c  
} A&VG~r$  
k:;r2f  
2个以上参数的bind可以同理实现。 \dVOwr  
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。 v+XJ*N[W  
(HVGlw'`  
十一. phoenix X8|,   
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: iMlWM-wz>O  
G[=c Ss,  
for_each(v.begin(), v.end(), pP_LR ks}  
( O-^Ma- }  
do_ _XBd3JN@  
[   ep8  
  cout << _1 <<   " , " +%'(!A?*`  
] D~m*!w*  
.while_( -- _1), q m}@!z^  
cout << var( " \n " ) d0D] Q  
) ^!d3=}:0  
); vN:Ng  
>6T8^Nt  
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: )GpK@R]{  
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 d=(mw_-?  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 LoV<:|GTI  
那么我们就照着这个思路来实现吧: occ7zcA  
]Um/FAW  
jd: 6:Fm  
template < typename Cond, typename Actor >  R&&4y 7  
class do_while A^g(k5M*  
  { Nb\4 /;#  
Cond cd; F5<H m_\:  
Actor act; V0@=^Bls  
public : LVGe]lD  
template < typename T > Xvu(vA  
  struct result_1 vP&(-a  
  { aN?zmkPpov  
  typedef int result_type; /: "1Z]@  
} ; a(nlTMfu  
dd;~K&_Q/i  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} W1~0_;  
)7F/O3Tq  
template < typename T > 4RO}<$Nx}  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4s- !7  
  { e ,(mR+a8  
  do sC'` ~}C  
    { G{}VPcrbC  
  act(t); @JMiO^  
  } fhiM U8(&  
  while (cd(t)); $4LzcwG  
  return   0 ; {) XTk &"  
} 79gT+~z   
} ; N8jIMb'<  
<~)P7~$d?p  
k[xSbs'D  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). HPl<%%TI  
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。 pBHRa?Y5  
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。 x5Bk/e'  
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。 SUiOJ[5,  
下面就是产生这个functor的类: ZK,G v  
6P3*Z  
oJ^P(]dw  
template < typename Actor > X ?O[r3<  
class do_while_actor @d'j zs  
  { V[LglPt  
Actor act; VA%J\T|G2\  
public : I7onX,U+  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}  B,@i  
z/-=%g >HA  
template < typename Cond > d]9z@Pd   
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 2/?|&[  
} ; ch]IzdD  
Q &8-\  
}j Xfb@`K  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 J.a]K[ci  
最后,是那个do_ x2xRBkRg=  
sJZ iI}Xc  
G|Ti4_w  
class do_while_invoker YK_ 7ip.a[  
  { )~>YH*g  
public : dtDFoETz  
template < typename Actor > /ZX }Nc g  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const '1[Ft03  
  { cAw/I@jG  
  return do_while_actor < Actor > (act); Yy8g(bU  
} 4W75T2q#  
} do_; 2 ?C)&  
97Vtn4N3  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? /vt3>d%B;  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 :gv"M8AP  
最后来说说怎么处理break和continue F59 TZI  
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。 W9&=xs6  
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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