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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 64<;6*  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Snx!^4+MF  
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, X H-_tvB  
HeOdCr-PN  
D5TDg\E  
gcU*rml  
  class filler 2yZr!Rb~*  
  { "f,{d}u  
public : "2l`XH  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} @1MnJP  
} ; "9wD|wsz  
p+;& Gg54  
%{@Q7  
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: 98>GHl'lM  
T$I_nxh[)L  
Mfj82rHg  
,%M[$S'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); A*EOn1hN  
Rff F:,b  
`Mnu<)v  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 =~B"8@B  
Xw-[Sf]p  
 Y{p$%  
g8W,Xq+  
二. 战前分析 DxJ;C09xNa  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ]:P7}Kpb  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 nlwqSXw  
xu2 KEwgb  
S/nPK,^d2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Zh=a rlk  
  /* --------------------------------------------- */ 2 T!Tiu  
vector < int *> vp( 10 );  c0oHE8@  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); TSlB.pw%v  
/* --------------------------------------------- */ 9a}9cMJ^"  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); M|WBJ'#x0  
/* --------------------------------------------- */ Y%pab/Y  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); -8Jw_  
  /* --------------------------------------------- */ CM;b_E)9)f  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); =p+y$  
/* --------------------------------------------- */ !%iHJwS#  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); E TT46%Y  
(W ~K1]  
UB/> Ro  
ZJYn[\]  
看了之后,我们可以思考一些问题: Qp>leEs]+6  
1._1, _2是什么? CU'JvVe3  
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。 l~c[}wv  
2._1 = 1是在做什么? CMa6':~  
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。 ~r1pO#r-  
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。 &Y{^yb  
}LzBo\  
JVZ-nHf(9  
三. 动工 {.p.?  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: /jY u-H+C  
i"^>sk  
T] zEcx+e  
%FO{:@CH  
template < typename T > OtG\Uw8  
class assignment rE3dHJN;  
  { {&  o^p!  
T value; t" .Ytz>  
public : #B `?}a=  
assignment( const T & v) : value(v) {} o NtFYY  
template < typename T2 > w!.@64-  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } yvAO"43  
} ; [q <'ty  
kv+%  
sV\_DP/l  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 C]`uC^6g  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment *l2`- gbE  
l/eF P  
@~3--  
O$Rz/&  
  class holder d9N[f>  
  { !?2)a pM  
public : h>N}M}8  
template < typename T > GG} %  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 8y;Rw#Dz  
  { ]c.w+<  
  return assignment < T > (t); }^ rxsx`  
} &m5zd$6  
} ; U7r8FLl  
nbi7r cT  
{o=?@$6C  
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: NGx3f3 9  
6TtB3;5  
  static holder _1; xoaO=7\io  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 gFDnt  
]%Q!%uTh  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); k6G _c;V  
而不用手动写一个函数对象。  T]#V  
<`H0i*|Ued  
ll:UIxx  
ZnG.::&:  
四. 问题分析 V Z(/g"9  
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。 YOCEEh?  
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。 $.G 7Vt  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Dl,QCZeM  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 9&6juL  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 %uW  =kr  
gP^2GnjHL8  
五. 问题1:一致性 Dg&84,bv^  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| Q8p6n  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 >I5:@6 Z  
B9v>="F  
struct holder T1LYJ]5  
  { F:{*4b  
  // HU3:6R&  
  template < typename T > +7Ws`qhEe  
T &   operator ()( const T & r) const pLMt 2 G  
  { Sg#XcTG  
  return (T & )r; G7Nw}cVJ)  
} / 3A6xPOg  
} ; *Gsj pNr-  
+y7z>Fwl  
这样的话assignment也必须相应改动: ua\t5M5  
kaG/8G(  
template < typename Left, typename Right > BZR{}Aj4pa  
class assignment RNg?o [S  
  { 9shf y4?k  
Left l; ]WT@&F  
Right r; u9lZHh#V-  
public : Fq9YhR  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Y.:R-|W  
template < typename T2 > h2l;xt  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ~9X^3.nI  
} ; @AyteHK  
|Uh8b %  
同时,holder的operator=也需要改动: #&3,T1i`  
r pNb.  
template < typename T > .`or^`X3  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const [ks_wvY:'  
  { y^. 66BH  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); *}[\%u$ T  
} ;>6< u.N  
wxN)d B  
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。 (In{GA7 ;  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 f/Gx}x=  
53Adic  
return l(rhs) = r; Di9RRHn&q  
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。 U82a]i0  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: #Z&/w.D2  
1? >P3C  
template < typename Tp > J-W9Bamx  
class constant_t ^-o{3Q(w  
  { /:dLqyQ_V  
  const Tp t; l|5 h  
public : m</m9h8  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} b@CB +8 $  
template < typename T > x*7@b8J  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const P_bB{~$4  
  { uF ?[H -y  
  return t; Hv,|XE@Y  
} Ufr@j` *  
} ; pR0[qsQM  
?R`S-  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 QcegT/vO  
下面就可以修改holder的operator=了 %? ~'A59  
&@=Jm /5  
template < typename T > }=R]<`Sj.j  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ]a3$hAcj6"  
  { $8EEtr,!  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); {UiSa'TR1b  
} 6BE,L  
X>(1fra4  
同时也要修改assignment的operator() hp dI5  
K_Y-N!h  
template < typename T2 > >e]g T  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } d^=BXC oC  
现在代码看起来就很一致了。 Im]@#X  
8R~<$ xz  
六. 问题2:链式操作 l;8t%JV5  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ?%kgfw@)  
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。 YAi-eL67l  
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。 {v={q1  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 _H]\  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct @T1G#[C~t  
"Ih3  
template < typename T > HU0.)tD  
struct result_1 #G9 W65f  
  { sz7*x{E  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; kc'$4 J4Tw  
} ; %VHy?!/  
DP_b9o \5  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: @N'n>8Wn  
Bk8}K=%w  
template < typename T > *,u3Wm|7  
struct   ref 2=cx`"a$  
  { +LHU}'|  
typedef T & reference; y<`5  
} ; 1(' wg!  
template < typename T > %-hSa~20  
struct   ref < T &> uWS]l[Ga  
  { )Q2Ap&  
typedef T & reference; t~2oEwTm  
} ; f\&X$g  
pyEQb#  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: >t+ ENYb  
&61U1"&$R  
template < typename T > lZzW- %K  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const y4\X~5kU  
  { iSfRJ:_&6  
  return l(t) = r(t); (Tx_`rO4VY  
} 0aT:Gy;  
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。 m:BzIcW<\  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ]2zM~  
Jv~R/qaaD  
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 +%5L2/n7  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: <H64L*,5'7  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 :8S;34Y;  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 74e=zW?  
最后的布局是: b42%^E  
                Add ;@+ |]I  
              /   \ FgdnX2s J  
            Divide   5 cXXZ'y>FP  
            /   \ -"-.Z&#  
          _1     3 ,fjY|ip  
似乎一切都解决了?不。 Qt u;_  
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。 u%-]-:c  
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。 pl8b&bLzi  
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: ~cU1 /CW8  
d+n2 c`i  
template < typename Right > {lK2yi  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const <ZT C^=3  
Right & rt) const eP~bl   
  { 4Kqo>|C  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ]($ \7+  
} !ooi.Oz*Tu  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 '}agi.z  
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。 w4L()eP#?=  
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。 hcVu`Bn  
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。 k?=1q[RQH  
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。 Zo UeLU  
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? n7> |$2Y  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 0E\#!L  
pq*e0uW  
template < class Action >  O_ _s~  
class picker : public Action V x#M!os0  
  { (KI9j7  
public : K6{wM  
picker( const Action & act) : Action(act) {} #1dVp!?3T  
  // all the operator overloaded tSy 9v  
} ; |JkfAnrN$I  
%9YY \a {  
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。 "#)|WVa=BM  
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: "DN,1Q lCp  
_2KIe(,;  
template < typename Right > f y2vAwl  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const w|dfl *  
  { ss-W[|cHU  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); (]w6q&,  
} tE %g)hL-  
W"=l@}I  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > $9%F1:u  
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。 Y:CX RU6eD  
l8~(bq1  
template < typename T >   struct picker_maker izSX  
  { ~vTwuc\(H  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Z/,R{Jgt"  
} ; #91^1jyMf  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > yPE3Awh5  
  { U\%r33L )  
typedef picker < T > result; RUY7Y?  
} ; O=__w *<  
")KqPD6k  
下面总的结构就有了: !-MY< '  
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。 )\yK61aX  
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。 6UCF w>  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 0"7+;(\1Rk  
至此链式操作完美实现。 2hV -h  
?|,:;^2l1  
H+*3e&  
七. 问题3 6uD<E  
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。 4dixHpq'  
:]:)c8!6  
template < typename T1, typename T2 > iw#~xel<ez  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !h1:AW_iz  
  { Bq$IBAot  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); f?d5Ltg   
} =]%,&Se  
ZtZ3I?%U3  
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: lEl.'X$  
|ufL s  
template < typename T1, typename T2 > brp3xgQ`]  
struct result_2 af<h2 r  
  { np2&W'C/i  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; p2Khfl6-  
} ; *AV%=   
\me5"ZU  
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? -] wEk%j  
这个差事就留给了holder自己。 8XJi}YPQ  
    1j<uFhi>  
J2}poNmm  
template < int Order > ^EiU>   
class holder; U!uPf:p2  
template <> Ma!  
class holder < 1 > (F^R9G|  
  { dC,C[7\  
public : 5r)8MklZ  
template < typename T > \v&zsv\B@  
  struct result_1 U[MeK)*  
  { xO_>%F^?  
  typedef T & result; xc*a(v0  
} ; rf H1Zl  
template < typename T1, typename T2 > (zFqb,P  
  struct result_2 Mf14> `<`  
  { wU|@fm"  
  typedef T1 & result; +D5gbxZX  
} ; -i?gY F!G  
template < typename T > L ~'98C  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const w71YA#cg  
  { t Aq0Z)  
  return (T & )r; T9R# .y,  
} .K84"Gdx  
template < typename T1, typename T2 > lrZ]c:%k  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const G_?U?:!AC  
  { S?CT6moXA  
  return (T1 & )r1; )!v"(i.5Xo  
} \dJhDR  
} ; T; tY7;<  
-$"$r ~ad  
template <> =Rx4ZqTI|  
class holder < 2 > A:Wr5`FJ  
  { ,=\.L_'  
public : i{m!v6j:  
template < typename T > x</4/d  
  struct result_1 T/E=?kBR  
  { T#Q7L~?zY  
  typedef T & result; WP*}X7IS  
} ; tx7 zG.,  
template < typename T1, typename T2 > 2*Qi4%s#  
  struct result_2 $ (;:4  
  { |'-aR@xJ  
  typedef T2 & result; W:8MqVm34  
} ; )T"Aji-hy  
template < typename T > nQQHm6N  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const .mfLHN%:  
  { n 6 pJ]Ce  
  return (T & )r; 9;Z{++z  
} 1q(Qr h  
template < typename T1, typename T2 > 3F]Dh^IR9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const B!pz0K*uG  
  { zYV{ |Z  
  return (T2 & )r2; 61Cc? a*_  
} /i8OyRpSyk  
} ; C IMI?  
~588M 8~  
P!Fy kg  
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> >。 VxDIA_@y  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: kr+p&|.  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: @*|VWHR  
g;=VuQuP|  
return l(i, j) = r(i, j); xI{fd1  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) R_B0CM<!  
o)XrC   
  return ( int & )i; !.,J;Qt  
  return ( int & )j; M>Q ZN  
最后执行i = j; }| MX=:@*  
可见,参数被正确的选择了。 f|VCibI  
Z@1kx3Wx$  
d7](fw@c  
[L2+k? *  
OGg\VV'  
八. 中期总结 F/ZFO5C%  
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: |P]W#~Y-  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 }O7sP^  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 )Xg5=zn$  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor m6[}KkW  
,V,mz?d^9  
ya1 aWs~  
(9RfsV4^  
7:olStK  
,93Uji[l  
九. 简化 LUD .  
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。 Fn .J tIu  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ;+XrCy!.)L  
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: J@:Q(  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 cy.r/Z}  
  +-*/&|^等 ~D3 S01ecM  
2. 返回引用。 s>o#Ob@4'  
  =,各种复合赋值等 )KE  
3. 返回固定类型。 &*>.u8:r  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) :.ZWYze  
4. 原样返回。 h"+7cc@  
  operator, 0Q a 0  
5. 返回解引用的类型。 Y]L4,V  
  operator*(单目) avq$aq(3&  
6. 返回地址。 `sqr>QD  
  operator&(单目) 0#OyT'~V%  
7. 下表访问返回类型。 ;iuwIdo6c  
  operator[] F:q4cfL6  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 pM@8T25=  
  operator<<和operator>> GqxnB k1  
dvjj"F'Bf  
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。 UgAp9$=z  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 0]bt}rh  
cZ_)'0  
template < typename Left > exJc[G&t(  
struct value_return J{b#X"i  
  { ]TT >3"Dw7  
template < typename T > fYjmG[4  
  struct result_1 Q// @5m_  
  { *"WP*A\1  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ywJ [WfCY  
} ; #epbc K  
g6%]uCFB  
template < typename T1, typename T2 > 4+q,[m-$(  
  struct result_2 :41Y  
  { ?d3K:|g  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; j7Fb4;o{  
} ; ~Pw9[ycn3  
} ; pFS@yHs  
uQvTir*e  
.4\I?  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Y M:9m)  
}y6@YfV${  
下面我们来剥离functor中的operator() nDdY~f.B  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ~'lT8 n_  
IOZw[9](+  
return l(t) op r(t) aI&~aezmN  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) `hO%(9V9  
return op l(t) 56z>/`=  
return op l(t1, t2) ?@4Mt2Z\  
return l(t) op AB/${RGf+  
return l(t1, t2) op |K1S(m<F  
return l(t)[r(t)] 3XlQ4  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] fE~KWLm  
se %#U40*  
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: + )Qu,%2   
单目: return f(l(t), r(t)); _">F]ptI;  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); YCiG~y/~  
双目: return f(l(t)); T;(,9>Qsu  
return f(l(t1, t2)); 76rv$z{g^  
下面就是f的实现,以operator/为例 X1(ds*'Kv  
K+vD&Z^  
struct meta_divide (G> su  
  { HNS^:X R  
template < typename T1, typename T2 > P}8hK   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) %>Gb]dv?  
  { :4V5p =v-  
  return t1 / t2; jdG2u p  
} HSNj  
} ; ;S U<T^a  
?h4[yp=w  
这个工作可以让宏来做: %cn 1d>M+I  
6"G(Iq'2t3  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ "L]v:lg3  
template < typename T1, typename T2 > \ ]Ik~TW&  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Oh1U=V2~  
以后可以直接用 ]7_>l>  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Hj>9#>b  
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 Y9X,2L7V  
(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。。。) E>QS^)ih  
S|tA%2z  
k*;U?C!  
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 5%2~/ "  
'S6zkwC]  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > mbbhz,  
class unary_op : public Rettype ]2m=lt1  
  { u;$qJjS N  
    Left l; B0b|+5WhR  
public : k_}$d{X  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} $V 3If  
L?nhm=D  
template < typename T > MXaik+2  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >bV3~m$a+  
      { \m|5Aqs  
      return FuncType::execute(l(t)); vxPE=!|  
    } ?VotIruR  
/E<Q_/'Z  
    template < typename T1, typename T2 > 9e`};DE   
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,]0BmlD  
      { %TFsk  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); F.y_H#h  
    } Jf2JGTcm  
} ; D,.`mX  
NE#`ZUr3  
WVyDE1K <  
同样还可以申明一个binary_op @lDnD%vZ`  
n>u_>2Ikkj  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 9<rs3 84  
class binary_op : public Rettype ]vf_4QW=  
  { OSO MFt  
    Left l; MMrN#&r  
Right r; @Pc7$qD%  
public : OiA uL:D  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} !q$VnqFk  
&w^9#L  
template < typename T > f B<Qs.T  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const O8#]7\)  
      { vX>{1`e{S  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ,$t1LV;o=  
    } EFDmNud`Q  
[@qjy*5p  
    template < typename T1, typename T2 > $A~aNI  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ILDO/>n  
      { &V axv$v}  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); !j7mY9x+  
    } r(wf>w3  
} ; VOj7Tz9UD  
Yz2N(g[  
=A,T:!}'  
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 L=;T$4+p  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 FUSe!f  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) *Jcd_D\-(1  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 2|?U%YrHWs  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! IY.M#Q ]  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 J[l7p6xk  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 F/J s K&&  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) rCqwJoC`v  
下面是修改过的unary_op a\m=E#G  
=),ZZD#J  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > nnhI]#,a{  
class unary_op Y*9vR~#H  
  { S@pdCH, n  
Left l; c[,Rh f  
  ~ 1TT?H  
public : U4dfO=  
*?Wz/OJ0  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ~h<T0Zc  
p/0dtnXa(  
template < typename T > sE]z.Po=  
  struct result_1 T] H 'l  
  { 8)iI=,T*  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; zytW3sTZA  
} ; GBZu<t/  
B7qi|Fw  
template < typename T1, typename T2 > &b:y#gvJ:  
  struct result_2 %Qj$@.*:  
  { aW_Y  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; V&j]*)  
} ; VXk[p  
lrkgsv6  
template < typename T1, typename T2 > LsGO~EiJ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3`D*AFQc  
  { _~1O#*|4  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); eCJtNPd  
} <}&J|()  
!b0A %1W;  
template < typename T > yo_zc<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const J s33S)  
  { i0\]^F  
  return OpClass::execute(lt(t)); rvhMu}.  
} ,^1 #Uz8  
N 49{J~  
} ; KJ&I4CU]^  
j-aTpN  
$bpu  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug >G?*rg4  
好啦,现在才真正完美了。 .0/"~5  
现在在picker里面就可以这么添加了:  \v:Z;EbX  
k=d _{2 ~  
template < typename Right > sw1gpkX  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 6C"${}S F`  
  { jN= !Q&^i[  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); {LKW%G7  
} GRj [2I7:  
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。 r;(^]Soz  
OJydt;a  
o6x8j z  
&sn-;r  
YJwI@E(l$  
十. bind .j)DE}[q>  
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。 Ao\OU}  
先来分析一下一段例子 2b\ h@VJt  
,3G B9  
oKkDG|IE  
int foo( int x, int y) { return x - y;} wE9z@\z]  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1  R'_F9\  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 m/g[9Y  
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。 mm!JNb9(  
我们来写个简单的。 S_AN.8T  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: rx#GrV*y  
对于函数对象类的版本: phA{jJy?  
OS(Ua  
template < typename Func > w?fq%-6f*  
struct functor_trait R%t6sbsNv  
  { R SWw4}  
typedef typename Func::result_type result_type; BUL<FTg  
} ; @Z""|H"0  
对于无参数函数的版本: g( "[wqgG  
b,ZBol|X  
template < typename Ret > FFVh~em{  
struct functor_trait < Ret ( * )() > &F0>V o  
  { r<dvo%I#|  
typedef Ret result_type; L Do~  
} ; )ARV>(  
对于单参数函数的版本: FgP{  
+*qTZIXj  
template < typename Ret, typename V1 > G!F_Q7|-  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Z_jV0[\v0P  
  { CC`#2j  
typedef Ret result_type; l,QO+ >)z  
} ; 5@bmm]  
对于双参数函数的版本: ;;^?vS  
-q-BP}r3  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > C?g*c  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > W-1Ub |8C  
  { 9-=kVmT&g  
typedef Ret result_type; |M?VmG/6  
} ; m aQDD*  
等等。。。 rc{F17~vX  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy oB!-JX9  
bM W}.v!  
template < typename Func > *$t=Lh  
struct func_return 7W/55ZTmJ  
  { 4kNSF  
template < typename T > ^!(tc=sr  
  struct result_1 Q;z'"P   
  { >O1u![9K|w  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 9Pm|a~[m  
} ; =p8iYtI  
(iO/@iw  
template < typename T1, typename T2 > n5#9o},oK  
  struct result_2 S U P  
  { u69G #  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; :N4?W}r.  
} ; G@dw5EfF9  
} ; ]MMXpj,9h  
RL"hAUs_1  
@G>&Gu;5  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Oh1a'&  
i@YM{FycX  
template < typename Func, typename aPicker > &xFs0R i(  
class binder_1 OBM&N  
  { cbx( L8  
Func fn; F B&l|#e  
aPicker pk; 0)|;uW  
public : =\jPnov!  
pN;Tt+}  
template < typename T > 6bpO#&T  
  struct result_1 VpM(}QHd  
  { 7I@@}A  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; `v Ebm Xb  
} ; !xC IvKW  
c=:A/z{  
template < typename T1, typename T2 > PtKrks|y  
  struct result_2 A$J?-  
  { v kW2&  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 2s`~<EF N  
} ; m&6I@S2  
BMbZ34^e  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} W^9=z~-h  
(=D^BXtH|  
template < typename T > aD?ySc}  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const KSl@V>!_  
  { vau#?U".}>  
  return fn(pk(t)); 4g/Ly8  
} lJ4&kF=t  
template < typename T1, typename T2 > B}ASZYpW>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [iG4qI  
  { URxy*)  
  return fn(pk(t1, t2)); Z7?- c  
} Si[xyG6=  
} ; uI&<H T?  
IlP@a[:_  
 gm@%[  
一目了然不是么? dO[pm0  
最后实现bind nc>Ae`"(  
6[C>"s}Ol  
]0@ J)Z09  
template < typename Func, typename aPicker > fK9wr@1  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) X7fJ+C n  
  { sJcwN.s  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); v>p~y u+G  
} %VzCeS9  
JKYkS*.a}  
2个以上参数的bind可以同理实现。 F,$ypGr  
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。 |^kfa_d  
mwqe@7  
十一. phoenix ew6\Z$1c~  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: .Vb\f  
<<ifd?  
for_each(v.begin(), v.end(), RVe UQ%  
( <-a6'g2y  
do_ gK"E4{y_@  
[ JNgl  
  cout << _1 <<   " , " S"joXmJ/-C  
] 7S]akcT/  
.while_( -- _1), ejPK-jxCa/  
cout << var( " \n " ) )3KQ QGi8  
) "DNiVL.  
); x[H9<&)D  
%'i`Chc^!;  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: /N(Ol WEp  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor .UJjB}4$f  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。  Wfyap)y  
那么我们就照着这个思路来实现吧: M8' GbF=1  
#1` lJ  
TYh_uox6  
template < typename Cond, typename Actor >  D^JuL6U  
class do_while G8voqP  
  { 3a]Omuu|=  
Cond cd; ZU-vZD>  
Actor act; JRl`evTS  
public : lCMU{)  
template < typename T > q`DilZ]S  
  struct result_1 h$y0>eMWs  
  { s+yX82Y  
  typedef int result_type;  } h0 )  
} ; O E56J-*}x  
7|eD}=jy  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 1k! xG$g0  
_; ].  
template < typename T > X$4 5<oz  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const aI0}E O  
  { ^(8(z@y  
  do /iekww^54  
    { L[FNr&  
  act(t); ir*T ,O 2J  
  } VY=c_Gl  
  while (cd(t)); ;F!wyTF>}  
  return   0 ; 92HxZ*t7km  
} d;10[8:5=  
} ; }vLK-V v  
3d@$iAw1<  
O*7Gl G  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). /_G^d1T1?L  
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。 #RwqEZ  
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。 r6*~WM|Sq7  
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。 e)2s2y@zi  
下面就是产生这个functor的类: %SJ9Jr,  
QjlwT2o'  
qc-4;m o  
template < typename Actor > g[~"c}  
class do_while_actor z rV  
  { zT5@wm  
Actor act; iB,Nqs3 i*  
public : u.s-/ g  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} $zvqjT:>  
U0kEhMIIf  
template < typename Cond > _jW}p-j  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; H,!3s<1  
} ; ?!J{Mrdn  
5-ju5z?=  
c_xo6+:l  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 1$g]&'  
最后,是那个do_ K;wd2/jmJ  
ZzuEw   
bQ" w%!  
class do_while_invoker `/mcjKQ&9y  
  { i YJzSVO  
public : do:3aP'S,  
template < typename Actor > 62X;gb  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const i2EXE0;  
  { xN +j]L C  
  return do_while_actor < Actor > (act); dm&vLQVS  
} 7]~65@%R-&  
} do_; )"IBw0]  
p v2u.qg5z  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? mGmkeD'  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 |hprk-R*OH  
最后来说说怎么处理break和continue k2xOu9ncEj  
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。 8W|qm;J98  
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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