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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda lsaA    
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ;aN_!! r  
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, xwF mY'o  
3Cw}y55_y  
%vil ~NU  
@9tzk [  
  class filler <I#nwoHN  
  { w7@TM%nS  
public : 85T"(HhT  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} *\(MG|S  
} ; ~ \]?5 nj  
l+a1`O  
L</k+a?H!  
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: RY .@_{  
.He}f,!f<  
^6On^k[|fw  
l0 8vF$k|d  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); xG(xG%J  
bu9.Hv T'  
J%u,qF}h  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 'Qh1$X)R7a  
T-LX>*  
BW:HKH.k  
)dd1B>ej]  
二. 战前分析 2 EWXr+IU.  
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。 N[r Ab*iT  
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 Y}]-o9Rl  
]h?q1    
Wc Gg  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 4{@{VsXN  
  /* --------------------------------------------- */ |A/H*J,  
vector < int *> vp( 10 ); N; '] &f  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); #;yxn.</  
/* --------------------------------------------- */ oY4^CGk=  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); yeI> b 1>Q  
/* --------------------------------------------- */ >UQY3C  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 5a-x$Qb9  
  /* --------------------------------------------- */ 4[(NxXH8M  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); I>GBnx L  
/* --------------------------------------------- */ rz0)S py6  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 31~nay15  
9Pb6Z}  
L#",.x  
: r(dMU3%  
看了之后,我们可以思考一些问题: nwp(% fBo  
1._1, _2是什么? wFX9F3m  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 .g3=L  
2._1 = 1是在做什么? &7i&"TNptP  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 2t4\L3  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 Mf2F LrAh  
E.Q]X]q  
|AH>EXhv  
三. 动工 :KgH7s}  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: R_O=WmD  
jsQHg2Vd  
z %Bzf~N9  
O%3Hp.|!  
template < typename T > <PVwf`W.  
class assignment | UlG@Mn  
  { '4nJ*Xa  
T value; D#AqZS>B  
public : ME$J42  
assignment( const T & v) : value(v) {} i y8Jl  
template < typename T2 > 0,nz*UDk  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } W#%s0EN<_  
} ; f1]zsn:  
lxm/*^  
j*5IRzK1%0  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 EJ>&\Iq  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment +J|H~`  
pB4Uc<e  
@)BO`;*$fF  
r\d(*q3B  
  class holder 43pe6 ^.  
  { zs~Tu  
public : lH;V9D^  
template < typename T > }DXG;L  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const BZ =I/L  
  { \"1>NJn&k)  
  return assignment < T > (t); 8Z0x*Ssk  
} @zC6`  
} ; d\ 8v VZ  
<)p.GAZ  
Lo~ ;pvv  
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: 1_<x%>zG  
WFiX=@SS  
  static holder _1; s(nT7x+W  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 b,^Gj]7  
0|RofL&o  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ?+))J~@t  
而不用手动写一个函数对象。 D3 yTN"  
+rJ6DZ  
."H;bfcL_  
bx(@ fl:m  
四. 问题分析 $'%GB $.  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ] \M+ju  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 `XhH{*Q"X  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 qx'0(q2Ii(  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 |)+ SG>-  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 t|$ jgM  
$8)XN-%(  
五. 问题1:一致性 P&uSh?[ ^  
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?| )-26(aNGT  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Rh ^(91d  
H.m]Dm,z  
struct holder !JDr58  
  { |ZL?Pqki  
  // {2h *NFp  
  template < typename T > b!P,+!<  
T &   operator ()( const T & r) const \ dFE.4  
  { 0k5-S~_\  
  return (T & )r; @^<odmM  
} =nGFLH6)  
} ; HbegdbTJ  
!1G KpL  
这样的话assignment也必须相应改动: BYB4- ,  
$G-<kC}8:  
template < typename Left, typename Right > KGYbPty}  
class assignment ?1D!%jfi  
  { :Ln)j%&  
Left l; |gA@WV-%  
Right r; ' @RF  
public : hO]F\0+  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} b3^:Bh9  
template < typename T2 > `*3A7y  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } bGCC?}\  
} ; ==OUd6e}  
68XJ`/d  
同时,holder的operator=也需要改动: c|k_[8L  
2n,z`(=  
template < typename T > &{V|%u}v  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const gS5REC4I/  
  { !?nO0Ao-$  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); [(heE  
} %dzt'uz  
TP rq:"K  
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。 nzC *mPX8  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 uQIPnd(V  
?> }p'{I  
return l(rhs) = r; Z*m^K%qJ  
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。 YGJ!!(~r  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: hSm?Z!+  
509T?\r  
template < typename Tp > ]SCHni_  
class constant_t "[N2qJ}p  
  { +})QTFV  
  const Tp t; ?4bYb]8Z  
public : 2g= 6 s  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ~HB#7+b  
template < typename T > 1.du#w  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const dd  
  { |9jK-F6   
  return t; x95s%29RS  
} t`Kpbfk  
} ; @3.Z>KONx  
uge r:cD  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 -D~K9u]U_  
下面就可以修改holder的operator=了 CP J21^  
$|=| "/  
template < typename T > ]lwf6'  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const &<N8d(  
  { KnkmGy  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ^ Kz ?SO  
} I?'*vAW<  
|M;Nq@bRv  
同时也要修改assignment的operator() gw)4P tb!  
,D;8~l lM  
template < typename T2 > <[k3x8H'  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } #c:s 2EL  
现在代码看起来就很一致了。 ^3dc#5]Xf  
I{89chi  
六. 问题2:链式操作 yMNJHiE/  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 TRi'l#m4  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ,Vi_~b  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 9<u&27.  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 h-96 2(LG  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct >%tP"x{  
|8'}mjs.Q  
template < typename T > 9WG=3!-@  
struct result_1 ,/?J!W@m  
  { oJTEN}fL  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Ak?9a_f  
} ; ZWCsrV*;  
a fa\6]m  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: *:CTIV5N0  
!igPyhi,hl  
template < typename T > @&m [w'tn  
struct   ref D,cD]tB2  
  { v@{y}  
typedef T & reference; bo=H-d|  
} ; ~rV$.:%va  
template < typename T > [)I^v3]U  
struct   ref < T &> PA^*|^;Xh  
  { QZVyU8j3  
typedef T & reference; HIc;Lc8$  
} ; nGVr\u9z  
7KlL%\  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 8'Q+%{?1t  
nOPB*{r|  
template < typename T > =78y* `L  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const .4a|^ vT  
  { QT%`=b  
  return l(t) = r(t); Z?eTjkNS#  
} NOTG|\{  
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。 -U2Su|:\N8  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 (]q ([e  
X?haHM#]  
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 /RB%m8@;  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: %`bs<ZWT  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 j0L%jz  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 (')t >B1Z  
最后的布局是: ;j T{< Y  
                Add 12 )  
              /   \ %1{S{FB  
            Divide   5 q?j7bp]  
            /   \ e)H FI|>  
          _1     3 wf  ]Wm  
似乎一切都解决了?不。 E/H9#  
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。 0")_%  
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。 C/!P&`<6  
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: Zg_b(ks  
\l=A2i7TQ  
template < typename Right > vVBWhY]  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const }!K #  
Right & rt) const gX!K%qJBg  
  { bmHj)^v 5]  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); H2],auBY  
} `m'RvUc  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 mCnl@  
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。 .B^ tEBGVD  
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。 Z%?>H iy'o  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 GNW$:=0u  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 y0 vo-Q  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? w8+ phN(-M  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: d*u3]&?x&f  
%;wD B2k*  
template < class Action > =4)8a"7#.  
class picker : public Action w%wVB/(  
  { A6KP(@   
public : "'DPb%o  
picker( const Action & act) : Action(act) {} @w33u^  
  // all the operator overloaded JXuks`:Q  
} ; p!E*A NwX  
c*owP  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 ."Pn[$'.  
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: VKPsg  
<YCjo[(~  
template < typename Right > *=md!^x`  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const xz`0V}dPl  
  { g1XpERsSEV  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); G9S3r3  
} *[>{ 9V  
~&,S xQT  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > sfVzVS[  
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。 `_&vvJPn@!  
K z^.v`  
template < typename T >   struct picker_maker nVpDjUpN  
  { wI7.M Gt  
typedef picker < constant_t < T >   > result; yTc&C)Jba  
} ; Z2;~{$&M+  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > FS7D  
  { >uJu!+#  
typedef picker < T > result; UJS vtD{g  
} ; z>W?\[E<2  
#Hy9 ;Q  
下面总的结构就有了: f3;[ZS  
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。 -R9{Ak  
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。 2n"-~'3\  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 XcbEh  
至此链式操作完美实现。 YPs9Pqkn  
:S`12*_g"  
4{,!'NA  
七. 问题3 0 Swu]OE  
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。 UN<$F yb  
auB+g'l  
template < typename T1, typename T2 > (wH+0  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const G_WFg$7G%  
  { 1)u,%  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); r" |do2s  
} xJ^B.;>  
]'<}kJtN.  
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: iqF|IVPoi  
$U&p&pgH=W  
template < typename T1, typename T2 > .' v$PEy  
struct result_2 Gp_flGdGQ  
  { 0#5&*  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ZXj*Vu$_4  
} ; -f'&JwE0=  
6R2F,b(_  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? MO1H?U hx  
这个差事就留给了holder自己。 ,-n_( U  
    =q[+ e(,3  
uC]c`Ue  
template < int Order > aYtW!+#  
class holder; K=4|GZ~p}`  
template <>  >YdLB@  
class holder < 1 > [pt U}  
  { A(XX2f!i  
public : }Oe4wEYN)  
template < typename T > -g"Wi@Qr  
  struct result_1 DLq'V.M:  
  { .5~3D97X&  
  typedef T & result; -Zg.o$  
} ; Lm^vS u  
template < typename T1, typename T2 > Rto/-I0l  
  struct result_2 xgsEe3|  
  { ZlMS=<hgFx  
  typedef T1 & result; 6m:$RW  
} ; u3cl7~- yW  
template < typename T > on7? V<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const l >oJ^J  
  { ErQGVE;zk  
  return (T & )r;  u7&5t  
} g/!tp;e  
template < typename T1, typename T2 > *I9O63  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const iII%!f?{[  
  { Qdy/KL1]  
  return (T1 & )r1; 2`V0k.$?p  
} HbCcROl(  
} ; $7O3+R/=  
~A(^<  
template <> p CeCR  
class holder < 2 > #]*d8  
  { j\@&poJ(,  
public : 'O 7>w%#  
template < typename T > i_y%HG  
  struct result_1 n&Q0V.  
  { DRVvC~M-,  
  typedef T & result; n482?Wp  
} ; (AG((eV  
template < typename T1, typename T2 > &jrc]  
  struct result_2 7a4Z~r27/  
  { 8qUNh#  
  typedef T2 & result; 2p*!up(  
} ; ACEVd! q  
template < typename T > a 4? c~bs  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const <`BDN  
  { ;6=*E'  
  return (T & )r; 5IRUG)Icr  
} DnCIfda2g  
template < typename T1, typename T2 > ;|,*zD  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const !W b Q9o  
  { 6anH#=(  
  return (T2 & )r2; y=}o|/5"  
} _Q*,~ z~  
} ; OL.{lKJ3DV  
cVaGgP}\  
0c&DSL}6  
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> >。 Gl4f:`  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ~kI$8oAry  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: i@=(Y~tD`  
Xk:_aJ  
return l(i, j) = r(i, j); a!&<jM  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 0|mC k  
BtF7P}:MGf  
  return ( int & )i; `nd$6i^#W  
  return ( int & )j; 1#XZVp;M  
最后执行i = j; ddlF4L_  
可见,参数被正确的选择了。 j 9f QV  
cmp@Ow"c  
,C^u8Z|T  
Z>.('  
g T0@pxl  
八. 中期总结 b~!Q3o'W  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: @ n$/2y_.  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ?0d#O_la3  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 }gQnr;lv  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor $F@ ,,*  
5"L.C32  
2}9M7Z",2  
Dd:48sN:Jq  
b}ODc]3  
C)&BtiUN/  
九. 简化 I9sQPa  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 T?*f}J  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 :!wt/Y  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: B*}:YV  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 V+$fh2t  
  +-*/&|^等 C|S~>4`  
2. 返回引用。 Sj<]~*y"  
  =,各种复合赋值等 L1MG("R  
3. 返回固定类型。 *dx E (dP  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) #?DoP]1Y  
4. 原样返回。 "8\2w]"  
  operator, V17!~  
5. 返回解引用的类型。 n}8}:3"  
  operator*(单目) OyIIJ!(  
6. 返回地址。 vSwRj<|CF  
  operator&(单目) rs0Wy  
7. 下表访问返回类型。 KAnq8B!h  
  operator[] Ed1y%mR>  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 6P0 2=  
  operator<<和operator>>  =tc!"{  
yXCHBz6&  
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。 Fm[3Btn  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 5a5)hmO RB  
[6\b(kS+  
template < typename Left > pL ,l  
struct value_return uP^u:'VjbH  
  { di37   
template < typename T > nPUD6<bF  
  struct result_1 wotw nE  
  { BCh|^Pk  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; /z: mi  
} ; FzG>iC}  
rbrh;\<jM  
template < typename T1, typename T2 > &W{v(@  
  struct result_2 -0P9|;h5  
  { 5 &0qr$  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; . Gb!mG  
} ; Y;k iU  
} ; Yw_!40`  
sGc.;":  
I5ZM U  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait U+&Eps&NI  
xL"O~jTS  
下面我们来剥离functor中的operator() }ldpudU  
首先operator里面的代码全是下面的形式: KC nm_4  
6i@* L\ Dl  
return l(t) op r(t) .sD=k3d  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ~nApRC)0  
return op l(t) S1U[{R?,  
return op l(t1, t2) w[AL'1s]  
return l(t) op ]88qjKL  
return l(t1, t2) op $dG:29w  
return l(t)[r(t)] U_WO<uhC  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] w8a49Fv  
\J;_%-Z  
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: I:("f+ H  
单目: return f(l(t), r(t)); J M`[|"R%  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Rx?ze(  
双目: return f(l(t)); I moxg+u  
return f(l(t1, t2)); my#\(E+  
下面就是f的实现,以operator/为例 R[@}Lg7+v  
X!m lC51  
struct meta_divide  s;-AZr)  
  { lX"6m}~D  
template < typename T1, typename T2 > P~%+KxwZQ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) &0xM 2J  
  { "uFwsjz&B  
  return t1 / t2; uaZHM@D  
} 5]n\E?V'L  
} ; lSc=c-iOv  
W6B"QbHYz  
这个工作可以让宏来做: ?$l|];m)-  
tHK>w%|\R  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ "F[7b!>R  
template < typename T1, typename T2 > \ _<=h#lH  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; B<0Kl.V  
以后可以直接用 Sb(OG 6  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 'xEK0~awD  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 Ih OAMH1  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) n~.$iN  
GxEShSGOE  
wx YGr`f  
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 Z B`d&!W>  
6@eF|GoP  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >  :>U+HQll  
class unary_op : public Rettype E;[Uhh|78!  
  { dT[JVl+3=  
    Left l; pTXF^:8  
public : A0:rn\$l3  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} =[LorvX+  
216$,4i  
template < typename T > [2h.5.af  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const MdmN7>  
      { !#=3>\np+X  
      return FuncType::execute(l(t)); P^tTg  
    } (|NCxey  
gd*2*o$g(  
    template < typename T1, typename T2 > :2K@{~8r  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]qxl^Himq  
      { Dp!91NgB p  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 'C]Y h."u  
    } )]s<Czm%  
} ; 52zE -SY  
i1!1'T8  
A+3SLB  
同样还可以申明一个binary_op ~clX2U8u`  
: ]+6l  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > } `5k^J$x  
class binary_op : public Rettype tym:C7v%~  
  { 5n{d jP  
    Left l; 3bYjW=_hA  
Right r; Ri~$hs!  
public : Fk^N7EJ:$  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} E&eY79  
gu+zfvkcY  
template < typename T > aU^6FI  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const b?c/J {me  
      { U7 ?v4O]D[  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 0Qq<h;8xEc  
    } =*"8N-FU  
]Yw$A  
    template < typename T1, typename T2 > ts9wSx~[+  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a[ayr$Hk?  
      { ^ nI2<P  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); GEA1y^b6"  
    } g,rmGu3v  
} ; _DH^ K 9,9  
gWzslgO6  
RB4 +"QUh  
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 "RN] @p#m  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 8-Y*b89  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) L!lmy&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。 P_w4 DU  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ".N+nM~  
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。。。  ]%FAJ\  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 a4*976~![  
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) p6R+t]oH  
下面是修改过的unary_op mO;QT  
I<ohh`.  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 6-fv<Pn  
class unary_op R$8{f:Pj  
  { yDwh]t  
Left l; WFh.oe8  
  (D) KU9B>  
public : oJ\g0|\qwe  
[`t ;or  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} eqsmv [  
)c{>@WM~  
template < typename T > 3ie k >'T  
  struct result_1 RYjK4xT?Y/  
  { }b&lHr'Uw  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; c|;n)as9(%  
} ; .8u@/f%pV  
#Uu,yHMv:;  
template < typename T1, typename T2 > W>C?a=r~  
  struct result_2 f|FS%]fCxk  
  { t4[q :[1  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; tVEe)QX  
} ; {0Y6jk>I  
$_E.D>5^%7  
template < typename T1, typename T2 > k#Sr;"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &h I!mo  
  { IBo  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); )q-NE)  
} Syy{ ^Ae}  
6]Hwr_/tk  
template < typename T >  3Iv^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const KF_fz   
  { n@RmH>"  
  return OpClass::execute(lt(t)); /*T^7Y&  
} i7XY3yhC  
YWl#!"-  
} ; lAP k/G  
U?le|tK  
-smN}*3[  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 0Eb4wupo  
好啦,现在才真正完美了。 EXCE^Vw  
现在在picker里面就可以这么添加了: 95z|}16UK  
1 >j,v+  
template < typename Right > *k62Qz3  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ! 6%?VJB|b  
  { LSou]{R  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); \+%~7Bi]z  
} ~ p? ArZb  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 XNWtX-[ ^@  
eTvWkpK+  
;+E]F8G9r  
'7sf)0\:<p  
PJC(:R(j  
十. bind < -`.u`  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 e"%TU  
先来分析一下一段例子 eV|N@  
vS>'LX  
>X$JeME3  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 'NhQBk  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 E(4c&  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 P\7*ql`  
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。 `xLsD}32  
我们来写个简单的。 z/ 1$G"  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: =# Sw.N  
对于函数对象类的版本: G|rE\h 2w  
Y0a[Lb0  
template < typename Func > ?l/6DT>e  
struct functor_trait Q:(mK* _  
  { W/!P1M n  
typedef typename Func::result_type result_type; dj Ojd,  
} ; ^[x cfTN  
对于无参数函数的版本: q5SPyfE[  
*=!e,  
template < typename Ret > .P)lQk\  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ~DInd-<5  
  { o:AfEoH"~  
typedef Ret result_type; %;k Hnl  
} ; eUA]OF @  
对于单参数函数的版本: >o?v[:u*  
4f[%Bb  
template < typename Ret, typename V1 > 1l$Ei,9  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > >9&31wA_  
  { u[b |QR=5  
typedef Ret result_type;  p@ ^G)x  
} ; \sAaVdZJH(  
对于双参数函数的版本: 'ztOl`I5V  
lI=<lmM0|/  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 0hemXvv1  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 5[ zN M  
  { M,]|L ch  
typedef Ret result_type; k."p&  
} ; \~ D(ww  
等等。。。 d&j  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ukSv70Ev  
Jp=fLo 9  
template < typename Func > xQu|D>kv87  
struct func_return JI5o~; }m  
  { t@qf/1  
template < typename T > 9=>fx  
  struct result_1 QhZg{v[d  
  { vV}w>Ap[  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; k8w\d+!v  
} ; 8z#Qp(he  
F^u12R)  
template < typename T1, typename T2 > >NKJ@4Y  
  struct result_2 m\`>N_4*9  
  { e2O6q05 ?Q  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; WA`A/`taT  
} ; :-1|dE)U  
} ; R/hI XO  
~lw9sm*2v2  
*S.U8;*Xj  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 5?7AzJl>  
@j/2 $  
template < typename Func, typename aPicker > &?@C^0&QV  
class binder_1 S[Du >  
  { }D#: NlMp  
Func fn; DzAZv/h76  
aPicker pk; ;V}:0{p  
public : "hsT^sy  
R/+$ :  
template < typename T > v-1}&K  
  struct result_1 R=z])  
  { 9d drtJ]  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; )E}v~GW.+  
} ; QKG3>lU  
3Qy@^"  
template < typename T1, typename T2 > q)k:pQ   
  struct result_2 KNVu[P)rv  
  { %_OjmXOfe  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ^#Ii=K-[^  
} ; <u64)8'  
T }#iXgyx  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Hb)FeGsd).  
w' 7sh5  
template < typename T > /{^k8 Q  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `z&#|0O  
  { n Nt28n@  
  return fn(pk(t)); ~non_pJ  
} bKQho31a'  
template < typename T1, typename T2 > M-o'`e'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const WMB%?30  
  { 2*: q$c  
  return fn(pk(t1, t2)); aGD< #]  
} C96/   
} ; N,(!   
w*qj0:i5as  
]S6Gz/4aV+  
一目了然不是么? ?KC(WaGJQ  
最后实现bind x)PW4{3qR  
Tuln#<:  
5n@YNaoIb  
template < typename Func, typename aPicker > UqP{Cyy{  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ]\(8d[ 4  
  { s4|\cY`b-  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 7r:h_r-  
} '~[8>Q>  
5J5?cs-!  
2个以上参数的bind可以同理实现。 w#"\*SKK  
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。 XNz+a|cF  
"aJHCi~l  
十一. phoenix UL+Txc  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 6D;N.wDZ  
SVCh!/qe\  
for_each(v.begin(), v.end(), p* >z:=  
( }3(!kW  
do_ )Qbd/zd\U  
[ XqTguO'  
  cout << _1 <<   " , " G/_IY;  
] "=h1gql'  
.while_( -- _1), xcB\Y:   
cout << var( " \n " ) vSgT36ZF  
) 7Uenr9)M  
); t<H"J__&  
At Wv9  
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: @*6fEG{,q  
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 \x<8   
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 g)X3:=['  
那么我们就照着这个思路来实现吧: /fI}QY1  
1dH|/9  
^? fOccfQ{  
template < typename Cond, typename Actor > uFkl^2  
class do_while (@?mm  
  { VBhUh~:Om  
Cond cd; oTw!#Re)  
Actor act; F? #3  
public : DHO]RRGV  
template < typename T > mQ[$U  
  struct result_1 <FT7QO$I  
  { yJA~4  
  typedef int result_type; +}:Z9AAMy  
} ; S$mv(C  
!=[Y yh  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} q}{E![ZTu  
) c@gRb~  
template < typename T > tLE8+[ SU  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1 .3#PdMR,  
  { q W(@p`  
  do M:+CW;||!  
    { ,-UF5U  
  act(t); KOcB#UHJ  
  } H/,KY/>i  
  while (cd(t)); eaw!5]huu  
  return   0 ; ^m\o(R  
} Kd\0nf6  
} ; LmrdVSs_  
&.A_d+K&  
wi2`5G6|z  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ^z?b6kTC  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 (v]%kXy/G  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 3?93Pj3oPt  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 3[m~-8  
下面就是产生这个functor的类: @r"\bBi  
mqSVd^  
Oa[  
template < typename Actor > %|-N{>wKy  
class do_while_actor |XyX%5p*  
  { QPlU+5Cx  
Actor act; i<QDV W9  
public : `4"8@>D  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} W}(A8g#6  
jPh<VVQ$@  
template < typename Cond > i ;FKnK  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; THrLX;I  
} ; ,KY;NbL-Jp  
k8gH#ENNK  
&#p1ogf:  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 At7!Pas#@g  
最后,是那个do_ omG2p  
&Vlno*  
eg[EFI.h  
class do_while_invoker (:o F\  
  { >AJ/!{jD*  
public : QkrQM&Im  
template < typename Actor > V?mP7  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const +=tdgw/  
  { 8}QM~&&.  
  return do_while_actor < Actor > (act); _>gz&  
} !0{SVsc)  
} do_; ]kj^T?&n.  
{*xE+ |  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 4^7 v@3  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 o}N@Q-i gq  
最后来说说怎么处理break和continue !(d] f0  
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。 %YG?7PBB  
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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