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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ?&-$Zog  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 8RT<?I^5  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, @=6oB3tQA  
p$}/~5b}4  
X<Ag['r  
<+Gf!0i  
  class filler jJD*s/o  
  { iu.Jp92  
public : 7/K L<T9@  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} X0knM}5  
} ; lS]6Sk Z6  
/vI"v 4  
k8b5~A,  
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: On0,#i=  
<;*w97n  
P1^O0)  
Q<Qd*v&-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); _p'u!.a?!  
X>%li$9J.  
TZhYgV  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 48Jt1^  
=fJ  /6  
&$ fyY:<\  
WWTRB +1>  
二. 战前分析 Y+h ?HS  
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。 f!F5d1N  
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 1\J9QZX0  
|rI;OvZ\  
P#}vi$dZ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); [#(',~lN7  
  /* --------------------------------------------- */ ux~=}{tz  
vector < int *> vp( 10 ); 1DlXsup&?#  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); =7[}:haB{  
/* --------------------------------------------- */ 2BiFP||  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ]X> I(p@  
/* --------------------------------------------- */ ~])Q[/=p  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); U6.hH%\}@  
  /* --------------------------------------------- */ v'm-A d+4t  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); @1D3E=  
/* --------------------------------------------- */ Vjd(Z  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); s4j]kH  
?6UjD5NkX  
9&{z?*  
qP-_xpu]R  
看了之后,我们可以思考一些问题: sL,|+>7T^M  
1._1, _2是什么? Wt.['`c<  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 7K1_$vd  
2._1 = 1是在做什么? Pif-uhOk%  
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。 xd\ml 37~  
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。 L)qUBp@MW  
}a;H2&bu  
CF:L#r  
三. 动工 S f6%A  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: jO9! :L>b`  
nNeCi  
_9dW+  
NKc<nYdK?  
template < typename T > (*kKfg4Wj  
class assignment 9I*2xy|I  
  { Ta$55K0  
T value; nzZs2  
public : Sk-Q 4D^  
assignment( const T & v) : value(v) {} UXh%DOq   
template < typename T2 > N,UUM|?9_  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } "MK2QIo  
} ; b7'l3mQjk  
%{rPA3Xoy  
SYh>FF"  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 @urZ  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ]$#9B-uB  
SAdo9m'  
-q8l"i>h=  
t|s(V-Wq  
  class holder 9{e/ V)  
  { 1M b[S{  
public : ObJ-XNcNH  
template < typename T > XMz*}B6GQ  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ?XeaoD/  
  { B@S~v+Gr  
  return assignment < T > (t); |bhv7(_  
} &3J^z7kU  
} ; {jv+ J L"5  
x!7r7|iV  
fg lN_  
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: L2_[M'  
EdTL]Xk  
  static holder _1; |UB)q5I  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ;kWWzg  
{{B'65Wu  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); vvs2:87zvJ  
而不用手动写一个函数对象。 6=qC/1,l  
+ )z5ai0m  
2.N)N%@  
YWJ$Pp  
四. 问题分析 "ZPgl 8  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 0FLCN!i1  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 V(:wYk?ZR  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 22;B:  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 +o'xyR'(  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 9_4(}|"N|  
:pNS$g[  
五. 问题1:一致性 cucmn*o?  
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?| ^vTx%F  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 mkfDDl2 GP  
FS=LpvOG)  
struct holder Vf.*!`UH  
  { \B:k|Pw6~  
  // OjNOvh&N  
  template < typename T > 5%4yUd#b  
T &   operator ()( const T & r) const ,CN (;z)  
  { Z"qJil}  
  return (T & )r; ^Bo'87!.  
} on"ENT  
} ; C<(qk_  
KJv%t_4'F  
这样的话assignment也必须相应改动: !@wUAR Q  
cK2;)&U7  
template < typename Left, typename Right > Ux{0)"fj  
class assignment f$9|qfW'$  
  { +>%51#2.Q  
Left l; 8'_MCx(  
Right r; +v'2s@e` #  
public : =v 'Aub  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} q317~ z_nl  
template < typename T2 > X y`2ux+>/  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Z:Vde^Ih  
} ; iz)r.TJ  
s diWQv  
同时,holder的operator=也需要改动: _sZ&=-FR  
w\UAKN60  
template < typename T > )Vrp<"v  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ` AD}6O+x  
  { edCVIY'1  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); cN FHbMd  
} jKo9y  
GmE`YW  
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。 H "5,To  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。  (:o:_U  
b|@zjh;]A7  
return l(rhs) = r; "FhC"}N  
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。 k}I65 ^l#  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: H+-x.l`  
GN Ewq$  
template < typename Tp > F6{/iF  
class constant_t isdNW l  
  { = Ezg3$%-  
  const Tp t; xK)<7 63q>  
public : J] w3iYK  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} )siW c_Z4  
template < typename T > lkly2|wA  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const y\(xYB>T  
  { @GGQ13Cj(  
  return t; `IJ)'$pn  
} G@Sqg  
} ; Z!Z{Gm3  
9<iM2(IW{  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 MxUbx+_N  
下面就可以修改holder的operator=了 &j ; 91wEn  
7E#h(bt j  
template < typename T > ^i2>Ax&T  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Dgc6rv#  
  { F|y0q:U  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); r}sO},i  
} ?'|GGtvm  
tCoE4Ed  
同时也要修改assignment的operator() p&u\gSo  
|(TEG.<g  
template < typename T2 > Y2'HP)tfIw  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 3TLym&  
现在代码看起来就很一致了。 J]zhwM  
!Q<3TfC  
六. 问题2:链式操作 Wd+G)Mu_=  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 :SW vH-]  
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。 zDEgC  
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。 .Y^3G7On  
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。 KaS*LDzw  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct LR!%iP  
=S6bP<q  
template < typename T > 0UW_ Pbh6  
struct result_1 Y:#B0FD,gC  
  { [u=yl0f  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; I$x<B7U  
} ; GVu[X?q@|  
lZe-A/E  
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: 9o6[4Q}  
*JZ9'|v_H  
template < typename T > v _:KqdmO]  
struct   ref $)c[FR~a  
  { MxI*ml8z?  
typedef T & reference; S 1^t;{"  
} ; g.blDOmlc  
template < typename T > KHx;r@{<  
struct   ref < T &> 1*$6u5.=F  
  { :is2 &-|x  
typedef T & reference; |,S]EHIy  
} ; RRYcg{g  
ut]UU*g^$  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: fv+d3s?h  
X2;72  
template < typename T > pDJN}XtjT  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const r#_0_I1[  
  { ?~T(Cue>  
  return l(t) = r(t); 1Z;cb0:  
} =sv?))b`  
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。 Nu3IYS5&  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 $%!06w#u  
<n2'm  
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  b{)kup  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Anpp`>}N  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 6I=xjgwvf  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 {06ClI  
最后的布局是: fF>hca>  
                Add Z%LS{o~LK.  
              /   \ ]N0B.e~D  
            Divide   5 ) ?B-en\  
            /   \ " W{rS4L  
          _1     3 v$x)$/]n  
似乎一切都解决了?不。 d8R|0RZ  
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。 .HGK  3  
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。 GUM-|[~  
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: zFipuG02  
\L$]2"/v-  
template < typename Right > fk6=;{  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 9!_LsQ\)  
Right & rt) const UY,u-E"  
  { N%q{CYF6  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ;14Q@yrZ0  
} `1Md1e:J  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 sh0x<_  
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。 Q%!xw(  
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。 "}%j'  
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。 $sb@*K}:4  
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。 H8B.c%_|U  
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? 9-&@Y  
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: TNeL%s?B3  
{|j-e{*  
template < class Action > $AvaOI.l  
class picker : public Action K.&6c,P]  
  { 6Fk[wH 7  
public : sAs`O@  
picker( const Action & act) : Action(act) {} w 8cnSO  
  // all the operator overloaded yLnTIE3)  
} ; bO6cv{>x  
fpjFO&ML  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 .wWf#bB  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 8@rF~^-_  
4DP<)KX  
template < typename Right > OI:=>Bk  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 0$Zh4Y  
  { FEopNDy@y  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); NU{eoqaT  
} qPUACuF'  
: 4lR`%  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > cFJZ|Ld  
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。 rW~G'  
,If"4C!w  
template < typename T >   struct picker_maker 'Cz]p~oF  
  { eYjF"Aq  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 'cIFbjJ  
} ; L8zMzm=-  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > x 2l}$(7  
  { 0|0IIgy  
typedef picker < T > result; kf~>%tES]  
} ; 9!2$?xqym  
j E5=e</  
下面总的结构就有了: zH~g5xgh  
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。 c$u#U~~  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 6"rS?>W/mO  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 FcOrA3tt  
至此链式操作完美实现。 |\"%Dy[m  
i*09m^r  
\Km+>G  
七. 问题3 7<2?NLE8*  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 X.q#ZpK  
j *N^.2  
template < typename T1, typename T2 > ]^a{?2 ei  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const KO}TCa  
  { bZQ_j#{$  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); i !SN"SY  
} TC:t!:  
4zBcq<R7  
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: ;t@^Z_z,CR  
4`r-*Lx  
template < typename T1, typename T2 > la]Zk  
struct result_2 G"vEtNoV  
  { (15.?9  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; NB(  GE  
} ; `@:k*d  
,S, R6#3G  
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? Q2@yUDd!  
这个差事就留给了holder自己。 q^@*k,HG  
    aKRnj!4z  
#X5Tt  ;  
template < int Order > N$ 2Iz  
class holder; !+Sd%2o  
template <> ry* 9  
class holder < 1 > j{/wG::  
  { =_2(S6~  
public : g$# JdN  
template < typename T > (Fk&~/SP  
  struct result_1 IueI7A  
  { x_4{MD^%  
  typedef T & result; )$2h:dw_  
} ; g%4=T~  
template < typename T1, typename T2 > lgHzI(  
  struct result_2 . ve a[  
  { jwwst\f  
  typedef T1 & result; 'sI @e s  
} ; f{]W*!VV-  
template < typename T > J'lqHf$T  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const HuD~(CI.  
  { *NI hYg6  
  return (T & )r; xT+@0?|F  
} [{+ZQd  
template < typename T1, typename T2 > #Z_f/@b  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ADA*w 1  
  { oR<;Tr~{q  
  return (T1 & )r1; H.2aoZ-w  
} m W4tW  
} ; 6~8dMy;w  
k~$}&O  
template <> M:K4o%  
class holder < 2 > ` B+Pl6l)F  
  { Pj*"2 LBW#  
public : .ldBl  
template < typename T > piPV&ytI  
  struct result_1 Jqt|' G3  
  { 8.' THLI  
  typedef T & result; v%Su#xq/  
} ; NbhQ-  
template < typename T1, typename T2 > 6uWPIM;  
  struct result_2 #j"N5e}U  
  { i$'#7U  
  typedef T2 & result; ogE|8`Tq^  
} ; M j |"+(  
template < typename T > : DBJ2n  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const %TQ5#{Y  
  { sH)40QmO{  
  return (T & )r; ]LSlo593  
} 0 9*?'^s4  
template < typename T1, typename T2 > TJ(vq]|&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const y@]:7  
  { G\S_e7$ /  
  return (T2 & )r2; rJcZ a#  
} t-J\j"~%+  
} ; ]B-3Lh  
\MmKz^tO  
Oj.xJ(uX+v  
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> >。 TbhsOf!  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: to'O;f">n  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: D?? \H\  
CK} _xq2b  
return l(i, j) = r(i, j); kS(v|d  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) aaesgF  
C6}`qD  
  return ( int & )i; T:EUI]  
  return ( int & )j; yvKKE  
最后执行i = j; 1|#j/  
可见,参数被正确的选择了。 KHt#mQy)9  
zzyD'n7D  
!X/O1PM|  
m9 f[nT  
VaylbYUCT/  
八. 中期总结 I~U;M+n*y  
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: 14rX:z  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 [c#?@S_  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 5!^?H"#c  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor  EoHrXv  
a/p /<  
r1Cq8vD*m  
(C8r^m|A  
hk+"c^g:j<  
si>gYO  
九. 简化 {DGnh1  
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。 *[wj )  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 L@LT*M  
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: WzO[-csy  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 V]A*' ke/  
  +-*/&|^等 1ba* U~OEg  
2. 返回引用。 ?O#,|\v?]  
  =,各种复合赋值等 hvU\l`m  
3. 返回固定类型。 $3 ~ /H"K  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) !5h@uar  
4. 原样返回。 /7XVr"R  
  operator, u1i ?L'  
5. 返回解引用的类型。 ++M%PF [ {  
  operator*(单目) }h`ddo  
6. 返回地址。 bjGQ04da  
  operator&(单目) 1 gx(L*y,  
7. 下表访问返回类型。 {'eF;!!Dy  
  operator[] 7W\aX*]  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 m^ [VM&%  
  operator<<和operator>> S?LUSb  
e.pq6D5  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 i?pC[Ao-_  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Z%O>|ozpq  
RiM!LX  
template < typename Left > g7U>G=,;?U  
struct value_return a$P$Ngi?S  
  { &IgH]?t  
template < typename T > cu$i8$?t   
  struct result_1 $79-)4;z4  
  { t:.ZvA3  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; bR;Wf5  
} ; AwO'%+Bv  
92S,W?(  
template < typename T1, typename T2 > -axV;+"b  
  struct result_2 .LHzaeJCX  
  { Y]Y]"y$1  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; rpO>l  
} ; nfzKUJY  
} ; DANndXQLH  
DFFB:<  
{oc7Chv=/H  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 23=SXA!  
ZpQ8KY$ 5  
下面我们来剥离functor中的operator() /A~+32 B  
首先operator里面的代码全是下面的形式: LS4|$X4H`!  
&26H   
return l(t) op r(t) I &I q  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) fE/|U|5L[  
return op l(t) 8NzXe 7  
return op l(t1, t2) U/I+A|S[  
return l(t) op `h|>;u   
return l(t1, t2) op 1$G'Kg/  
return l(t)[r(t)] X-=J7G`\h#  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 1(12`3  
v&*}O  
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: %R [X_n=  
单目: return f(l(t), r(t)); 9,zM.g9Qv  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); K+s xO/}h  
双目: return f(l(t)); t.E3Fh!o  
return f(l(t1, t2)); =)Q0=!%-  
下面就是f的实现,以operator/为例 Fq9>t/Zj  
; 0`p"T0  
struct meta_divide @s@67\  
  { ]w[T_4 l  
template < typename T1, typename T2 > [e+$jsPl  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Pb-Ft =  
  { v<U +&D{  
  return t1 / t2; M~&X?/8  
} >E3 lY/[  
} ; <<[hZ$.  
'U'#_mYG  
这个工作可以让宏来做: wam- =3W  
r@m2foaO  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ -P3;7_}]:h  
template < typename T1, typename T2 > \ ,dIo\Lm  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ] /{987  
以后可以直接用 .}l&lj@#  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) y3vm+tJc{  
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 ^9C9[$Q  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) \v}3j^Yu  
J6Q}a7I#  
j,/t<@S>  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 hMiuv_EO!  
b_JW3l  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > U\Hd?&`9gz  
class unary_op : public Rettype SZ m)`r\A  
  { W=k%aB?p  
    Left l; Ly$s0.!  
public : -'OO6mU  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} NJglONO  
h8MkfHH7{  
template < typename T > ]XH}G9X^  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const JrdH6Zg  
      { )d|hIW]7(  
      return FuncType::execute(l(t)); 1#3 Qa{i  
    } BsX# ~  
SLze) ?.  
    template < typename T1, typename T2 > Lx"a#rZ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4{r_EV[(  
      { q;V1fogqI)  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); $iblLZhj  
    } %aszZP  
} ; !F|iL  
k5@_8Rc  
dIR6dI   
同样还可以申明一个binary_op =abth6#)  
7o4 vf~  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > rGe^$!QB  
class binary_op : public Rettype ^{W#ut>IN  
  { :tA|g  
    Left l; '0xJp|[xVP  
Right r; (Q$]X5L  
public : } bs2Rxkh  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} KrFV4J[  
A<&:-Zz  
template < typename T > D?w-uR%Y  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !I? J^0T  
      { o\luE{H .?  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); (qP !x 2j  
    } 0P_Y6w+  
nAp7X-t  
    template < typename T1, typename T2 > 4D/mm(2d$  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >)N}V'9  
      { Lz VvUVk  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); RhJL`>W`  
    } "F+Wo&  
} ; Yb|zE   
%V$ujun`  
3o'SY@'W  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 rGZ@pO2  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 IP1|$b}sq  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Wb4%=2Qn  
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。 \4SFD 3$&  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! uK?T <3]'  
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。。。 $Q:5KNF+p  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 7<=7RPWmD  
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) i#jCf3%+ h  
下面是修改过的unary_op ^saJfr x  
y(RbW_ ?  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > g"3h#SMb  
class unary_op , "zS  pN  
  { R $cO`L*s  
Left l; ~P5!VNJ;r  
  Ej1 [ry  
public : VmTk4?V4  
|jV4]7Luq  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} d]e`t"Aj  
 <C4^Vem  
template < typename T > X/1Z9 a+W  
  struct result_1 <EI'N0~KG  
  { w9}I*Nra  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Y5 4*mn  
} ; v] *W*;  
uF T\a=  
template < typename T1, typename T2 > $ZDh8 *ND  
  struct result_2 e?G*q)l  
  { 1ezQzc2-R  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; T^GdN_qF  
} ; -X4`,0y%{O  
GX_Lxc_<f  
template < typename T1, typename T2 > {\t:{.F A  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const q9Y0Lk  
  { ^ d"tymDd  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); (6\A"jey\x  
} ,ASY &J5)7  
=]E1T8|  
template < typename T > 4PUM.%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const T6H"ER$  
  { iA ZtV'VQ)  
  return OpClass::execute(lt(t)); vS<;:3  
} !wrl.A/P  
Dz)bP{iq"  
} ; oRu S_X  
i6m;2 UAa  
U(./LrM05  
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 kX1hcAa  
好啦,现在才真正完美了。 zMrZ[AU  
现在在picker里面就可以这么添加了: t*Q12Q  
fWm;cDM H  
template < typename Right > wq]nz!  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const y i@61XI  
  { dl{3fldb  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); v2@M,xbxF:  
} V43JY_:  
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。 C-6+ZIk4  
_k+Bj.L  
*rEW@06^\  
&U 'Ds!  
g1J]z<&  
十. bind f\(Kou$  
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。 jv0e&rt  
先来分析一下一段例子 P6=|C;[  
>Ft jrEB  
`Ze fSmb  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 0XozYyq  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 V,M8RYOnC!  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 _F3vC#  
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。 h}`<pq  
我们来写个简单的。 OC\C^Yh*U  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: jEO;  
对于函数对象类的版本: WJ9u 3+  
hrAI@.Bo  
template < typename Func > \O/=g6w|t}  
struct functor_trait BLJ-' 8G  
  { "J{,P9P6  
typedef typename Func::result_type result_type; 5d4-95['_  
} ; 2=3iA09px  
对于无参数函数的版本: 5!cplx=<  
P7Y[?='v  
template < typename Ret > 2C8M1^0:Z  
struct functor_trait < Ret ( * )() > $K G?d>wx  
  { zR<jZwo]#  
typedef Ret result_type; :e9E#o  
} ; [w4z)!  
对于单参数函数的版本: pI^n("|  
[D?E\Nkk  
template < typename Ret, typename V1 > c&_3"2:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > gh 0\9;h  
  { /V*eAn8>  
typedef Ret result_type; tIvtiN6[|l  
} ; 3?}SXmA'@  
对于双参数函数的版本: |F=^Cu,  
O>>8%=5Q  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > yi%B5KF~Al  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > QWP_8$Q  
  { &`%C'KZ  
typedef Ret result_type; 7v:;`6Jb  
} ; %Mu dc  
等等。。。 WMC6 dD_6e  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 4v?S` w:6  
!kz\ {  
template < typename Func > k4l72 'P  
struct func_return [j/-(?+  
  { (nzzX?`nY  
template < typename T > D6m>>&E['  
  struct result_1 Gce_gZH7{  
  { \4&g5vE  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; oyd{}$71d  
} ; m8f_w  
U--ER r8  
template < typename T1, typename T2 > [zfGDMG&  
  struct result_2 KVntBe]I  
  { ~lL($rE  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; %$}iM<  
} ; qy]-YJZ  
} ; b13>>'BMB  
s6 ^JgdW  
&, )tD62s  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 :H87x?e[  
i}YnJ  
template < typename Func, typename aPicker > @GV^B'}*  
class binder_1 1hN! 2Y:  
  { _1Eyqh`oh  
Func fn; ls5S9R 5  
aPicker pk; MWuVV=rd8a  
public : "N;|~S)w!  
S,v`rmI  
template < typename T > - t+Mh.  
  struct result_1 WV% KoM,%  
  { g?`J,*y  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; I F@M  
} ; Nf~<xK  
)2A4vU-IR.  
template < typename T1, typename T2 > oa4}GNH  
  struct result_2 r5"/EMieh  
  { E0|aI4S4  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 83 n: h08  
} ; ubQ(O uM"  
;CrA  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} A4^+p0@  
68SM br  
template < typename T > 'ZDclz9}  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4j*}|@x  
  { : )z_q!$j  
  return fn(pk(t)); ev3x*}d0  
} wfdFGoy(  
template < typename T1, typename T2 > F~Li.qF  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const We ->d |=  
  { j0GI[#  
  return fn(pk(t1, t2)); p#kC#{<nE  
} s5pY)6)  
} ; TQou.'+v  
2*M*<p=v  
d.Z]R&X08  
一目了然不是么? r~TT c)2  
最后实现bind MXy{]o_H~  
Q^k# ?j#  
(g Z!o_  
template < typename Func, typename aPicker > !2Orklzd1  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk)  /F_ :@#H  
  { JVkawkeX  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); y AWDk0bx  
} --9mTqx  
_=8+_OEk  
2个以上参数的bind可以同理实现。 T)uw2  
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。 ]ok>PH]  
"jHN#}  
十一. phoenix CytpL`&^]  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: pR"qPSv'  
-db+Y:xUZ  
for_each(v.begin(), v.end(), Bag#An1  
( C gx?K]>y  
do_ -  -G1H  
[ <}%ir,8  
  cout << _1 <<   " , " B /W$RcV  
] E ( @;p%:  
.while_( -- _1), Q-F9oZ*0  
cout << var( " \n " ) "7HB3?2>W  
) ~laZ(Bma);  
); asg>TO W  
o >Lk`\  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: Pio^5jhB6  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor z+*Z<c5d  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 -?W@-*J  
那么我们就照着这个思路来实现吧: | 6>_L6t  
aM~fRra7  
f2wW2]Fg  
template < typename Cond, typename Actor > L3AwL)I   
class do_while zqh{=&Tjx  
  { Db=gS=Qm  
Cond cd; mw[4<vfB0a  
Actor act; +a/o)C{  
public : W(aRO  
template < typename T > -e~U u  
  struct result_1 9^u?v`!  
  { qN@a<row&~  
  typedef int result_type; o!~bR  
} ; !)O$Q}'\  
>|?T|  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} [R4x[36Zp  
Wv"tAseu  
template < typename T > x1wxB 1)2  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2?QJh2  
  { Q$1K{14I  
  do PAHlj,n)  
    { 0Mg8{  
  act(t); F :S,{&jB  
  } >K :"[?  
  while (cd(t)); "NU".q  
  return   0 ; ?N*0 S'dY  
} c~xo@[NaS  
} ; !9, pX  
$VWzv4^:  
91H0mP>ki  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). l,.?-|Poa  
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。 h '[vB^  
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。 ]ufW61W6Ci  
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。 bSf(DSqx  
下面就是产生这个functor的类: %v[ Kk-d  
1v&Fo2ML  
?Z>.G{Wm@  
template < typename Actor > "!tw ,Gp  
class do_while_actor AiZFvn[n8  
  { A+I&.\QAR  
Actor act; J\3} il N  
public : K//T}-Uub  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} VA'X!(Cv  
,:4DN&<  
template < typename Cond > t1jlxK  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ht)nx,e=  
} ; pFTlhj)1  
n=? 0g;1!  
P]"d eB|  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 P/Kit?kngS  
最后,是那个do_ oDP((I2-  
</gp3WQ.  
AwU c{h l<  
class do_while_invoker \oX8/-0f  
  { S2E HmE&  
public : PuCDsojclh  
template < typename Actor > 4|N\Q=,  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const o^Ysp&#p  
  {  p &>A5  
  return do_while_actor < Actor > (act); -fJ@R1]  
} ~AanU1U<  
} do_; cTd;p>:>m  
_AYC|R|  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Q)`gPX3F  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ~9r!m5ws  
最后来说说怎么处理break和continue QaWHz   
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。 *3O>J"  
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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