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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda G)b6Rit  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ellj/u61bj  
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, DRLX0Ml]\  
$=f,z>j  
5$Yt@8;  
`J h> 1l  
  class filler 6]dK,  
  { 8X`Gm!)  
public : L;=<d  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Gw6*0& 3')  
} ; u4L&8@  
(]Z%&>*  
`z$<1Q T  
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: J9^RP~>bs  
)1a3W7  
Oo<^~d2=  
r"OVu~ND  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); $X~4J  
+I0?D  
-r_/b  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 3&!X8Lhv  
C,R_` %b%  
3u7^*$S  
Oslbt8)U6  
二. 战前分析 oB:tio4DE  
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。 8$3G c"=  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 m'$]lf;*  
*<2+tI  
vLW&/YJ6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Zqke8q  
  /* --------------------------------------------- */ iIwMDlQ "  
vector < int *> vp( 10 ); _r8.I9|  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); :] Jwcp  
/* --------------------------------------------- */ #$xiqL  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Exox&T  
/* --------------------------------------------- */ 'vT XR_D  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); &ZgB b  
  /* --------------------------------------------- */ (eI'%1kS<  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); N3Ub|$}q  
/* --------------------------------------------- */ o'@VDGS`  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); v V:eU-a  
h Ns<Ae  
mT;1KE{J{  
T_:"~ ]  
看了之后,我们可以思考一些问题:  KTd,^h  
1._1, _2是什么? yZbO{PMr  
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。 MoN;t;  
2._1 = 1是在做什么? bZk7)b;1o  
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。 D}l^ow  
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。 89:Ys=  
;2 oR?COW  
NaC^q*>9  
三. 动工 Wa%Zt*7  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: m/sAYF"  
<4,>`#NEo  
XCO{}wU)>  
 L2[|g~  
template < typename T > _ 97  
class assignment w? A&XB+  
  { ;Y#~2eYCz  
T value; :e:jILQ[  
public : ~WK>+T,%  
assignment( const T & v) : value(v) {} "q4c[dna  
template < typename T2 > r#wMd9])  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ? &ew$%  
} ; 5_b`QO  
yzW9A=0A)  
ygr[5Tl  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 O:3pp8  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Z[ }0K3,5  
S+A'\{f  
Ob2H7 !  
Af5O;v\  
  class holder pPm[<^\#S  
  { E_]L8UC;m  
public : .v G_\-@  
template < typename T > L)JpMf0  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 2/f:VB?<T  
  { gT*0WgB  
  return assignment < T > (t); CZv.$H"lW  
} hHF YAh   
} ; dhpEB J  
K:fK! /  
zr%lBHuW  
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: $QmP' <  
]Qe;+p9vU  
  static holder _1; S/& _  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 0f/=C9L  
ma>{((N  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); a02;Zl  
而不用手动写一个函数对象。 K~OfC  
v:(_-8:F  
,#rl"  
R| t"(6  
四. 问题分析 |U%S<X  
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。 oqHI`Tu  
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。 Oz!#);v  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ,T?8??bZ  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 &mDKpYrB  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 \[oU7r}?/V  
{`BC$V  
五. 问题1:一致性 4]RGLN  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| }OgzSnR  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 'n% Ac&kk  
7(lR$,bE;=  
struct holder q[1:h  
  { Q^4j  
  // o Hdss;q  
  template < typename T > Ha9A5Ao}0  
T &   operator ()( const T & r) const BL6t>  
  { 8;/`uB:zV  
  return (T & )r; )h&s.k  
} tpj({   
} ; T (]  
]0.? 1se  
这样的话assignment也必须相应改动: n!~mdI&  
R:kNAtK  
template < typename Left, typename Right > \ Xow#@[  
class assignment E6|!G  
  { _@jBz"aq\  
Left l; _In[Z?P}  
Right r; 7 N+;K0  
public : *`[dC,+`.  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 12v5*G[X  
template < typename T2 > My0h9'K  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } u{xjFx-  
} ; @kC>+4s!  
l j*ELy  
同时,holder的operator=也需要改动: <n< @ O5  
,$@nbS{Q]  
template < typename T > od!"?F  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const |\"vHt?@G  
  { qN}kDT  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); K <7#;  
} \]=qGMwFs  
saQA:W;  
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。 p"f=[awp  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 4thLK8/c5g  
q3Re F_  
return l(rhs) = r; $Z(fPKRN/  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 Fv=7~6~  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: bs$x%CR  
eYBo*  
template < typename Tp > rXXIpQRi$S  
class constant_t [,)yc/{*  
  { ^l;nBD#nJ  
  const Tp t; S]iMZ \I/  
public : |9ro&KA  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} YJ_`[LnL  
template < typename T > DG}YQr.L  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const JCZ"#8M3  
  { &x19]?D"+  
  return t; /WXy!W30<  
} FU/yJy  
} ; rRyBGEj  
p% ESp&  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 FDM&rQ  
下面就可以修改holder的operator=了 7q?u`3l  
4mSL*1j  
template < typename T > tyFhp:ZB  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Z\6&5r=  
  { pisjfNT`o  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); QIQ }ia  
} iaBy/!i  
-]"=b\Q  
同时也要修改assignment的operator() ),%/T,!@  
-]c5**O}  
template < typename T2 > }r^@Xh  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } k.? aq  
现在代码看起来就很一致了。 x \B!0"~  
?F'gh4  
六. 问题2:链式操作 =ZM#_uW  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 .CH0P K=l  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ;m$F~!Y  
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。 =t1.j=oC  
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。 d (]t}  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 3)v6N_  
X||Z>w}v  
template < typename T > ]X~;?>#:p  
struct result_1 X_|W#IM*+  
  { <S I& e/  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; .QOQqU*2I  
} ; 0HK03&  
(UmoG  
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: iOz<n z  
yo*c& >  
template < typename T > MN\/F4Io  
struct   ref vr5 6 f1  
  { [tDUR  
typedef T & reference; % INRds  
} ;  b<v\  
template < typename T > ) ?rJKr[`  
struct   ref < T &> J7X-=E D  
  { RbX!^v<0f6  
typedef T & reference; .{ ^4I  
} ; S W(h%`U  
G|FF  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: jq(3y|6,  
CBdS gHA3>  
template < typename T > 7 y}b (q=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const k+S+ : 5  
  { 2%\Nq:; T  
  return l(t) = r(t); Jhu<^pjs  
} ,t5X'sY L  
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。 'Ht$LqG  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 'TpW-r:  
Q(h,P+  
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 F^b C!;~x  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: {V%ZOdg9  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Ib.`2@ o&  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 'JY*K:-  
最后的布局是: U I|L;5  
                Add D.xN_NK"  
              /   \ _ b}\h,Ky  
            Divide   5 hH:7  
            /   \ Nw $io8:d  
          _1     3 vc o/h  
似乎一切都解决了?不。 I!lzOg4~  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。  SzkF-yRd  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 =MO2M~e!  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: :7%JD.;W  
K6=-Zf  
template < typename Right > |Axg}Q|  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const J'^s5hxn+0  
Right & rt) const 5} |O  
  { 2{c ;ELq  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); %~P]x7%|  
} >|SB]'C|  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 2#&9qGR  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 hABC rd Em  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 jzV*V<  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 !3Fj`Oh  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 "{;]T  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? AWC zu5ve  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: ^T"9ZBkb  
uHBX}WH  
template < class Action > LA$uD?YA  
class picker : public Action 1Lwi?~!LI  
  { C3-l(N1O{  
public : 0X+Jj/-ge  
picker( const Action & act) : Action(act) {} f]"][!e!,  
  // all the operator overloaded oQ~Q?o]Ri  
} ; ,R0@`t1 p  
E>TD`  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 m s\:^a  
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: Q_/{TE/sO5  
*2crhI*@>  
template < typename Right > >JS\H6  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const {y<[1Pms  
  { L5%~H?K(  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); /tA$ 'tZ  
} M]!\X6<_  
h *)spwF-  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ? Ldw\  
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。 @;_r `AT7  
DU$]e1  
template < typename T >   struct picker_maker \*6%o0c  
  { 5b9_6L6  
typedef picker < constant_t < T >   > result; * b>W  
} ; R?1;'pvpa[  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > X obiF  
  { +xRja(d6  
typedef picker < T > result; 3O%[k<S\VO  
} ; lT$Vv= M  
r S/Q  
下面总的结构就有了: Zb-TCS+3l  
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。 f[ GH  
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。 MUz.-YRt  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ]tH/87qJ  
至此链式操作完美实现。 y% uUA]c*m  
@Qd6a:-6  
X;sl?8HG!<  
七. 问题3 ?yddr`?W  
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。 )z3mS2  
-"Lia!Q]M  
template < typename T1, typename T2 > U/,`xA;v>  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *rp@`W5  
  { s`Z(f:/6*  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); t-dN:1  
} JXBW0|8b  
/7|u2!#Ui  
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: KQ?E]}rZ  
)=9\6zXS  
template < typename T1, typename T2 > e`4OlM]  
struct result_2 +Es3iE @  
  { R`G%eG)+  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; N<Rb<p%  
} ; .Xo, BEjE/  
1W8[ RET  
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? ^Ot+,l)  
这个差事就留给了holder自己。 v[CX-CBZ?  
    -x3QgDno  
6VolTy@(x  
template < int Order > 8~:qn@ Z|E  
class holder; f'Wc_ L)  
template <> M]jzbJ3Q  
class holder < 1 > $rs7D}VNc  
  { T{]Tb=  
public : p}uL%:Vr  
template < typename T > 9NaC7D$,  
  struct result_1 u)&6;A4  
  { {i~qm4+o  
  typedef T & result; v;el= D  
} ; N_$ X4.7p  
template < typename T1, typename T2 > CY)Wuv ^  
  struct result_2 ~t<BZu  
  { ;W?e@ Lgxk  
  typedef T1 & result; 2{"Wa|o`  
} ; h(d<':|  
template < typename T > L GK0V!W  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const [[JwHM8H&  
  { ?Z( 6..&  
  return (T & )r; -}2q-  
} [sFD-2y  
template < typename T1, typename T2 > ZNFn^iuQ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const eN>=x40  
  { ~yt+xWV  
  return (T1 & )r1; BI;in;Ln  
} ]. 1[H~5N  
} ; + R])u5c'  
4xT(Uj  
template <> Gi]Pwo${  
class holder < 2 > dQ`ch~HVUW  
  { Il'+^u_ <  
public : /,2Em>  
template < typename T > .pu]21m=  
  struct result_1 `iv,aQ '  
  { GUmOK=D >  
  typedef T & result; +H/^RvUjF  
} ; !s\-i6S>  
template < typename T1, typename T2 > @`$8rck`  
  struct result_2 Eo)Q> AM  
  { ~8`r.1aUO  
  typedef T2 & result; e_g7E+6  
} ; 0u QqPF t  
template < typename T > b,D+1'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const & @^|=>L  
  { DDN#w<#  
  return (T & )r; 5Tb93Q@c  
} }OI;M^5L  
template < typename T1, typename T2 > 65=i`!f  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const N#C,_ k  
  { &Dqg<U  
  return (T2 & )r2; H ~J#!3  
} AmRppbj/wO  
} ; Th`IpxV  
E$4\Yc)(AL  
e}(ws~.  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 %1@+pf/  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: GasIOPzK  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: `WC~cb\  
6 jRF[N8  
return l(i, j) = r(i, j); xO'1|b^&  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) /=lrdp!a  
;,JCA# N  
  return ( int & )i; 477jS6^e&  
  return ( int & )j; tE9%;8;H  
最后执行i = j; syv6" 2Z'B  
可见,参数被正确的选择了。 Xko[Z;4v8'  
5=., a5  
wB?;3lTS  
7od!:<v/  
{#zJx(2yG  
八. 中期总结 C \H%4p1r  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: fE|([ ` !  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 M!,$i  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 F,P,dc  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor +<Uc42i7n  
. ?[2,4F;  
^B1Q";# B^  
+*DXzVC  
.B"h6WMz  
]. IUQ*4t  
九. 简化 c+_F nA  
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。 g Uy >I(  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 @PU%BKe  
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: ,N< xyx.  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 xx#; )]WT  
  +-*/&|^等 X[(u]h`  
2. 返回引用。 gK9@-e  
  =,各种复合赋值等 V!DQ_T+a  
3. 返回固定类型。 Fj7cI +  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) (m-(5 CaJ  
4. 原样返回。 D5]T.8kX(7  
  operator, My5h;N@C  
5. 返回解引用的类型。 BQ)zm  
  operator*(单目) pI( OI>~3  
6. 返回地址。 )4D |sN  
  operator&(单目) ORA +>  
7. 下表访问返回类型。 @L=xY[&{  
  operator[] Zvk O#j  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 }Rt?p8p  
  operator<<和operator>> <nvz*s  
@2L+"=u#  
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。 2Af1-z^^K  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 3EI$tP@4  
wg<DV!GZ  
template < typename Left > H`9E_[  
struct value_return Wepa;  
  { E/Q[J.$o  
template < typename T > z$QYl*F1  
  struct result_1 TF^Rh4  
  { # yAt `  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; {}s7q|$  
} ; >IJH#>i  
{qp XzxV  
template < typename T1, typename T2 > 8)\ ?6C  
  struct result_2 ;xN 4L  
  { f-k%P$"X&  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; dTB^6 >H  
} ; W+cmn)8  
} ; h&{9 &D1t  
Elo m_   
~Z=Q+'Hu0  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Z7V 1e<E  
%S. _3`A  
下面我们来剥离functor中的operator() <2fZYt vt  
首先operator里面的代码全是下面的形式: %{Kp#R5E  
.Qyq*6T3&  
return l(t) op r(t) w +fsw@dK&  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 4@u*#Bp`|  
return op l(t) Ty}'A(U  
return op l(t1, t2) %|I~8>m  
return l(t) op 2>Xgo%  
return l(t1, t2) op *_}ft-*w  
return l(t)[r(t)] /3Zo8.  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] A% -*M 'J  
z|Q)^  
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: }G]6Rip 3  
单目: return f(l(t), r(t)); #e}Q|pF  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); $>hPB[[  
双目: return f(l(t)); D. fP Hq  
return f(l(t1, t2)); J2f}{!b+I  
下面就是f的实现,以operator/为例 9f\Lon4lX  
etMQy6E\  
struct meta_divide B36_ OH  
  { NoB)tAvw  
template < typename T1, typename T2 > jL8.*pfv  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 8doKB<#_+=  
  { 08n2TL;EsX  
  return t1 / t2; ,,sKPj[  
} 6U Q~Fv`]  
} ; ,6=j'j1#a  
M2W4 RovfR  
这个工作可以让宏来做: z\]]d?d?;  
7 y5`YJ}!  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ :XC~G&HuF6  
template < typename T1, typename T2 > \ Cvry8B  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; UMILAoR  
以后可以直接用 bBk_2lg=4)  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 4@AY~"dq  
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 s/"&k  
(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。。。) n0bm 'qw  
Hz ) Xn\x  
J: vq)G\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 f~%|Iu1ob  
w[YiH $  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > iH<:wLY&J  
class unary_op : public Rettype J&CA#Bg:w  
  { }`ox;Q  
    Left l; oJ734v[X  
public : Xia4I* *  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} R.@I}>  
Lp.dF)C\  
template < typename T > "Rr)1x7  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const w<#/ngI2  
      { !w2J*E\  
      return FuncType::execute(l(t)); Q"7vzri  
    } C jISU$O  
$9YAq/#Q  
    template < typename T1, typename T2 > NX%"_W/W  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const NOM6},rp  
      { akATwSrU  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); a> qB k})  
    } [U'I3x,  
} ; c|m*< i  
o9\J vJk  
?*cr|G$r[  
同样还可以申明一个binary_op v+Mi"ZAd  
hGh91c;4  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > l7 Pn5c  
class binary_op : public Rettype N iw~0"-V  
  { "'U+T:S  
    Left l; sB`.G  
Right r; e}>3<Dh  
public : ]Y111<Ja  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} W5cBT?V  
RT`.S uN  
template < typename T > Jx@_OE_vp  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f$1&)1W[  
      { [wOz<<  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); CGw,RNV  
    } uJ-Q]yQ  
A\ARjSdb  
    template < typename T1, typename T2 > '^B[Krs'Z`  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Cq8.^=}_  
      { 8! eYax   
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ~H`m"4zQ  
    } i&mcM_g32  
} ; USd7g Oq(  
+a3H1 tt~  
^E~F,]dV=  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 rf?%- X(V  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 T,@s.v  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) *I]/ [d  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 Xna58KF/  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! g$f+X~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。。。 R*0]*\C z  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 7<GC{/^T  
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) | KtI:n4d  
下面是修改过的unary_op Ui?iMtDr  
]QC9y:3  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > &fofFVQnW  
class unary_op W{U z#o  
  { Sf*1Z~P|  
Left l; V#X#rDfJZ  
  .n[;H;  
public : ;n,xu0/  
mqj]=Fq*  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} BSH2Kq  
*T6*Nxs0k  
template < typename T > ci 4K Nv;  
  struct result_1 ~aPe?{yIUa  
  { f8e :J#jbS  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; hk+8s\%-  
} ; %>'Zy6C<j  
9$k0  
template < typename T1, typename T2 > =E.!Ff4~(  
  struct result_2 MB7`'W  
  { @*Tql:Qcd^  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; >piVi[`  
} ; -\<\OV:c*  
PI\C*_.  
template < typename T1, typename T2 > 'VgEf:BS  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2OVN9_D%  
  { j+9;Rvt2  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 5'\detV_  
} 7F2 WmMS  
XEegUTs  
template < typename T > ~+ kfb^<-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3iM7c.f*/  
  { Vx z`  
  return OpClass::execute(lt(t)); hT`fAn_  
} tm&,u*6$W?  
S86,m =  
} ; `L LS|S]  
\VpN:RI  
ZyM7)!+kPa  
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 %rlMjF'tG  
好啦,现在才真正完美了。 (/7b8)g  
现在在picker里面就可以这么添加了: iD*21c<kd  
.(RZ&*4  
template < typename Right >  .0YcB  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const a8$4  
  { NX4G;+6  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); c=,HLHpFO(  
} =MU(!`  
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。 ]ur?i{S,  
{p.^E5&  
% n RgHN>  
9>ajhFyOhX  
8eVy*h2:=  
十. bind gky+.EP.  
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。 _h+7 KK  
先来分析一下一段例子 [QFAkEJ--o  
WeJ=]7T'L  
IwXWtVL  
int foo( int x, int y) { return x - y;} kXV;J$1  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 G2<$to~{  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 a,36FF~&  
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。 [tT_ z<e`  
我们来写个简单的。 {]bmecz  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: S B~opN  
对于函数对象类的版本: -Uan.#~S  
 !2kM  
template < typename Func > %QG3~b% h  
struct functor_trait fMIRr5  
  { k%3)J"|/  
typedef typename Func::result_type result_type; IL go:xQ  
} ; #{*5rKiL  
对于无参数函数的版本: 5,-g^o7  
*I!R0;HT  
template < typename Ret > yAAV,?:o[  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 5o0n4W  
  { #SKC>M Gz  
typedef Ret result_type; ~!S/{Un   
} ; mPU}]1*p  
对于单参数函数的版本: @F] w]d  
SwsJ<Dq^z  
template < typename Ret, typename V1 > wFF,rUV  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 3?K+wg s  
  { 6cd!;Ca  
typedef Ret result_type; A!,c@Kv 3  
} ; zMRa <G7  
对于双参数函数的版本: N5{v;~Cm}V  
tm/=Oc1p  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Td ade+  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > veuX />!  
  { Ni8%K6]z  
typedef Ret result_type; ~j>yQ%[v  
} ; 9N `WT=  
等等。。。 X!:J1'FE  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy #]dq^B~~  
gg.]\#3g  
template < typename Func > i}:hmy'  
struct func_return Q7<Y5+  
  { oi]XSh[_s  
template < typename T > gzlxkv-F{  
  struct result_1 O&MH5^I  
  { whYk"N  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; wK0x\V6dJ  
} ; (kVY\!UAt  
]isq}Qv~  
template < typename T1, typename T2 > >|, <9z`D  
  struct result_2 ~;jgl_5?b  
  { \s%g'g;  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; *xJ]e.  
} ; `v@Z|rv,  
} ; X&HYWH'@,  
- . o,bg  
Rz&`L8Bz  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Zr1"'+-  
(u ^8=#  
template < typename Func, typename aPicker > r&Nh>6<&/  
class binder_1 IqV" 4  
  { Ux1j+}y  
Func fn; *Lxt{z`9  
aPicker pk; c0Bqm  
public : 2<9K}Of  
z{&Av  
template < typename T > ZJW8S  
  struct result_1 uB^"A ;0v  
  { %19~9Tw  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; GZWqP M4S\  
} ; epKr6 xq  
I{0cnq/  
template < typename T1, typename T2 > !@])Ut@tN  
  struct result_2 0ETT@/)]z  
  { w&f>VB~,1  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; gaQ E'qp>  
} ; o2B|r`R  
C+P.7]?&  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} rHjDf[5+  
C[<{>fl)  
template < typename T > Y- Q)sv  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  ]Tb?z&  
  { Qy"%%keV'T  
  return fn(pk(t)); EcX7wrl9x  
} Iila|,cM  
template < typename T1, typename T2 > GApvRR+Z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pY-!NoES  
  { ~Er0$+q=Y;  
  return fn(pk(t1, t2)); [T4{K &  
} JBA{i45x  
} ; xv Xci W  
ob8}v*s  
r>! @Z2%s  
一目了然不是么? 9(qoME}>=  
最后实现bind p>kny?AJ  
tV_3!7m0$  
s0]ZE\`H>  
template < typename Func, typename aPicker > x0>N{ADXQ  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) X.>~DT%0Lm  
  { n $N M  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); G /$+e  
} ygV_"=+|N  
pGD-K41O]  
2个以上参数的bind可以同理实现。 $[b}r#P  
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。 43y@9P0  
`jR8RDD  
十一. phoenix 4OLYB9HP_  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: g]JRAM  
GFE3p  
for_each(v.begin(), v.end(), GOGS"q  
( X^dasU{*  
do_ 0sA`})Dk  
[ E+EcXf  
  cout << _1 <<   " , " Ek_&E7  
] )MSCyPp5  
.while_( -- _1), A$7K5   
cout << var( " \n " ) k"%JyO8Y  
) Nt]nwae>A  
); ^t71${w##  
J @~g>   
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: Ct?xTFb  
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 uPbdzUk$  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 wSCI?  
那么我们就照着这个思路来实现吧: +w(6#R8u5  
\!jz1`]&{  
901 5PEO  
template < typename Cond, typename Actor > TD*AFR3Oz  
class do_while ^tSwAanP\  
  { ?D7zty+}^  
Cond cd; q)o;iR  
Actor act; p<h(  
public : *2N0r2t&  
template < typename T > Ac{TqiIv  
  struct result_1 ^b~ZOg[p  
  { )(yaX  
  typedef int result_type; v!DK.PZbi  
} ; ,SIGfd  
|:4W5>sfg  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} }+MA*v[06  
%-$ :/ N  
template < typename T > nv+miyvvm  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9@lG{9id?  
  { >EA\KrjW  
  do tUZfQ  
    { G9xO>Xp^Al  
  act(t); ZwY mR=  
  } +A1*e+/b\  
  while (cd(t)); gBWr)R  
  return   0 ; c;]^aaQ+>  
} W5Jy"]^I  
} ; 3TeRZ=2:*x  
R>~I8k9mM  
E}F-*go  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). [-"ZuUG  
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。 5+Tx01 )  
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。 8[t*VIXI  
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。 hT_Q_1,  
下面就是产生这个functor的类: k^ fW /  
-Jv3D$f]a  
DzA'MX  
template < typename Actor > htrtiJ1  
class do_while_actor eJn_gKWb  
  { A7XA?>~+|  
Actor act; (RrC<5"  
public : D+ .vg?8  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 5]CaWFSmT  
1#;^ Z3  
template < typename Cond > =_3rc\0  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Eb6cL`#N  
} ; SYQP7oG9oQ  
KRn[(yr`%  
FYu30  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 wxBZ+UP_  
最后,是那个do_ I*JJvqh  
F\&^(EL  
vaHtWz!P  
class do_while_invoker Uc ,..  
  { |9.J?YP8 (  
public : _I3"35a  
template < typename Actor >  Y%y  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 7@e}rh?N-|  
  { ;o;ak.dTt  
  return do_while_actor < Actor > (act); [euR<i*I#  
} 9mn~57`y  
} do_; 1 |) CQ  
l O*  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? /B 3\e3  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 -vc$I=b;  
最后来说说怎么处理break和continue = \oW {?  
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。 9C Ki$L  
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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