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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda KKA~#iCk  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 (>J4^``x=  
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, _0+0#! J!  
r|4t aV&  
^@P1 JNe  
I8oo~2Q w  
  class filler a`Gx=8  
  { 8eA+d5k\.  
public : "G >3QL+O|  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} >+. ( r]  
} ; [{4 MR%--  
6nhMP$h  
U$oduY#  
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: \ w3]5gJZ  
Z\[N!Zt|  
C]^H&  
80A.<=(=.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); [dtbkQt,c  
HM>lg`S  
 u66XN^  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Z*G(5SqUh"  
r "$.4@gc  
6y%0`!  
Y@'8[]=0  
二. 战前分析 Gm*X'[\DD  
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。 1[_mEtM:]B  
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 w\) |  
Qf@I)4'  
u3Gjg{-N7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); A^Kbsc  
  /* --------------------------------------------- */ +cb6??H  
vector < int *> vp( 10 ); .q+0pj  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); .ROznCe}  
/* --------------------------------------------- */ v}WR+)uFQ  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); :Hxv6  
/* --------------------------------------------- */ }68i[v9Njk  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Nn>'^KZNG  
  /* --------------------------------------------- */ =PGs{?+&O  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); f#ri'&}c :  
/* --------------------------------------------- */ 0"~i ^   
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); u!1{Vt87  
M$f7sx  
O25lLNmO  
R^{)D3  
看了之后,我们可以思考一些问题: =4d (b ;  
1._1, _2是什么? 8Sz})UZ  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 Spt ? >sm  
2._1 = 1是在做什么? s3Cc;#  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 JTi!Xu5Jq  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 m%?V7-9!k  
@F(mi1QO  
X.`~>`8  
三. 动工 1;<R#>&,*  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: x@8a''  
KZ~*Nz+H2  
G "P4-  
f6$b s+oP  
template < typename T > OtFh,}E  
class assignment zbJT&@z  
  { &/,|+U[  
T value; \9-"M;R.d  
public : G:g69=x y  
assignment( const T & v) : value(v) {} dz Zb  
template < typename T2 > `~eUee3b.~  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } QeF3qXI  
} ; 6'xsG?{JY  
N&@}/wzZ  
I%urz!CNE*  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 U*.0XNKp{  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment  }-~l!  
J90v!p-  
YJ$1N!rG  
#Fyuf,hw4  
  class holder LdJYE;k Ju  
  { ! VjFW5'{  
public : S*yjee<@  
template < typename T > BT}&Y6  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const eYx Kp!f  
  { $AHQmyg<  
  return assignment < T > (t); EqI(|bFwy  
} k{t`|BnPKB  
} ; I}R0q  
P;4w*((} ~  
nB .G  
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: [=~pe|8:  
vTn}*d.K=  
  static holder _1; iYC9eEF  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ToYAW,U[d  
47J5oPT2'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Yup3^E w&  
而不用手动写一个函数对象。 ,0LU~AGe   
Yw0[[N<SW  
Ewg:HX7<(  
R##~*>#  
四. 问题分析 43=,yz2Ef  
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。 ,a#EW+" Z  
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。 !>:?rSg*  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 .1LCXW=  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 $8BPlqBIZ  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 i~r l o^  
r7qh>JrO  
五. 问题1:一致性 3do)Vg4  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 6uR^%W8]  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 }NB}"%2  
B$Kn1 k  
struct holder bV"G~3COy  
  { p) +k=b  
  // cp h:y  
  template < typename T > NFv>B>  
T &   operator ()( const T & r) const n'emN Ra  
  { 0V?F'<qy  
  return (T & )r; &\_iOw8  
} q:g2Zc'Y~W  
} ; Po%(~ )S>  
\QB;Ja _  
这样的话assignment也必须相应改动: a0Zv p>Ft  
c%qv9   
template < typename Left, typename Right > o6p98Dpg   
class assignment A<y nIs<  
  { A@Dw<.&_I  
Left l; 4"Hye&O  
Right r; Q`D_|L  
public : ~zw]5|  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 9+pmS#>_  
template < typename T2 > A= w9V  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Si~vDQ7"  
} ; )RcL/n  
]~3U  
同时,holder的operator=也需要改动: N;[>,0&z  
ccL~#c0P7  
template < typename T > 3'X.}>o   
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const h;0S%ZC  
  { [ Fz`D/  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 4!wR_@W^El  
} MuSUKBhM  
M %Qt|@O  
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。 Sf r&p>{,  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 S.a%  
XO'l Nb.  
return l(rhs) = r; GQ-Rtn4v  
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。 \7*`}&  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: e zOj+vz  
@K!&qw  
template < typename Tp > !Ta>U^ 7  
class constant_t ? C/Te)  
  { JwXT%op9RP  
  const Tp t; `[n(" 7,  
public : % $DI^yS  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} +[tP_%/r'^  
template < typename T > uyY|v$FM  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ^7Fh{q4IE  
  { 5+wAzVA  
  return t; |ely|U. Tf  
} Cn[0(s6  
} ; 1PatH[T[  
{,L+1h  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 x@Hc@R<!  
下面就可以修改holder的operator=了 )[Yv?>ib  
2rZx Sg  
template < typename T > 5v6Ei i:  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const &ZQJ>#~j^  
  { <Z/x,-^*<  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); r4#o+qE  
} p"U, G -_  
yR\btx|e5~  
同时也要修改assignment的operator() s@7H1)U  
)sT> i  
template < typename T2 > J.| +ID+  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } @|tL8?  
现在代码看起来就很一致了。 jt.3P  
PV=5UyjW  
六. 问题2:链式操作 Gmz6$^D   
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ?pza G{  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 5;{H&O9Q  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 @n": w2^B  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 "T- `$'9  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ::/j$bL  
9U%N@Dq`Z  
template < typename T > 0MdDXG-7  
struct result_1 YGsWu7dG  
  { d09k5$=gJ  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; cx0*X*  
} ; GbaEgA'fa  
Y"wUt &  
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: j ku}QM^  
g"> {9YE  
template < typename T > # m *J&  
struct   ref :dqn h  
  { @Rw!'T  
typedef T & reference; #&7}-"Nd  
} ; aT$9;  
template < typename T > Xqm::1(-(  
struct   ref < T &> .>IhN 5  
  { MHC^8VL  
typedef T & reference; wg]j+r@  
} ; yYH0v7vx+  
|x-S&-  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Mwr"~?\\  
.uk>QM s1  
template < typename T > smDw<slC  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 1{r)L{]  
  { I=NZokfS  
  return l(t) = r(t); }x wu*Zx  
} jav#f{'  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。  1OF& *  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 5EebPXBzB  
4BKI-;v$  
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 fOMW"myQ  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ])!o5`ltZ  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 r|qp3x  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 gE?| _x#  
最后的布局是: McQe1  
                Add jE/AA!DC#  
              /   \ 9amaL~m  
            Divide   5 :65~[$2  
            /   \ gjAIEI  
          _1     3 8Bjib&im  
似乎一切都解决了?不。 A?pbWt ~}  
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。 W!>.$4Q9  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 a,WICv0E  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: D'Y-6W3  
y;o^- O  
template < typename Right > UaB @  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const sU{NHC)5  
Right & rt) const ikSt"}/hd  
  { :FTMmW,>'  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Rw:*'1  
} G8Y<1%`<  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ktpaU,%  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 lH6OcD:kj  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 [6XF=L,!  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 1jF`5k  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 csW43&  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? trp0 V4b8  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: [S>2ASj  
AGYc |;  
template < class Action > "pRtczxOgR  
class picker : public Action ~,B5Hc 2  
  { K$E3QVa  
public : Nqa&_5"  
picker( const Action & act) : Action(act) {}  q;][5  
  // all the operator overloaded :dQ B R  
} ; Z Z:}AQ  
CyXR i}W.  
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。 |* ;B  
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: zp%Cr.)$  
TO?R({yx*  
template < typename Right > 7OJ'){R$  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const `6]%P(#a  
  { 5MtLT#C3r  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 5jgR4a*_v  
} #nPQ!NB/  
K#=*9S  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > EH! q=&d  
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。 < F.hZGss7  
3GhRWB-U  
template < typename T >   struct picker_maker !~rY1T~  
  { NP/Gn6fr  
typedef picker < constant_t < T >   > result; f m)pulz  
} ; 'g m0)r  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > A"G 1^8wvX  
  { )]H-BIuGm  
typedef picker < T > result; r'HtZo$^R  
} ; G#u6Am)T  
e3nYbWBy]  
下面总的结构就有了: P>NF.B Cq  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 g9Xu@N;bL  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 w"cZHm  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 IV\'e}  
至此链式操作完美实现。 %~2YE  
g| vNhq0|i  
M$>1L  
七. 问题3 3 +G$-ru  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 bj>v|#r^  
rzm:Yx  
template < typename T1, typename T2 > fj;y}t1E]  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n O\"HLM  
  { iiS-9>]/  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ]);%wy{Ho  
} Hn%xDJ'  
=IQ5<;U3  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: #AL=f'2=f  
DkvF5c&  
template < typename T1, typename T2 > t>`a sL  
struct result_2 R|(q  
  { 5#+^E{  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; !y@NAa0  
} ; XH}\15X  
|ZRagn30  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? lFV N07hG  
这个差事就留给了holder自己。 6i.-6></  
    Af'" 6BS  
]v]qChZHd  
template < int Order > 7|$:=4  
class holder; ~,oMz<iMV  
template <> 3c]b)n~Y  
class holder < 1 > gT0BkwIV  
  { [BqHx5Xz(  
public : z8SmkL  
template < typename T > r0+6evU2  
  struct result_1 6/r)y+H  
  { +#lM  
  typedef T & result; ,D]QxbwZ  
} ; pgE}NlW  
template < typename T1, typename T2 > -ZRO@&tMD  
  struct result_2 N343qU  
  { Q;43[1&3w  
  typedef T1 & result; gy 3i+J  
} ; rA5=dJ"I  
template < typename T > x7jC)M<k0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const LWz&YF#T-  
  { / zB0J?  
  return (T & )r; w35J.zn  
} {f2S/$q  
template < typename T1, typename T2 > w[S pw<Z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 2(u,SQ  
  { G IT>L  
  return (T1 & )r1; Y&d00  
} <UV1!2nv*  
} ; *E/`KUG]  
{=!b/l;@  
template <> QLEKsX7p>  
class holder < 2 > ktFhc3);!  
  { k@f g(}6  
public : OwH81#   
template < typename T > p?) ;eJtV/  
  struct result_1 beRVD>T  
  { r&R B9S@*h  
  typedef T & result; El[)?+;D  
} ; +;N2p1ZBf  
template < typename T1, typename T2 > %)|9E>fP]N  
  struct result_2 b F"G[pD  
  { %,6#2X nX%  
  typedef T2 & result; Sa?ksD2IaB  
} ; g*e   
template < typename T > 7hlO#PYZ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Jq&uF*!  
  { k.vBj~xU  
  return (T & )r; 9F)z4  
} J'SZ  
template < typename T1, typename T2 > 4'g;TI^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const wVicyiY]  
  { ;t<QTGJ  
  return (T2 & )r2; z(_Ss@ $  
} vY  }A  
} ; TZ(cu>  
G-xDN59K  
@eD):Y  
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> >。 tD(7^GuR  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: +cgSC5nR  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: RrX[|GLSJ  
2ORNi,_I  
return l(i, j) = r(i, j); \ 3wfwu.q  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 7\$qFF-y  
EQb7 -vhg  
  return ( int & )i; 3DiLk=\~  
  return ( int & )j; \W1,F6&j  
最后执行i = j; e vrXo"3  
可见,参数被正确的选择了。 [S HXJ4P*  
%k-3?%&8  
TcjEcMw,  
2N~Fg^xB  
}!"A!~&  
八. 中期总结 P&9Gga^I  
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: v 1z  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 \K@'Z  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Cjqklb/  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor iop2L51eJ  
C([phT;  
3L833zL  
e+$p9k~  
*.sVr7=j  
v0-cd  
九. 简化 %W%9j#!aN  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 10<x.8fSP  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 -fwoTGlX  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:  `x l   
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 <49K>S9O  
  +-*/&|^等 0 fF(Z0R,  
2. 返回引用。 Pz>s6 [ob  
  =,各种复合赋值等 !c}O5TI|#  
3. 返回固定类型。 '(f&P=[b  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) <3xyjX'NE  
4. 原样返回。 x_| UPF  
  operator, 4}_j`d/8|  
5. 返回解引用的类型。 uw [<5  
  operator*(单目) *5vV6][  
6. 返回地址。 _LMM,!f  
  operator&(单目) LR.Hh   
7. 下表访问返回类型。 6+.uU[x@  
  operator[] N^HUijw<  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 2 ^mJ+v<  
  operator<<和operator>> 9o;^[Ql-  
-yE/f2PgQ  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 QrB@cK]  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: KM}f:_J*lg  
qfL~Wp2E;  
template < typename Left > Ge-CY  
struct value_return tk!t Y8j  
  { TD'L'm|2  
template < typename T > aGJC1x  
  struct result_1 lG4H:[5V  
  { tw^,G(  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; :`-,Lbg  
} ; OTGofd2zf  
<KE 1f7c  
template < typename T1, typename T2 > )~+E[|  
  struct result_2 +=q$x Ia  
  { Xf02"PXC  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; : >6F+XZ  
} ; MHh~vy'HB5  
} ; Wc,~{  
w.H%R-Be  
OUeyklw  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 9z}uc@#D=m  
M)eO6oX|  
下面我们来剥离functor中的operator() B:gjAb}9T  
首先operator里面的代码全是下面的形式: /4a._@1h[y  
(8Bk;bd  
return l(t) op r(t) x^kp^ /f  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) lDOCmdt@N  
return op l(t) 12;8o<~  
return op l(t1, t2) +V m}E0Ov  
return l(t) op O\E/. B  
return l(t1, t2) op )Y2{_ bx4"  
return l(t)[r(t)] Gnfd;. (.  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 4US"hexE<  
#0ETY\}ZD  
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: S{;sUGcu  
单目: return f(l(t), r(t)); P%{^i]  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 1QLbf*zeIW  
双目: return f(l(t)); |+iws8xK?  
return f(l(t1, t2)); GliwY_  
下面就是f的实现,以operator/为例 i\KQ!f>A  
7NDr1Z#B6V  
struct meta_divide 3gv|9T  
  { ]z l [H7  
template < typename T1, typename T2 > 9cf:pXMi  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) n` xR5!de  
  { &d"G/6  
  return t1 / t2; .WPV dwV4U  
} =R#Qx,  
} ; M[6:p2u  
{$R' WXVs  
这个工作可以让宏来做: 0BIy>wy:  
;.TRWn#  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ W#KpPDgZE  
template < typename T1, typename T2 > \ JBJhG<J  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };  _59huC.  
以后可以直接用 g=QDu7Ux  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)  c|M6 <}  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 UD8op]>L  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) xZ6~Ma 2z  
 .Nw=[  
W7U2MqQ  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 #=6E\&NC  
W}5xmz  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > kL$!E9  
class unary_op : public Rettype B?4boF?~  
  { xL{a  
    Left l; >N]7IU[-  
public : 95YL]3V  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} %] >KvoA  
^ q<v{_  
template < typename T > i(iXD  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const " f "6]y  
      { o| #Qu8Lk  
      return FuncType::execute(l(t)); c )G3k/T5  
    } 4WJ.^(  
cFeXpj?GV  
    template < typename T1, typename T2 > dR"@`  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d5oIH  
      { ig/%zA*Bo  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); .Yf:[`Q6g  
    } VxVE  
} ;  #`o2Z  
qNYN-f~@,  
4"(<X  
同样还可以申明一个binary_op S" xKL{5  
R:#k%}W  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > nPye,"A Ol  
class binary_op : public Rettype CitDm1DXt/  
  { _NMm/]mN /  
    Left l; oZ!m  
Right r; MO n  
public : F;+|sMrq  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} @ Wd9I;hWv  
~} ,=OF-b  
template < typename T > k~jP'aD  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h"_MA_]~  
      { DP3PYJ%+B  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); =~=*&I4Dp  
    } 8xccp4  
3?1`D/  
    template < typename T1, typename T2 > ;i<|9{;  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tE)suU5Y  
      { prTw'~(B  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); FLGk?.x$\  
    } fpFhn  
} ; R )mu2 ^  
hRK/T7v  
1+}{8D_F  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 8C67{^`::  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 9Hf9VC3   
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) v"#mzd.tW  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 X22[tqg;&  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! c.>oe*+  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 )i !o8YB  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 0l-Ef 1  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) {\c(ls{  
下面是修改过的unary_op i*#-I3  
Yy)tmq  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > `/EGyN6X  
class unary_op w+1 |9Y  
  { ]Bjyi[#bg  
Left l; a{ ?`t|  
  PfC!lI BU  
public : I?ae\X@M  
%Ti}CwI`  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} m^GJuP LW  
Si6al78  
template < typename T > L IZRoG8  
  struct result_1 ha(Z<  
  { .y@oz7T5  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; wPwXM!  
} ; *=+td)S/1  
*#tJM.Z  
template < typename T1, typename T2 > <8d^^0  
  struct result_2 <N_+=_  
  { IE9 XU9Kd  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; W9D86]3Y  
} ; j( RWO  
j^^Ap  
template < typename T1, typename T2 > =jX8.K4]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const XT@-$%u  
  { Gu2P\I2zx  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); e S<lwA_  
} @8;W\L$~1  
/J:bWr  
template < typename T > BV>\ McI+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .pN`;*7`  
  { <iH`rP#  
  return OpClass::execute(lt(t)); x)rM/Kq  
} K)Q]a30  
<xgTS[k  
} ; PzA|t;*  
~~SwCXZ+b^  
MD|5 ol9  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ;S57w1PbVA  
好啦,现在才真正完美了。 &:, dJ  
现在在picker里面就可以这么添加了: jF=gr$  
1Dv R[Lx%  
template < typename Right > dv.(7Y7.x  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const fp[|M  
  { 'J6 M*vO  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); D (h18  
} YEj8S5"Su\  
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。 X!m9lV<  
0o9 3i u=&  
O'W0q;rT  
Yx eOI#L  
~wJFa'2  
十. bind IGtl\b=  
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>8@5/s  
先来分析一下一段例子 IuNiEtKx  
r9 !Tug*>m  
jz5qQt]^  
int foo( int x, int y) { return x - y;} hA33K #bC  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 *g[^.Sg  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 /Rg*~Ers *  
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。 qeL5D*  
我们来写个简单的。 ?84 s4BpV1  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: .R9IL-3fO  
对于函数对象类的版本: [BT/~6ovrZ  
Qt/8r*Oe  
template < typename Func > Z| V`B `  
struct functor_trait EpFQ|.mQ  
  { WC|.g,9#  
typedef typename Func::result_type result_type; gMaN)ESqd4  
} ; U5He?  
对于无参数函数的版本: Q)LM-ZJKQ  
hED=u/ql[  
template < typename Ret > <j5NFJ9  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Oh'Y0_oB>  
  { %7gkNa  
typedef Ret result_type; R0L&*Bjm  
} ; av$/Om :  
对于单参数函数的版本: h3Q21D'f  
_ h": >  
template < typename Ret, typename V1 > 9Iz%ht  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > S p^9& ^  
  { "V$Bnz\n  
typedef Ret result_type; w*|7!iM  
} ; {WPobP"  
对于双参数函数的版本: Qbyv{/   
qfK`MhA}  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > '*k'i;2/1  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > tWoh''@#  
  { GF5^\Rf  
typedef Ret result_type; E5N{j4\F  
} ; ea~:}!-P  
等等。。。 $.GOZqMs  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy <]b7ZF]  
a)#1{JaoY  
template < typename Func > k}0^&Quc4  
struct func_return R hvfC5Hq  
  { <F.Tx$s  
template < typename T > JGH60|  
  struct result_1 DNj "SF(J  
  { WN_pd%m  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; TW9WMId  
} ; 'I /aboDB  
stk9Ah  
template < typename T1, typename T2 > ]s GHG^I6  
  struct result_2 K%X^n>O7C  
  { Tp9- niW  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; |)K]U  
} ; h?FmBK'BAd  
} ; L[20m (6?  
NbGV1q']  
mBG=jI "xh  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 BYo/57&:  
*L'>U[Pl7  
template < typename Func, typename aPicker > O=dJi9;`#_  
class binder_1 \;mH(-  
  { Wf&W^Q  
Func fn; P b]3&!a  
aPicker pk; 4)<~4 '  
public : -M1YE  
_+^ 2^TW  
template < typename T > 0sh/|`\  
  struct result_1 pIKSs<IP  
  { XFh>U7z.  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; QEu=-7@>  
} ; _"#!e{N|  
^-a8V'  
template < typename T1, typename T2 > EgDQ+( -  
  struct result_2 jOyvDY9\  
  { W{rt8^1  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; j* *s^Sg  
} ; Eb=#9f%y>&  
2"d!(J6}K  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} f7'q-  
}irn'`I  
template < typename T > s#S%#LM  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1<<kA:d  
  { J-<^P5  
  return fn(pk(t)); BkZV!Eg  
} ((^sDE6(  
template < typename T1, typename T2 > JMS(9>+TA  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const s-7RW  
  { N*@aDM07  
  return fn(pk(t1, t2)); d.2mT?`#  
} vi)%$~  
} ; PccB]  
3J=Y9 }  
dna6QV>A  
一目了然不是么? Bs M uQ|!  
最后实现bind NcAp_q? 4  
k3t78Qg  
D>!6,m2  
template < typename Func, typename aPicker > eJo3 MK  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) /LM4- S  
  { tL+OCLF;  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); :~ A%#  
} z 8*8OWM  
KnNh9^4"\2  
2个以上参数的bind可以同理实现。 }rdIUlVO\  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 4A3nO<o MF  
}I!hOD>]O  
十一. phoenix  P N*JR  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: olW|$?  
6ITLGA  
for_each(v.begin(), v.end(), *E~VKx1  
( 5eA8niq#  
do_ jkF8\dR  
[ :EtMH(  
  cout << _1 <<   " , " '>v^6i S  
] =U. b% uC  
.while_( -- _1), (LtkA|:  
cout << var( " \n " ) X{g%kf,D=  
) 9F^;!  
); A`u$A9[  
'?Jxt:<  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: f2,1<^{  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor R4<lln:[  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。  YOAn4]j  
那么我们就照着这个思路来实现吧: o y<J6  
2 /y}a#s  
!4rPv\   
template < typename Cond, typename Actor > RAjkH`  
class do_while EHlytG}@  
  { a? R[J==  
Cond cd; 0~& "  
Actor act; 0q9>6?=i  
public : Fn^C{p^  
template < typename T > <g9"Cr`  
  struct result_1 SjdZyJa  
  { 6TH!vuQ1(  
  typedef int result_type; .]|Zf!>}s  
} ; 4q$H  
C#w]4$/  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ofW+_DKB?l  
&)pK%SAM  
template < typename T > fB+b}aoV  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0"g@!gSrQ  
  { #' hLb  
  do a9~"3y  
    { :h:@o h_=  
  act(t); somfv$'B  
  } * \HRw +cL  
  while (cd(t)); ;:m&#YJV  
  return   0 ; [k]|Qi nk  
} nVD Xj  
} ; Yn9j-`  
vRPS4@9'  
}xFi& <  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). #yc L'T`X%  
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。 RH~3M0'0  
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。 r?l;I3~  
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。 ,kgF2K!  
下面就是产生这个functor的类: )uP[!LV[e  
(P==VZQg  
1'G8o=~  
template < typename Actor > 5% nt0dc  
class do_while_actor 50a\e  
  { !6w{(Rc(C  
Actor act; 0W>9'Rw  
public : a-n4:QT  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} iS@\ =CK  
&HM-g7|C0E  
template < typename Cond > B(l-}|m_  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; FyG6 !t%  
} ; 0>!/rR7  
V)D-pV V  
I"xWw/Ec  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 &C-;Sa4  
最后,是那个do_ Q1>zg,r  
H:a|x#"  
J  fcMca  
class do_while_invoker xfSG~csoz  
  { /'y5SlE[J  
public : R#4 ^s  
template < typename Actor > FoPginZ]J  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const J?P]EQU  
  { j.3o W  
  return do_while_actor < Actor > (act); ,2WH/"  
} )%du@a8  
} do_; #1$}S=8*f  
"uu)2Xe  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 6kvV  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 hbuZaxo<  
最后来说说怎么处理break和continue dyQh:u -  
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。 4Y tk!oS`  
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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