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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda :WJ[a#  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 IXe[JL:  
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, 8dNwi&4  
VW}xY  
\f5$L`  
oMM`7wJw  
  class filler }v"X.fa^  
  { sjvlnnO   
public : %l( qyH)*  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 7H %>\^A^  
} ; cLEBcTx  
(:4N#p  
nm_]2z O  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: q]ER_]%Gna  
MuQyHEDF  
#HfvY}[o  
aqSHo2]DX9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); q;3.pRw(  
NTkGLD1e.  
m-dyvW+  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 %QCh#v=ks  
~Pq1@N>n  
BqC!78Y/e  
!`LaX!bmp  
二. 战前分析 L<'3O),}  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 1JM EniB+9  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 a{v1[i\  
/7/d u[P6  
4 |9M8ocR  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ^V#9{)B  
  /* --------------------------------------------- */ MF)Xc\}0p  
vector < int *> vp( 10 ); ViIt 'WX  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); (n_lu= E70  
/* --------------------------------------------- */ DN3#W w2[r  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); <5X?6*Qvr  
/* --------------------------------------------- */ T[]2]K[&B  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); >>oR@  
  /* --------------------------------------------- */ [@fw9@_'  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Cgq/#2BM  
/* --------------------------------------------- */ %{ WZ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); M0zJGIT~b  
~47Bbom  
eM Ym@~4  
U ]jHe  
看了之后,我们可以思考一些问题: mN Hd  
1._1, _2是什么? l$N b1&  
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。 +aR.t@D+"Y  
2._1 = 1是在做什么? Z]kk.@P  
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。 cVya~ *  
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。 __o`+^FS  
BB@I|)9O(  
feU]a5%XZ  
三. 动工 RP 'VEJ   
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: k]?M^jrm  
AT Dm$ *  
`2`Nu:r^  
v|uY\Z  
template < typename T > hd{Vz{;W  
class assignment /^ *GoB  
  { , Fo7E  
T value; gSLwpIK%  
public : .I\)1kjX  
assignment( const T & v) : value(v) {} 7LMad%  
template < typename T2 > EXn$ [K;  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } cfI5KLG~#  
} ; \|^fG9M~  
v\7k  
{.F``2  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ;m6Mm`[i<  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment l*]9   
.C=&` ;Vs  
.s$#: ls?  
^ei[#I  
  class holder r"#h6lYK&  
  { a,X=!oJ  
public : Y#'mALC2  
template < typename T > DF D5">g@  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const  FkJa+ZA  
  { pcw!e_"+  
  return assignment < T > (t); s '%KKC  
} d bU  
} ; KI(9TI *  
A6w/X`([O  
-f?Rr:#  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: !1<x@%  
: sIZ+3  
  static holder _1; i(.c<e{v~  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 K@xp!  
1lRqjnzve&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); BcV;EEi  
而不用手动写一个函数对象。 !ZP1?l30  
oH~ZqX.3  
 /bA\O   
Mi'Q5m  
四. 问题分析 }%k,PYe/  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 0^44${bA  
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。 $ hB;r  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 M52kau  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 bu"Jb4_a>  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Bv"Fx* {W  
;cZ9C 1  
五. 问题1:一致性 )CS 7>Vx  
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?| : 4$Ex2  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 &|<~J (L;  
EK. L>3  
struct holder /:dVW" A|  
  { W.p->,N  
  // IBl}.o&]B#  
  template < typename T > Vja' :i  
T &   operator ()( const T & r) const o*/\ oVOq  
  { 4@#1G*OO  
  return (T & )r; M0o=bYI  
} {neE(0c  
} ; "%ag^v9  
z2t;!]"'l  
这样的话assignment也必须相应改动: :YjOv  
Cq1t[a  
template < typename Left, typename Right > [$?S9)Xd  
class assignment 3hR7 . /  
  { XRs/gUT  
Left l; mquna"}N  
Right r; f4s[R0l  
public : *Q=-7a m  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 6N.mSnp  
template < typename T2 > U._ U!U  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 4q@o4C<0  
} ; Pb} &c  
v)N6ZOj*C  
同时,holder的operator=也需要改动: 23+6u{   
R2Tvo?xI7  
template < typename T > fFXs:(  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 9YHSL[  
  { V2w[0^ L  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 0x# 6L  
} i40r}?-  
toTAWT D  
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。 f;u;hQxs  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ;~~Oc  
spO?5#  
return l(rhs) = r; g/z9bOgIX  
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。 C==tJog[  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: >jl"Yr#  
2l5@gDk5  
template < typename Tp > rF~q"9  
class constant_t w?M*n<) O  
  { ?2EzNNcS  
  const Tp t; jn}6yXB  
public : vp mSzh  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 4Hzbb#  
template < typename T > W\~ZmA.  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ;t?pyFT2Z  
  { [&3"kb  
  return t; HqYaQ~Dth  
} 1}ZBj%z4l  
} ; ;;nmF#  
'3hvR4P  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 jHz]  
下面就可以修改holder的operator=了 >^InNJd  
>MQW{^  
template < typename T > }_?7k0EZ@  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const _4E+7+  
  { N,[M8n,  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); vN4X%^:(  
} sL/Lw WH  
A{+ZXu}  
同时也要修改assignment的operator()  &R^mpV5  
^E:;8h4$9  
template < typename T2 > |g;XC^!%=o  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } uwQ4RYz  
现在代码看起来就很一致了。 D1g1"^~g  
hcf>J6ZLT  
六. 问题2:链式操作 O0$ijJa|  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 "t\9@nzdX  
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。 wK\SeX  
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。 RgRcW5VxK  
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。 Xif`gb6`  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct #F{|G:\@[  
cxv) LOl-  
template < typename T > A6U6SvM;  
struct result_1 n&V(c&C  
  { rpXw 8  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; |ITg-t  
} ; zO\"$8q*  
VI+Y4T@  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ,}|V'y  
TX+t   
template < typename T > e| l?NXRX  
struct   ref }`g*pp*  
  { {Y/  
typedef T & reference; 3&*%>)  
} ; ){(cRB$  
template < typename T > p_nrua?  
struct   ref < T &> d)AkA\neWo  
  { J *B`C^i  
typedef T & reference; EPg?jKZava  
} ; a&cV@~  
r\1*N.O3|O  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ]fc:CR  
j>:T)zhyY  
template < typename T > |% kK?!e+-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const L7b{H2 2  
  { S:j0&*  
  return l(t) = r(t); -|T^  
} R.QcXz?d  
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。 4NzHzn  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ~@O4>T+VW  
INT2i8oU  
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 0t&H1xsxX  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 2u:j6ic  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 FSB$D)4z>b  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 !(~>-;A8  
最后的布局是: 3$b(iI< "  
                Add :tgTYIF  
              /   \ D0P% .r"v  
            Divide   5 9%wppNT/  
            /   \ q8lK6p\:W  
          _1     3 utE:HD.PN  
似乎一切都解决了?不。 5 6R,+sN  
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。 pWp2{G^XB  
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。 K|/a]I":  
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: uj@<_|7  
w\ :b(I  
template < typename Right > &|4Uo5qS=Z  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const LNb![Rq  
Right & rt) const 4tU~ ^z  
  { Y[DKj!v  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); qw/{o:ce]  
} 1L|(:m+  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ? `KOW  
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。 w;(gi  
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。 mI0r,Z*+M  
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。 MD)"r>k  
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。 D^{:UbN  
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? Z^l!y5s/H  
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: ChGM7uu2  
gK(4<PO'  
template < class Action > !O-+ h0Z  
class picker : public Action @FV;5M:I  
  { .g~@e_;):  
public : SDwSlwf  
picker( const Action & act) : Action(act) {} bM-Rj1#Lo  
  // all the operator overloaded :I('xVNPz  
} ; 12a #]E  
(`u!/  
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`aAvD`7  
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: }}_uN-m  
*PEuaRDN  
template < typename Right > pYG,5+g  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const * 2%e.d3"M  
  { Uz|]}t5V  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); \7/_+)0}'  
} m =}X$QF`^  
Anv8)J!9u  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > uH[0kh  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 OpLSjr  
N 3c*S"1  
template < typename T >   struct picker_maker }hYE6~pr  
  { G,-OH-M!  
typedef picker < constant_t < T >   > result; j%;)CV G"  
} ;  G{.+D2  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Z L</  
  { ([*t.  
typedef picker < T > result; DcA'{21  
} ; ~S6{VK.  
T6$<o\g'  
下面总的结构就有了: cloI 6%5r  
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。 ~PnpYd<2  
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。 EC'bgFe  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 dO,05?q|  
至此链式操作完美实现。 \<B6>  
WZ&@ JB  
L@r.R_*H?s  
七. 问题3 sV[Z|$&Z  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 Xb* _LZAU  
h\d($Ki  
template < typename T1, typename T2 > PEEY;x  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bOMP8{H,  
  { sjgR \`AU  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 0 0&$SE  
} R+0"B  
Rk%M~D*-  
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: +3>/,w(x  
x 5Dt5Yp"o  
template < typename T1, typename T2 > ;|QR-m2/  
struct result_2 `YNC_r#tG  
  { %E"/]!}3  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; "NH+qQhs  
} ; 7RE6y(V1  
B:4qW[U#  
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? J.2]km  
这个差事就留给了holder自己。 K=TW}ZO  
    lO> 7`2x=F  
YBIe'(p  
template < int Order > MIF[u:&  
class holder; Az9J{)  
template <> &6=ZT:.6Te  
class holder < 1 > #0^3Wm`X;  
  { D{c>i`\G  
public : BJxm W's/  
template < typename T > &W+G{W{3  
  struct result_1 NoZ4['NI\  
  { :TYzzl43  
  typedef T & result; 8;\tP29  
} ;  jnzz~:  
template < typename T1, typename T2 > KH>sCEt  
  struct result_2 <S@mQJS!y  
  { vC<kpf!  
  typedef T1 & result; -^Km}9g  
} ; ?>jArzI  
template < typename T > G>S1Ld'MV  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const JS?l?~  
  { [pgkY!R?)  
  return (T & )r; OXX(OCG>  
} dzNaow*0&V  
template < typename T1, typename T2 > PB<Sc>{U  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const N|d.!Q;V.y  
  { soQzIx  
  return (T1 & )r1; n;^k   
} JvJ!\6Q@  
} ; `[` *@O(y  
-_*XhD  
template <> IA 9v1:>  
class holder < 2 > G%8)6m'3  
  { wQrPS  
public : }:l%,DBw  
template < typename T > nBIv{  
  struct result_1 UH,4b`b  
  { +fCyR  
  typedef T & result; k&_u\D"^"%  
} ;  !QW 0  
template < typename T1, typename T2 > GlgORy=>  
  struct result_2 +JAfHQm-  
  { V<NsmC=g  
  typedef T2 & result; b:5%}  
} ; [xs)u3b  
template < typename T > QRZTT qG  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 9Glfi@.  
  { Ysc|kxLb  
  return (T & )r; VDu .L8  
} nP{sCH 1  
template < typename T1, typename T2 > Z=Y_;dS9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const q,,>:]f#  
  { $s(4?^GP  
  return (T2 & )r2; qTa]th;  
} lp0T\ %  
} ; ))69a  
])ALAAIc-  
GE8D3V;*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> >。 {L-aXe{  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: a(43]d&  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: )"c]FI[}  
L1!hF3G  
return l(i, j) = r(i, j); a. `JS  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ~iR!3+yg4  
si!9Gz;  
  return ( int & )i; >7(~'#x8A"  
  return ( int & )j; >&Ui*  
最后执行i = j; -}qGb}F8!  
可见,参数被正确的选择了。 bR8 HGH28  
z2nUul(2  
;'Vipj   
6v2RS  
3{I=#>;  
八. 中期总结 .";tnC!e  
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: E ^SM`  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 vu'!-K=0  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 SL\y\G aV  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ?ZuD _L-i  
HHIUl,P  
<j1d~XU}  
l;{N/cS  
NtA|#"^  
ZG \ I1  
九. 简化 z Jo#3  
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。 <E7Vbb9*  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 j zmSFKg*  
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: \`Ph=lJO  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 6aF'^6+a  
  +-*/&|^等 qvfAG 0p  
2. 返回引用。 ekl? K~  
  =,各种复合赋值等 :a f;yu  
3. 返回固定类型。 "U5Ln2X{J  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) hNq8 uyKx  
4. 原样返回。 5Ckk5b  
  operator, C>`.J_N  
5. 返回解引用的类型。 v1X&p\[d  
  operator*(单目) r@ T-Hi  
6. 返回地址。 C@UJOB  
  operator&(单目) !8"$d_=h  
7. 下表访问返回类型。 #-gGsj;F  
  operator[] X~)V)'R  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 \A3>c|  
  operator<<和operator>> x(3 I?#kE  
x,w`OMQ}c  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 =FD`A#\C~  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: #EQx  
k}f<'g<H  
template < typename Left > VNxpOoV=S  
struct value_return A"bSNHCKF  
  { ]2xx+P#Y  
template < typename T > bDh:!M  
  struct result_1 ]lB3qEn<  
  { .X LV:6  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; T) Zt'M  
} ; mS w?2ba  
An8%7xa7  
template < typename T1, typename T2 > =ve*g&  
  struct result_2 .^W\OJ`G  
  { (Xr_ np @  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;  ENYF0wW  
} ; Kixr6\  
} ; N&x WHFn]C  
DQ n`@  
)ZgER[  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait x8pbO[_|  
S`W'G&bCj  
下面我们来剥离functor中的operator() a$xeiy9  
首先operator里面的代码全是下面的形式: <>T&ab@dE(  
x#:BE  
return l(t) op r(t) M~ i+F0  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 6 <qwP?WN  
return op l(t) 1o;g1Z/  
return op l(t1, t2) n2jvXLJq  
return l(t) op r{_B:  
return l(t1, t2) op V &mH#k  
return l(t)[r(t)] :Er^"9'A2  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] :!+}XT7)/  
u^aFj%}]L  
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: n ,&/D  
单目: return f(l(t), r(t)); 4[LLnF--  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ElEv(>G*  
双目: return f(l(t)); #LN5&i;s  
return f(l(t1, t2)); !sfXq"F  
下面就是f的实现,以operator/为例 8z."X$  
7|+|\ 7l#  
struct meta_divide ,TKs/-_?  
  { [w&#+h-q  
template < typename T1, typename T2 > O2`oe4."vd  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) JGk3 b=K  
  { s.R-<Y 3  
  return t1 / t2; 68koQgI[^  
} ( K6~Tj  
} ; tp6csS,  
LC,*H0  
这个工作可以让宏来做: Yo~LckFF  
;t;Y.*&=S  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 7xv4E<r2  
template < typename T1, typename T2 > \ Z>(r9 R3{  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; z.2r@Psk  
以后可以直接用 E[|s>Xv~  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) %]a @A8o0  
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  k#axt Sc  
(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。。。) kf%&d}2to  
"*++55  
T3USNc51  
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 b 0LGH. z4  
DU5:+" u3  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > :]CzN^k(1c  
class unary_op : public Rettype 3I9T|wQ-]  
  { PGPISrf  
    Left l; 8)^B32  
public : F_A%8)N  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ID67?:%r  
/9x{^  
template < typename T > 8 uDerJ!  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jd%Len&p  
      { n S_Ta  
      return FuncType::execute(l(t)); @~m=5C  
    } <Rcu%&;i  
Awu$g.  
    template < typename T1, typename T2 > S  ~@r  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {]wIM^$6+  
      { ~7dM!g{W  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Tub1S v>J  
    } NFk}3w:  
} ; )E'Fke  
$& cz$jyY  
$> "J"IX  
同样还可以申明一个binary_op k: b/Gq`  
S~KS9E~\  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > a q3~!T;W  
class binary_op : public Rettype 3lo;^KX !  
  { 2 \^G['9  
    Left l; @ Ii-NmOr  
Right r; HXQ e\r  
public : `I5O4|K)  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Tbv/wJ  
e]lJqC  
template < typename T > ?Bo?JMV  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :.*HQt9N  
      { \7pipde  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ~9Z h,p ;  
    } 9ky7r;?  
;{|X,;s  
    template < typename T1, typename T2 > \|CPR6I  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 10p8|9rE}B  
      { y n SBVb!)  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); )uZoH 8?  
    } Zp?4uQ)[W  
} ; 7ftR 4  
,4[dLWU  
4&Byl85q  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 !c%  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 t/}L36@+  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 'It?wB W  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 B[r<m J  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! {fZb@7?GF  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 geksjVwPH  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ^YGTh0$W  
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) P?kx  
下面是修改过的unary_op -<_QF82  
6?N4l ]l  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > O|QUNr9  
class unary_op >R!"P[*  
  { "!O1j r;  
Left l; |^R*4;Phe  
  bmu6@jT  
public : m`z7fi7u  
yL6^\x  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} $.pTB(tO  
NmJ`?-Z  
template < typename T > OTj,O77k  
  struct result_1 ._?V%/  
  { %SAw;ZtQ:  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; h4_ b!E@  
} ; [)^mBVht  
GF8 -_X  
template < typename T1, typename T2 > .2 0V 3  
  struct result_2 `H\)e%]  
  { "+)K |9T#  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Y25^]ON*\^  
} ; Ve}[XqdS^p  
gxwo4.,  
template < typename T1, typename T2 > ,MQVE  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Oe51PEqn  
  { ciudRK63M  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); uRE*%d>  
} )P?IqSEA%  
re^Hc(8M  
template < typename T > >c4/ ?YV  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v?%LQKO  
  { ]IZ>2!6r  
  return OpClass::execute(lt(t)); ?s?$d&h  
} =7%o E[  
V|'1tB=;*1  
} ; !nd*W"_gQ/  
@Y}uZ'jt'  
b7HffO O  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug d H? ScXM=  
好啦,现在才真正完美了。 .Pe9_ZH$W  
现在在picker里面就可以这么添加了: 5{K}?*3hJ  
*FK`&(B+}  
template < typename Right > 0w %[  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const :]PM_V|  
  { Dw_D+7>(v  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Iy';x  
} <xo-Fv  
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。 06 i;T~Y  
o%`Xa#*Ly  
im]g(#GnKh  
G,XPT,:%  
H6K`\8/SeN  
十. bind )}MHx`KT2  
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。 WA6!+Gy  
先来分析一下一段例子 O/Rhf[7v*  
KL [ek  
5|I55CTx  
int foo( int x, int y) { return x - y;} t 9^A(Vh"-  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 uLQ  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 cK@jmGj+  
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。 xyA-P& N  
我们来写个简单的。 /6K Il  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: !2tW$BP^  
对于函数对象类的版本: geM6G$V&  
RO&H5m r%@  
template < typename Func > ^ B/9{0n'  
struct functor_trait 3QXjD/h  
  { [q*%U4qGO  
typedef typename Func::result_type result_type; JWv{=_2w  
} ; 6/Fzco#N  
对于无参数函数的版本: :7g=b%;  
~+G#n"Pn  
template < typename Ret > P[ r];e  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 47r&8C+&\  
  { f )Z%pgB  
typedef Ret result_type; t<j^q`;@v  
} ; MFt*&%,JX  
对于单参数函数的版本: V Z y4_v=  
I.'b'-^  
template < typename Ret, typename V1 > QA#3bFZt1n  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > (=4W -z7  
  { ytz SAbj  
typedef Ret result_type; FT.,%2  
} ; |Ic`,>XM  
对于双参数函数的版本: | ?yo 3  
&a,OfSz  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 5 2_#  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > V\]" }V)"  
  { p(F" /  
typedef Ret result_type; /9pM>Cd*Z  
} ; $((6=39s  
等等。。。 (ljF{)Ml+=  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy (u3s"I d  
"2?l{4T\  
template < typename Func > 23!;}zHp  
struct func_return o|BP$P8V  
  { %+)o'nf"U  
template < typename T > bzN-*3YE=  
  struct result_1 ^].jH+7i*  
  { sP@X g;]  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; FR[ B v  
} ; 8.J( r(;>  
bx4'en#  
template < typename T1, typename T2 > R6-n IY,  
  struct result_2 >EsziRm  
  { fBn"kr;  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; /u%h8!"R  
} ; &MZ$j46  
} ; nlYR-.  
+!IQj0&'Y3  
$~0Q@):  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 WE6a'  
B/JO~;{  
template < typename Func, typename aPicker > -t2T(ha  
class binder_1 "9EE1];NT  
  { D]a:@x`+Bz  
Func fn; wxg^Bq)D*R  
aPicker pk; dy__e^qi  
public : rl#vE's6.e  
/ $  :j  
template < typename T > OLGBt  
  struct result_1 2&'|Eqk  
  { 7uorQfR?  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; |BT MJ:B  
} ; %@a8P  
K;hh&sTB  
template < typename T1, typename T2 > 1=sXdcy;  
  struct result_2 Q5{Pv}Jx  
  { }?F`t[+  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; '>$EOg"  
} ; im} ?rY  
:A %^^F%  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 5!YA o\S  
\!vN   
template < typename T > gWABY%!}  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?\KM5^eX  
  { n+@F`]K e  
  return fn(pk(t)); (&|_quP7O  
} @E( 7V(m/  
template < typename T1, typename T2 > <~TP#uAz  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pLa[}=  
  { '{ I_\~*  
  return fn(pk(t1, t2)); 8dD2  
} <!-sZ_qq  
} ; W?yd#j  
b*a2,MiM  
|Fm6#1A@  
一目了然不是么? BqDKT  
最后实现bind =S'%`]f?  
 ~>O)  
6qN~/TnHZ  
template < typename Func, typename aPicker > Spo?i.#  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) :j|IP)-f  
  { gqXS~K9t  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 6S6f\gAM  
} <FMq>d$\  
`l2O?U-@  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ? J} r  
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。 !USd9  
8}H1_y-g[  
十一. phoenix ~\x:<)  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 0;S,tJg  
J q{7R  
for_each(v.begin(), v.end(), }X GEX:1K  
( 3nT Z)L }  
do_ \s3]_1F;t  
[ +*\X]06  
  cout << _1 <<   " , " y;mj^/SxK  
] #HS]NA|e@  
.while_( -- _1), y4h=Lki@  
cout << var( " \n " ) EbeI{ -'aF  
) UnVm1ZWZ  
); @(P=Eh  
!fBF|*/  
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: t8^m`W  
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 Y(cN}44  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 +&zYZA8v  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 6v,z@!b  
 ^p n(=4  
go+Q~NV   
template < typename Cond, typename Actor > ycFio ,  
class do_while eC5$#,HiC  
  { ^pM+A6 XY  
Cond cd; tm7u^9]  
Actor act; sr@j$G#uW5  
public : r{L4]|(utY  
template < typename T > QwhRNnE=  
  struct result_1 P oEqurH0  
  { r=yK,d/1  
  typedef int result_type; Ai D[SR  
} ; -{^}"N  
>~`C-K#  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} s@MYc@k  
~Lc066bLeq  
template < typename T > Y+K|1r  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Vh}SCUof'  
  { fgihy  
  do $}")1|U,X  
    { As+t##gN  
  act(t); -v6M<  
  } $gBd <N9|c  
  while (cd(t)); jxJv.  
  return   0 ; }|%eCVB  
} ?g!V!VS2  
} ; iH^z:%dP  
-,K!  
q80S[au  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ]*7Y~dO  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 iNwqF0  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 <b/~.$a'  
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。 '+j} >Q  
下面就是产生这个functor的类: ]Qm]I1P  
; S xFp  
gm9mg*aM  
template < typename Actor > Be+0NXLVy  
class do_while_actor 5U_H>oD  
  { y4+ ;z2' >  
Actor act; RpLE 02U  
public : |yo\R{&6  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} V.wqZ {G  
64:fs?H  
template < typename Cond > $%VuSrZ&  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; #07gd#j4  
} ; t4?DpE  
*%KKNT'*  
2w)-\/j}  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 > x IJE2  
最后,是那个do_ |lv|!]qAma  
XD"_Iq!  
G%d (  
class do_while_invoker u.rY#cS,-R  
  { wf1lyS  
public : &~CY]PN.  
template < typename Actor > 43V}# DA@  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const .xB u-?6s6  
  { a1Qv@p^._b  
  return do_while_actor < Actor > (act); xeGb?DPu  
} %e&9.  
} do_; V ]90  
OzC\9YeA  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?  <T[E=#  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 F[ewn/]n  
最后来说说怎么处理break和continue NWxUn.Gy9  
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。 :kfp_o+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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