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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda X};m\Bz  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 w9rwuk  
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, D^baXp8  
L'BDS*  
XI} C|]#  
x1:+M]Da  
  class filler X/ gIH/  
  { g{.>nE^Sc5  
public : +dX1`%RR[  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} vIF=kKl9,  
} ; w,bILv)  
{>H#/I8si  
;5:g%Dt  
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: orVsMT[A  
([R}s/)$  
q#:,6HDd  
r(y1^S9!8  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); L>5VnzSI  
veFl0ILd  
! E` Tt[  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 "nPmQ  
%jdV8D#Q  
%Koc^ pb)  
BIEc4k5(  
二. 战前分析 k_/hgO  
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。 q>/# P5V  
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 1mhX3  
F's($n  
e4p:Zb:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); a\S"d  
  /* --------------------------------------------- */ fzO4S^mTo8  
vector < int *> vp( 10 ); 8>S"aHt 7  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ^"7tfo8  
/* --------------------------------------------- */ %lNv?sWb  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); `2c>M\c4U  
/* --------------------------------------------- */ sP$bp Z}  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); E{kh)-  
  /* --------------------------------------------- */ "~Twx]Z  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); <MZ$baK  
/* --------------------------------------------- */ }M'h 5x  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ;F9<Yv  
^29w @*  
i#$9>X  
 Q];gC{I  
看了之后,我们可以思考一些问题: /%C6e )7BL  
1._1, _2是什么? 6kuN)  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 n)uvN  
2._1 = 1是在做什么? 0-pLCf  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ^ j;HYs_  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 IG0$OtG  
WJ=DTON  
?#!Hm`\.  
三. 动工 1RM;"b/  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: s:lar4>kM  
WRU/^g3O@'  
sv\'XarM  
'ah|cMRn  
template < typename T > ta"/R@ k*  
class assignment JPfNf3<@My  
  { -cs 4<  
T value; /_y%b.f^  
public : ]\5@N7h  
assignment( const T & v) : value(v) {} 16/+ O$#y  
template < typename T2 > _'<V<OjVM!  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } I7TdBe-  
} ; j b1OcI%  
u\=gps/Z  
p 7IJ3YY  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 %AW5\ EX  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ms'&.u&<  
xal,j*  
kwNXKn/   
hnZI{2XzBE  
  class holder yveyAsN`B  
  { J7$1+|"  
public : ;e;lPM{+  
template < typename T > pcXY6[#N  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const S_LY>k?  
  { & tQHxiDX  
  return assignment < T > (t); @_ ^QBw0  
} .O @bX)  
} ; iKv`[k  
^(m`5]qr7J  
f/Km$#xOr  
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: @z"Zj 3ti  
8yz A W&q  
  static holder _1; Pc{D,/EpR  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 zYpIG8"o5  
+4\JY"oi  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ,{ CgOz+Ul  
而不用手动写一个函数对象。 'KpCPOhfR  
 z:9  
Q_QmyD~m  
/:"%m:-P  
四. 问题分析 2g-'.w  
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。 <kn#`w1U'  
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。 M_MiY|%V/K  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 As@~%0 S  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 @)&b..c?_  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 !? ?Cxs'  
pTUsdao^,  
五. 问题1:一致性 qA9*t  
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?| <9-tA\`8N  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 V)R-w`  
hw_7N)}  
struct holder X ~4^$x  
  { SynxMUlA  
  // ",E6)r  
  template < typename T > IOF~V)8k=  
T &   operator ()( const T & r) const d(, -13  
  { b9EJLD  
  return (T & )r; gb@Rx  
} HT A-L>Cee  
} ; .)|jBC8|}  
Y~=5umNSX  
这样的话assignment也必须相应改动: St|sUtj<r  
`]5XY8^kI  
template < typename Left, typename Right > $f1L<euH  
class assignment dcU|y%k%  
  { 4}580mBc  
Left l;  i2)SSQ  
Right r; ZeWHSU  
public : W$gSpZ_7  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} a9QaFs"  
template < typename T2 > 'P@a_*I  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } }E>2U/wpXY  
} ; Y141Twjvd  
5`x9+XvoN  
同时,holder的operator=也需要改动: +6gS]  
rUlpo|B  
template < typename T > 2#/ KS^  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const z@~1e]%  
  { \vQ_:-A  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); M*c\=(  
} / 6gRoQ%j  
5R"b1  
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。 D>G&aQ  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 J\;~(: ~  
sE/9~L  
return l(rhs) = r; B|,6m 3.  
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。 _LK>3S qd  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: =PZs'K  
G)<k5U4  
template < typename Tp > Wc,8<Y'   
class constant_t , R^Pk6m>  
  { {'!D2y.7g  
  const Tp t; N_gjOE`x5  
public : ;quGy3  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ._FgQ` `PL  
template < typename T > PA5g]Tz  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const DdSUB  
  { 'rR\H2b   
  return t; 'HqAm$V+  
} p19Zxh  
} ; [ B (lJz  
<0kRky$  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 /FYa{.Vlr  
下面就可以修改holder的operator=了 +Nza@B d  
2j"%}&  
template < typename T > Me`"@{r|#  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const v5 9>  
  { F~DG:x~  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); -d[x 09  
} @+{S-iD"  
ojx'g8yO  
同时也要修改assignment的operator() Xa," 'r  
)V!dBl"Gq  
template < typename T2 > 4H@Wc^K  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } x W92ch+t  
现在代码看起来就很一致了。  \>Efd  
mFHH515  
六. 问题2:链式操作 ?McQr1  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 *OQG 4aWy  
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。 aF7nvu*N  
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。 !ti6  
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。 < y*x]}  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct F{ELSKcp.  
n`4K4y%Dy}  
template < typename T > ;[a|9TPR  
struct result_1 [CAR[ g&  
  { C)cwAU|h#  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; $y b4xU  
} ; 'g9"Qv?0{`  
@u1zB:  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 5aa<qtUjH  
Y[ N^p#t{  
template < typename T > T 6~_Q}6  
struct   ref nVJPR  
  { ?-Vjha@BO  
typedef T & reference; p6vKoI#T  
} ; ,6r{VLN  
template < typename T > 77Bgl4P  
struct   ref < T &> N:9>dpP}O  
  { ZNx$r]4nF  
typedef T & reference; 2ZQ}7`Y  
} ; }mZwd_cK  
tlA"B{7  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Vrvic4  
n6k9~"?  
template < typename T > oP4GEr  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ox ;  
  { TXZv2P9  
  return l(t) = r(t); *@TZ+{t  
} 9+keX{/c  
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。 5pn)yk~  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ,()0' h}n  
K!KMQr`  
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 R-P-i0 ~  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 4WB-Ec  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 )TmHhNo  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ~0b O}  
最后的布局是: "al `$%(  
                Add u_).f<mUdF  
              /   \ lq"f[-8a2q  
            Divide   5 mZUfn%QXb(  
            /   \ l|hUw  
          _1     3 fJWC)E  
似乎一切都解决了?不。 4GB7A]^E  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 u~)`&1{%  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 PpsIhMq@  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: w eQYQrN  
C^ )*Dsp  
template < typename Right > CwJDmz\tk  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const =!Q7}z1QI  
Right & rt) const 7G)H.L)$m"  
  { F"N60>>  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); b2@VxdFN  
} `~X!Ll  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ?i`l[+G  
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。 [2|kl l  
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。 @2*]"/)*0  
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。 |!F5.%PY  
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。 _uJ"m8Tl  
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? -[qq(E  
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: jg&E94}+  
D13Rx 6b  
template < class Action > b}Zd)2G  
class picker : public Action "l >Igm  
  { smm]6  
public : ;@ [ 0x  
picker( const Action & act) : Action(act) {} C.kxQ<  
  // all the operator overloaded 76vy5R(.  
} ; GQ_p-/p R  
[TCP-bU  
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。 %AN/>\#p  
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: iVfgDo  
` gW<M  
template < typename Right > w{dIFvQ"$  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ,/O[=9l36R  
  { >q7BVF6V |  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 0q rqg]  
} +ki{H}G21  
CDi<< ,  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > JCY~W=;v  
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。 K 0hu:1l)  
VxFOYC>p  
template < typename T >   struct picker_maker @/&b;s73  
  { bJ_cId8+  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 7E!7"2e a  
} ; tb?YLxMV  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > kbPE "urR  
  { B??J@+Nf  
typedef picker < T > result; "S&%w8V  
} ;  M/z}p  
irk*~k ?  
下面总的结构就有了: {7Mj P+\  
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。 D=TL>T.b f  
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。 +u'I0>)S  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 |Oag,o"  
至此链式操作完美实现。 dO7;}>F$n  
L_em')  
]4 (?BJ  
七. 问题3 'lZ.j&  
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。 )IT6vU"-yd  
iqW1#)3'R  
template < typename T1, typename T2 > xLZd!>C  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const wY"o`o Z  
  { Y\v-,xPm  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 7< 9L?F2  
} :c8n[+5  
(qwdQMj`  
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: (cv!Y=]  
$j)hNWI  
template < typename T1, typename T2 > YDmWN#  
struct result_2 r.0oxH']  
  { _y .]3JNm  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; `P@- %T  
} ; ?*r!{3T ,u  
l2hG$idC  
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? ) uP\>vRy  
这个差事就留给了holder自己。 @6o]chJo  
    z&4~x!-_  
W 4YE~  
template < int Order > 7m5Co>NkuK  
class holder; g<\z=H  
template <> b]gY~cbI8  
class holder < 1 > )R{UXk3q}  
  { GJ 'spgz  
public : Hoz56y  
template < typename T > o/^;@5\  
  struct result_1 !p 8psi0  
  { NHX>2-b  
  typedef T & result; 5|$a =UIR  
} ; oQ+61!5>  
template < typename T1, typename T2 > I_ "Z:v{  
  struct result_2 jJwkuh8R  
  { ]B9 ^3x[:  
  typedef T1 & result; 'PdmI<eXQ  
} ; k5+]SG`]]  
template < typename T > TA}UY7v  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const rVA L|0;3  
  { :XT?jdg  
  return (T & )r; L*?!Z^k  
} nq`q[KV:  
template < typename T1, typename T2 > INMP"1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ecH/Wz1  
  { <rK=9"$y(t  
  return (T1 & )r1; %6 =\5>  
} zXc}W*ymj  
} ; 9EF~l9`'U  
Fm j=  
template <> {w`:KR6o7  
class holder < 2 > k7bl'zic  
  { MguL$W&l  
public : IbdM9qo7  
template < typename T > q9}2  
  struct result_1 #w~0uCzQ@  
  { kP,7Li\  
  typedef T & result; DNth4z  
} ; _Dq Qfc%  
template < typename T1, typename T2 > +0#JnqH"  
  struct result_2 yU`: IMz  
  {  ?f2G?Y  
  typedef T2 & result; <%,'$^'DS  
} ; >C2HC6O3  
template < typename T > )W9_qmYd"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const FP;": iRL  
  { nu 7lh6o=  
  return (T & )r; uZ[/%GTX{)  
} H'Iq~Ft1  
template < typename T1, typename T2 > .v7`$(T  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const @{bb'q['@  
  { {tmKCG  
  return (T2 & )r2; ^hysCc  
} ,7I},sZj   
} ; 4zX=3iBt  
e7's)C>/'  
Ut':$l=  
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> >。 xtsL8-u f  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: () <`t}FQ  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: w #<^RKk  
R%W@~o\p]  
return l(i, j) = r(i, j); ,M{Q}:$+4  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) W1<.OO\J  
p~FQcW'a~  
  return ( int & )i; ;fkSrdj  
  return ( int & )j; ;raz6DRO  
最后执行i = j; Jxn3$  
可见,参数被正确的选择了。 sK`< kbj  
\a?K?v|8  
)7k&`?Mh  
% mJ~F*Dy  
P3i^S_  
八. 中期总结 }$<^wt  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: _HLC>pH~#  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 _/ct=  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 8.[&wy U  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 5St`@  
|7 ]?>-  
C`3V=BB  
B~WK)UR  
%v_IX2'  
>dyhox2*"  
九. 简化 TF%3uH  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 B>sCP"/uV  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ]GQv4-y  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: QH4k!^  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 IF5sqv  
  +-*/&|^等 | xp$OL"a  
2. 返回引用。 8~.iuFp  
  =,各种复合赋值等 ;]{{)dst  
3. 返回固定类型。 _2]O^$L  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) '!Hhd![\=|  
4. 原样返回。 *wV iH  
  operator, v#iFQVBq  
5. 返回解引用的类型。 SOhSg]g  
  operator*(单目) {%=S+89l  
6. 返回地址。 L& I` #  
  operator&(单目) Y=5!QLV4  
7. 下表访问返回类型。 GEhdk]<a7  
  operator[] ^Yf3"D?&  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 J'|=*#  
  operator<<和operator>> Bh\ [ CY  
$eK8GMxZ#  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 I h5/=_n  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 2ZU@>W  
sXSj OUI  
template < typename Left > p^p'/$<6_  
struct value_return T^KCB\\<  
  { )W[KD,0+j  
template < typename T > uOyLC<I/  
  struct result_1 bq c;.4$  
  { JOA%Y;`<#  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; C HQ {+?#  
} ; +<'uw  
C*"Rd   
template < typename T1, typename T2 > $~ pr+Ei  
  struct result_2 {;]uL`abi?  
  { d [\>'>  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; B(S5+Y  
} ; A>qd2  
} ; 3m-edpH  
sL!;hKK  
2z.k)Qx!Z  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait )v*v  
C\;;9  
下面我们来剥离functor中的operator() i;E9Za W  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ;s}-X_O<  
vG'vgUo  
return l(t) op r(t) b|X>3(  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) -=-x>(pRW7  
return op l(t) /u" cl2|  
return op l(t1, t2) -~rr<D\  
return l(t) op 9m<X-B&P  
return l(t1, t2) op :Olj  
return l(t)[r(t)] |-SI(Khjk  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] =$:4v`W0(  
GI'&g@?u  
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: @&am!+z  
单目: return f(l(t), r(t)); h=p-0 Mx .  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); t<KEx^gb  
双目: return f(l(t)); K8Kz  
return f(l(t1, t2)); 2vk8+LA(6  
下面就是f的实现,以operator/为例 P:zEx]Y%  
W #JVUGYD  
struct meta_divide NO0[`jy(  
  { ;6\Ski0=l  
template < typename T1, typename T2 > ek+8hnkh  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) z- {"pI  
  { g,z&{pZch  
  return t1 / t2; 5sf fDEU]A  
} *y[~kWI  
} ; cwDD(j  
];wohW%  
这个工作可以让宏来做: j*3sjOoC  
I5|S8d<  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ a3E*%G  
template < typename T1, typename T2 > \ G`3vH,  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; q4IjCu+  
以后可以直接用 6|(7G64{  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) `6l24_eKf  
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 @Tj  6!v  
(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。。。) FdK R{dX}  
4*ty&s=5OJ  
< 8W:ij.`  
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 D$^7Xhk  
:ayO+fr#  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > "78cl*sD  
class unary_op : public Rettype { &JurZ  
  { V.OoZGE>]  
    Left l; hzf}_1  
public : d T0 z^SG  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 5SPl#*W  
o@V/37!  
template < typename T > q~A|R   
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !*QA;*e  
      { S g_?.XZc[  
      return FuncType::execute(l(t)); L[9+xK^g  
    } uC$4TnoQx.  
_\V{X}ftqa  
    template < typename T1, typename T2 > KgkB)1s@n  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <8}9s9Nk  
      { iegPEb  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Y&Nv>o_}5  
    } Lm2cW$s  
} ; '{_tDboY  
kJ:5msKwC  
!c;p4B)  
同样还可以申明一个binary_op mgl' d  
|H I A[.q  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > m>m`aLrnb  
class binary_op : public Rettype =:T:9Y_i  
  { Kof-;T  
    Left l; +/^q"/f F  
Right r; e}@J?tJK.L  
public : NomK(%8m$  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} $TUC?e9"h  
{ l~T~3/i  
template < typename T > "PM:&v  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `>HthK  
      { (?=(eo<N  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); f;I"tugO  
    } WxI]Fcb<  
X>YOo~yS5  
    template < typename T1, typename T2 > 8IcQpn#  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const '<j p.sZQ  
      { A.*nDl`H  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); &~6O;}\  
    } 9d|7#)a;  
} ; ^hTJp{  
r]vBr^kq  
E<_6O Cz  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 (9QRg;   
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 { ^k,iTx   
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) n_ gB#L$  
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}bNl 7 ~  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! h*'5h!  
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。。。 ^Rh~+  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Xm+3`$<  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) u+I3VK_)  
下面是修改过的unary_op IWd*"\L  
.=<pU k 3G  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > P?-44m#  
class unary_op jYx(  
  { alD|-{Bf  
Left l; *m/u3.\  
  Q |r1.  
public : }tq9 /\  
FX%E7H  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} vK/Z9wR*05  
v Cr$miZ  
template < typename T > 7 i\[Q8f  
  struct result_1 Y)5}bmL  
  { &~i &~AJ  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; WWs>@lCK  
} ; Qc/J"<Lx  
7guxkN#  
template < typename T1, typename T2 > @K> Pw arl  
  struct result_2 b8Sl3F?-~  
  { dRC+|^ rSC  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Ee| y[y,  
} ; `84yGXLK  
J?DyTs3 Z  
template < typename T1, typename T2 > *Ux"3IXO  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const b&&'b )  
  { wEqCuhZ  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); fR{7780WZ  
} z81!F'x;  
A}O9e  
template < typename T > yIP IA%dJ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -hfY:W`Dz  
  { ;bmd<1  
  return OpClass::execute(lt(t)); 4(](' [M  
} =XB)sC%  
J.(_c ' r  
} ; Ek6W:Q:@  
1-fz564  
J %t1T]y~  
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 d29HEu  
好啦,现在才真正完美了。 wH.'EC  
现在在picker里面就可以这么添加了: <R$|J|  
WF7RMQ51j  
template < typename Right > OZD/t(4?6s  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Z^'; xn  
  { L $~Id  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); wl4yNC  
} Et (prmH  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 YL+W 4 ld  
jn'8F$GU  
TV}SKvu  
,&$Y2+  
*SZ<ori  
十. bind ,>Q,0bVhH0  
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。 3ba"[C|  
先来分析一下一段例子 $ uqlJG#`  
+q;^8d>  
_1 a2Z\  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 9b0Z Ey{  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 9bB~r[k  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 7%tn+  
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。 [,c>-jA5  
我们来写个简单的。 )L?Tq"hy  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: [3s~Z8 pP  
对于函数对象类的版本: qr*/}F6  
A8?>V%b[Y  
template < typename Func > VC@o]t5  
struct functor_trait "}n]0 >J  
  { K \O,AE  
typedef typename Func::result_type result_type; ^^v!..V]J  
} ; Ne=D $o  
对于无参数函数的版本: uwbj`lpf  
o,29C7Ii  
template < typename Ret > y,aASy!Q  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Zffzyh  
  { n7 S[ F3  
typedef Ret result_type; qZ4DO*%b3  
} ; }{[F+|\>,e  
对于单参数函数的版本: VL\6U05Z  
'p<(6*,"  
template < typename Ret, typename V1 > zEu*q7  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > >Zr`9$i  
  { \=.iM?T  
typedef Ret result_type; G,J$lT X  
} ; n04Zji(F@  
对于双参数函数的版本: V< J~:b1V  
sp JB6n(  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > -Z  @cj  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > rwU[dqBRhc  
  { U:_&aY_  
typedef Ret result_type; C,Ch6Ph  
} ; LNe- ]3wB  
等等。。。 =x=#Etj|  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 8NpQ"0X  
*/6PkNq  
template < typename Func > :Vv=p*~  
struct func_return 9]l7 j\L  
  { 3^8%/5$v  
template < typename T > 9Czc$fSSt  
  struct result_1 [&e}@!8O`  
  { lrK5q  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; _Nw-|N.  
} ; =*}|y;I  
zg[ksny  
template < typename T1, typename T2 > CB|Z~_Bm  
  struct result_2 z1s9[5  
  { - v`;^X  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; o[_ {\  
} ; y;uk|#qnPS  
} ; \!`*F :7]-  
LvB-%@n  
Z>'.+OW  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ,myl9s  
j`(o\Fd )  
template < typename Func, typename aPicker > Wo\NX05-?  
class binder_1 ?NJ\l5'  
  { AfyEFnY  
Func fn; qHklu2_%  
aPicker pk; @32JMS<  
public : >$k_tC'"  
LC2t,!RRl&  
template < typename T > c)+IX;q-C  
  struct result_1 \ c9EE-  
  { NJwcb=*  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; [.;VCk)0x  
} ; aOETmsw  
(Jy7  
template < typename T1, typename T2 > zq8LQ4@ay  
  struct result_2 O$<kWSC  
  { }qRYXjS  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; C&D!TR!K  
} ; skf7Si0z  
7&qunK'  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Quqts(Q)+  
YOqGFi~`  
template < typename T > I5 "Z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vg5i+ry<  
  { N[~ RWg  
  return fn(pk(t));  km|;T!  
} D<$, v(-  
template < typename T1, typename T2 > ia?{]!7$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (3C::B=  
  { oqc89DEbJ  
  return fn(pk(t1, t2)); eF823cH2x_  
} @2nar<  
} ; !uLz%~F  
V>>"nf,YO  
5hF iK K7  
一目了然不是么? d,tGW  
最后实现bind @G@,)`p4?  
ycz6-kEp  
i 3?=up!  
template < typename Func, typename aPicker > {N42z0c  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 1RgtZp%  
  { JR] /\(  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); |qnAqzK|  
} M_lQ^7/  
CoO..  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ^K. d|z  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 4jbqV  
q~]S5  
十一. phoenix !W4A 9Th  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: E!nEB(FD  
WT;4J<O/  
for_each(v.begin(), v.end(), -FftEeo7  
( $a.fQ<,\X  
do_ wFI2 (cQ  
[ ?-C=_eZJ  
  cout << _1 <<   " , " }-jS0{i  
] Jmg<mjq/G  
.while_( -- _1), u5zL;C3O  
cout << var( " \n " ) cetHpU ,  
) Bu7Ztt*  
); m.!n|_}]  
pn"TFapJA  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: s2F<H#  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor #@%DY*w]v  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 6bPoC$<Z  
那么我们就照着这个思路来实现吧: n@%Q 2_  
Uao8#<CkvJ  
NN> E1d=  
template < typename Cond, typename Actor > 8G3CQ]G  
class do_while \"k[y+O],4  
  { +\Uq=@  
Cond cd; zy8Z68%E`*  
Actor act; q~:H>;:G-  
public : l$_q#Kd  
template < typename T > [Ey[A|g  
  struct result_1 :)JIKP%$\)  
  { hSkI]%  
  typedef int result_type; s|HpN  
} ; JJC Y M  
Z2P DT  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} y-#{v.|L  
0c}pg:XT  
template < typename T > <DeC^[-P  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1PGY/c  
  { x)}.@\&%  
  do mM#[XKOC<  
    { 1Jm'9iy3  
  act(t); vD-m FC)  
  } bv:M zYS  
  while (cd(t)); };{Qx  
  return   0 ; J^w!?nk  
} b;;mhu  
} ; Z-U-n/6I  
VsU*yG a  
npCiqO  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). iVaCXXf'  
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。 1 lZRi-P  
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。 OUtXu7E$  
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。 kO3N.t@n  
下面就是产生这个functor的类: (J6>]MZ#)  
#r,LV}*qg  
UwtL v d  
template < typename Actor > 0PP5qeqN2n  
class do_while_actor F`Ld WA  
  { L#|6L np^  
Actor act; XG!s+ShFV  
public : ?9Hs,J  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} b'O>qQ  
hk.vBbhs  
template < typename Cond > Yw6^(g8  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; oMeIXb)z  
} ; MhL>6rn  
b?]Lx.l-  
ym*oCfu=  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 b[Qe} `W  
最后,是那个do_ xT8pwTO  
%8c2d  
2A(?9 R9&h  
class do_while_invoker #V-0-n,`  
  { mx=2lL`  
public : Ad)::9K?J  
template < typename Actor > vp4NH]fJ  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const `G_k~ %  
  { x_oiPu.V  
  return do_while_actor < Actor > (act); ~cH3RFV  
} RlUX][)  
} do_; jnIf (a  
rE?Fp  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? )aAKxC7w  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Ka/*Z4"  
最后来说说怎么处理break和continue 0K'^g0G  
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。 ; S~  
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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