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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda iGW(2.Z  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ]dycesc'  
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, z/Lb1ND8  
* :"*'  
hV3]1E21"  
]4rmQAS7"  
  class filler Q`CuZkP(  
  { vc#o(?g  
public : b[vE!lJEq  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Rtf<UhUn  
} ; ^!['\  
>N3X/8KL%  
EeaJUK]z9  
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: <I,4Kc!  
<3Ftq=  
nC:T0OJv  
^Ks1[xc*`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); @`.4"*@M  
Rsx6vF8]5  
 &_)P)L  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 UG vIHm  
R ENCk (  
[gzaOP`f  
bbL\xq^  
二. 战前分析 s'O%@/;J  
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。 ft"-  
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 @Y~gdK  
Y XhZWo{B  
'O%*:'5k  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); HoBx0N9\2  
  /* --------------------------------------------- */ rpk8  
vector < int *> vp( 10 ); GTs,?t16/  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); /X8a3Eqp9  
/* --------------------------------------------- */ `n+uA ~  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); s$y_(oU,D  
/* --------------------------------------------- */ .]9`eGVWj  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 9WHE4'Sa  
  /* --------------------------------------------- */ ^%oH LsY9  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); h(WlJCln  
/* --------------------------------------------- */ <n_? $ TJ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); a- *sm~u  
_0[z xOI  
NK-}[!f  
 v9T 3=  
看了之后,我们可以思考一些问题:  hyxv+m[  
1._1, _2是什么? (U\o0LI  
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。 1D%P;eUDp  
2._1 = 1是在做什么? O!PGZuF  
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。 U" @5R[=F-  
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。 jS,Pu%fR  
c[J 2;"SP  
l_yy;e  
三. 动工 F,YP Il  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Iq|h1ie m+  
HX.K{!5  
u`EK^\R  
s-#@t  
template < typename T > uNewWtUb(  
class assignment TT/=0^"  
  { #h.N#{9  
T value; ,):aU  
public : ,WdSJ BK'a  
assignment( const T & v) : value(v) {} hMupQDv/I  
template < typename T2 > 7L+Wj }m  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } w !kk(QMV  
} ; $d1ow#ROgy  
czw:xG!&  
I'D3~UI f  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 )g=mv*9>  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Fpo}UQQbc  
hzbvR~rn  
?23J(;)s  
Qc33C A  
  class holder A?tCa*b^  
  { uWGp>;meO  
public : s"7FmJ\7rw  
template < typename T > tL&_@PD)3  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const uA`e  
  { z:UkMn[  
  return assignment < T > (t); ym p*:lH(  
} ;8VZsh  
} ; )1 @v<I  
2C0j.Ib  
)YCH>Za  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: H/f}t w  
~+6#4<M.~  
  static holder _1; ldG8hK  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 HH*,Oe   
/ /G&=i$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); `zs@W  
而不用手动写一个函数对象。 h*4wi.-  
?,v@H$)3_  
=M{&g  
mGz'%?zj  
四. 问题分析 q89yW)XG  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 kPEU}Kv  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 4&]NC2I  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 F0m[ls$  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Jx3a7CpX  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 9( &$Gwi  
4P2p|Gc3  
五. 问题1:一致性 (^=kV?<  
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?| PC=s:`Y}R  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 _#<l -R`  
v@X[0J_8  
struct holder v&^N+>p  
  { |bRi bB  
  // ;r;>4+zn\  
  template < typename T > $YBH;^#  
T &   operator ()( const T & r) const p8y<:8I  
  { KE)^S [Da  
  return (T & )r; jaTCRn3|<  
} @S012} xH  
} ; H]lD*3b  
WsM/-P1Y  
这样的话assignment也必须相应改动: TI'~K}Te  
t5p#g <$  
template < typename Left, typename Right > %D^j7`Z  
class assignment ,"5p=JX`  
  { )o_$AbPt  
Left l; {XS2<!D  
Right r; ku5g`ho  
public : /3vj`#jD  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} YAF0I%PYU  
template < typename T2 > aG1[85:,\i  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } l5k]voG  
} ; LD5E  
Ks7kaX  
同时,holder的operator=也需要改动: PDh1*bf{u  
Kib?JRYt  
template < typename T > \=g%W^i  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const =>h~<88#5  
  { [C~{g#  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); =HvLuVc  
} Y)4D$9:  
<Gudx>I  
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。 Y6 @A@VJ  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 4fzM%ku  
[+y/qx79  
return l(rhs) = r; 'uOp?g'7  
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。 `Tf<w+H  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: My'6 yQL  
cE= v566  
template < typename Tp > 0ID 8L [  
class constant_t I-q@@! =  
  { SY2B\TV  
  const Tp t; 8:A6Ew&\]O  
public : KH&xu,I  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 2? 7a\s  
template < typename T > 'W j Q  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const .es= w=  
  { }F R yG%  
  return t; Icf@uQ6  
} 9X{aU)"omQ  
} ; t UW'E  
}%rz"kB  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 tL4xHa6v]  
下面就可以修改holder的operator=了 ^Sr`)vP  
0)qLW& w  
template < typename T > !$+J7\& 7p  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const dDk<J;~jGJ  
  { Lp/]iZ@  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); \G*vY#]  
} (sn|`k3I  
NC2PW+(  
同时也要修改assignment的operator() `ml;#n,*  
O@_)]z?jUc  
template < typename T2 > I|$_[Sw  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } [H)p#x  
现在代码看起来就很一致了。 nmN6RGx  
A! 1>  
六. 问题2:链式操作 }g _#.>D+  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 B)"WG7W E  
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。 ~c3CyOab  
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。 ZA ii"F  
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。 Kc\0-3 Z  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ziy~~J  
zn3i2MWS  
template < typename T > )5X7|*LP  
struct result_1 ?z60b=f8  
  { BiHBu8<  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; _"F(w"|  
} ; rC<m6  
NzRL(A6V  
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: rReZ$U  
y?aOk-TaRA  
template < typename T > v1zJr6ra9  
struct   ref (85F1"Jp  
  { J74 nAC%J^  
typedef T & reference; crC];LMl/  
} ; 4Kt?; y ;  
template < typename T > '89D62\89  
struct   ref < T &> Hj;j\R >2  
  { YrgwR  
typedef T & reference; G0//P .#  
} ; KFCzf_P!  
yZ+o7?(2p  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 5NeEDY 2%#  
'F[QE9]*  
template < typename T > 7IZ(3B<87t  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const q^dI!93n|  
  { ScfW;  
  return l(t) = r(t); w];t]q|  
} iygdX2  
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。 8'#%7+ "=!  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 R{6.O+j`  
Mi 'eViH  
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 .'7o,)pJ<  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 'L0 2lM  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 <v[,A8Q  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 S3j/(BG  
最后的布局是: M* QqiE  
                Add kAbT&Rm"  
              /   \ 0  x"3  
            Divide   5 x_(B7ob  
            /   \ NCSb`SC:  
          _1     3 Ra_6}k  
似乎一切都解决了?不。 O*yc8fUI  
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。 ]Wv\$JXI  
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。 **0Y*Ax@  
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: fX} dh9  
XX}RbE#4  
template < typename Right > 7,jh44(\=  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const UmQ 9_H7  
Right & rt) const KY"W{D9ib  
  { \kWceu}H,  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); )Hlr 09t=]  
} iAWPE`u4  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 &g@?{5FP  
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。 4U>  
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。 `t ZvIy*  
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。 :fpYraBM  
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。 /k}v m3  
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? |n~,$  
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: O2Rv^la  
p#J}@a  
template < class Action >  O,xU+j~)  
class picker : public Action ]rHdG^0uss  
  { se$GE:hC1Q  
public : "vjz $.  
picker( const Action & act) : Action(act) {}  }e9:2  
  // all the operator overloaded )+mbR_@,O6  
} ; UTmX"Li  
 nKkI  
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。 u& :-&gva  
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: Y@^M U->+  
"o}3i!2Qr  
template < typename Right > > -Jd@7-  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const tX Z5oG7  
  { vVZ@/D6w  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); V!3O 1  
} /o![%&-l  
= ?T'@C  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >  @;d(>_n  
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。 aLuxCobV  
LYavth`@h  
template < typename T >   struct picker_maker Eh0R0;l5>  
  { OES+BXGX  
typedef picker < constant_t < T >   > result; i>q]U:U  
} ; g;eMsoJG  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > {o5E#<)  
  { Ck(D: % ~s  
typedef picker < T > result; !lL21C6g+  
} ; 0j4bu}@  
-5d8j<,  
下面总的结构就有了: $0sU h]7y  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 8TC%]SvYim  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 Q6kkMLh  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 nP4jOq*H  
至此链式操作完美实现。 pz@_%IUS  
Z]":xl\7  
y$#mk3(e~t  
七. 问题3 )5)S8~Oc  
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。 B]InOlc47  
&FIPEe#n  
template < typename T1, typename T2 > (PE"_80Z  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pvP|.sw5G  
  { vXRfsv y  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); !2tZ@ p|  
} nXk<DlTws  
^ ,U9N  
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: Iz!Blk  
B {f&'1pp/  
template < typename T1, typename T2 > L5of(gQ5]  
struct result_2 EM;]dLh  
  { "f(iQI  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; z';p275  
} ; r^VH [c@c  
!ZD[ $lt+  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? n4qj"x Q  
这个差事就留给了holder自己。 .& B_\*  
    %{5mkO&,2  
FSIV\ u  
template < int Order > Mfuw y  
class holder; 92bvmP*o4  
template <> 9eH(FB  
class holder < 1 > 6|rqsk  
  { b;Pqq@P|g  
public : H)G ^ Y1  
template < typename T > ,57g_z]V  
  struct result_1 D#1'#di*t  
  { <IGnWAWn  
  typedef T & result; /R b`^n#  
} ; ?o"wyF A*  
template < typename T1, typename T2 > 2 Do^N5y  
  struct result_2 uf^"Y3  
  { 8BhLO.(<O  
  typedef T1 & result; P+wV.pF|  
} ; k6QQoLb$V  
template < typename T > T`Sp!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const BPIp3i  
  { smF#'"{  
  return (T & )r; |Xlc2?e  
} 8sx\b  
template < typename T1, typename T2 > P'KaWu9z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 12~zS  
  { 2N9 BI-a  
  return (T1 & )r1; \3hhM}6)DM  
} Gc<Jx|Q7  
} ; 5<<e_n.2q  
<}pqj3  
template <> a9(1 6k  
class holder < 2 > Aj*0nV9_  
  { ]tanvJG}'  
public : >w9fFm!Q  
template < typename T > ~2beVQ(U  
  struct result_1 bBW(# Q_a  
  { '{@hBB+ D  
  typedef T & result; 6I.N:)=  
} ; u7UqN  
template < typename T1, typename T2 > Yi1_oe  
  struct result_2 @AvXBMq|  
  { xYtY}?!"  
  typedef T2 & result; t IdH?x  
} ; 0e^j:~*  
template < typename T > x;# OM  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 3o%JJIn&  
  { 3x#=@i  
  return (T & )r; VTa?y  
} @f{yx\u/  
template < typename T1, typename T2 > R)?K+cJ%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ja$e)  
  { [9u/x%f(  
  return (T2 & )r2; #?k$0|60  
} cYF R.~p  
} ; +M/04  
A=o p R  
&kB[jz_[A  
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> >。 >r2m1}6g"  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: L~cswG'K  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 2fT't"gw  
2^Tj7@  
return l(i, j) = r(i, j); &n|#jo(gS  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) h6c8hp.  
?C(Z\"IX  
  return ( int & )i; Ro*$7j0!Hf  
  return ( int & )j; 4tz8^z[Kw  
最后执行i = j; HWxk>F0  
可见,参数被正确的选择了。 Ka1 F7b  
5@" bx=  
6d&BN7B  
VZ &>zF  
jJg9M'@2!  
八. 中期总结 sZ{Kl\1@  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 0NK]u~T<  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 g+hz>^Wg  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 z%Ywjfn'  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor pv+FPB  
J*F-tRuEw  
S U~vS   
c|x:]W'ij  
7uFM)b@.P  
RXkE"H{  
九. 简化 [aU#"k)M  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 8XD9fB^  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Z'6 o$Xv  
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: #\"8sY,j  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Y.sf^}  
  +-*/&|^等 Unc;@=c  
2. 返回引用。 L`cc2.F  
  =,各种复合赋值等 AMA :hQ  
3. 返回固定类型。 1!/cd;{B  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ;LELC5[*s  
4. 原样返回。 c5>&~^~>Tx  
  operator, pMM-LY7%{  
5. 返回解引用的类型。 |tP1,[w">  
  operator*(单目) 6Ii2rEzD  
6. 返回地址。 Fl>v9%A  
  operator&(单目) KS}Ci-  
7. 下表访问返回类型。 .Ej `!  
  operator[] }r3, fH  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ?d%+85  
  operator<<和operator>> KYD,eVQ  
oOy@X =cw  
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。 E,JDO d}  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 2f]:n  
EMU~gwPR  
template < typename Left > B9KY$^J  
struct value_return  %1<No/  
  { x-:vpv%6y  
template < typename T > h ^g"FSzP  
  struct result_1  7=0uG  
  { n=MdbY/k(  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; I >k3X~cG  
} ; 8s-RNA>7^  
Gy.<gyK9  
template < typename T1, typename T2 > S;M'qwN  
  struct result_2 N*$<Kjw  
  { x~!B.4gT2  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ]|<PV5SY3.  
} ; V:9|9$G  
} ; J4 .C"v0a  
[Tby+pC  
~;_]U[eOL  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait GeWB"(t  
E)3B)(@&P  
下面我们来剥离functor中的operator() PvBx<i}A  
首先operator里面的代码全是下面的形式: cEnkt=  
P5* :r3>  
return l(t) op r(t) ZZ A!Y9ia2  
return l(t1, t2) op r(t1, t2)  4%LG9hS  
return op l(t) YR'?fr  
return op l(t1, t2) E0$UoP   
return l(t) op 'Sppm;?  
return l(t1, t2) op F\Q)l+c  
return l(t)[r(t)] @/l{  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] J:dF^3Y  
#`RY KQwB  
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: =xQ 7:TB  
单目: return f(l(t), r(t)); fs&J%ku\  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); A9qCaq{  
双目: return f(l(t)); ^+oi|y  
return f(l(t1, t2)); oF,XSd  
下面就是f的实现,以operator/为例 m~1{~'  
TC?kuQI  
struct meta_divide qe 4hNFq  
  { JiEcPii  
template < typename T1, typename T2 > lAJ)  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 9vWKyzMi  
  { Zq~2BeB  
  return t1 / t2; q@F"fjWBr  
} Jy@cMq2  
} ; YN?@ S  
L!V`Sb  
这个工作可以让宏来做: h?j;*|o-  
A^q= :ofQ  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ .{`+bT^b<2  
template < typename T1, typename T2 > \ qGuz`&i  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ,pa,:k?  
以后可以直接用 0 lXV+lj  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) %eT4Q~}5"  
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 F')T:;,s  
(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。。。) 7{RI`Er`  
Ev0GAc1  
p^Ca-+R3  
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 Msn)jh  
fKOm\R47  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 7Ro7/PT (  
class unary_op : public Rettype UBOCd[  
  { OMd{rH  
    Left l; & d\`=e  
public : @ v/%^  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} u><ax  
6?Q&>V26Y  
template < typename T > FH)bE#4  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )b m|],'  
      { uYIw ?fXy  
      return FuncType::execute(l(t)); 1)/B V{n  
    } uEWWY t  
+cvz  
    template < typename T1, typename T2 > GsqR8n=  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vVc:[i  
      { Z{+h~?63  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Y:&1;`FBZ  
    } K6KEdXM4  
} ; cCFSPT2fq[  
k^Tu9}[W1  
O}NR{B0B3&  
同样还可以申明一个binary_op {*~aVw {k  
l<PGUm:_  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Fly@"W4a  
class binary_op : public Rettype '&Q_5\Tn  
  { g,Kb9['  
    Left l; ZB:Fjq  
Right r; !s.G$ JS<  
public : jPP aL]  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} PtO-%I<N  
mz1Xk ]nE  
template < typename T > j8?$Hk  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Q&(?D  
      { w!:u|  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); .!KlN%As  
    } [4 g5 {eX  
\cPGyeq  
    template < typename T1, typename T2 > `PSr64h:D  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y((z9-`  
      { *u>2"!+Ob  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); eG|e1tK+  
    } -yg9ug  
} ; _E)xR  
^%M!!wlUH  
C+P}R]cT"  
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 VPys  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 $LAaG65V  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 2c5>0f  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 TMKemci  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ?8-e@/E#x  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 *Zt)J8C  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ;PaB5TT(  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) ;s"m* 4N  
下面是修改过的unary_op XT{1!I(  
6]T02;b>/,  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > r NU,(htS  
class unary_op 20^F -,z  
  {  8czo#&  
Left l; o|]xj'  
  j2qDRI  
public : 9`dQ7z.8t  
\VHi   
unary_op( const Left & l) : l(l) {} .{7?Y;_(  
oVoTnGNM6  
template < typename T > TT .EQv5  
  struct result_1 m{pL< g^M  
  { (oq(-Wv  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; @WhcY*R2  
} ; akm)X0!-}  
xVfJ ]Y  
template < typename T1, typename T2 > QlJCdCSy  
  struct result_2 "uGJ\  
  { 2r?g|< :  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; q5lRc=.b[  
} ; Cd7 j G  
Se"\PxBR  
template < typename T1, typename T2 > x9Gm)~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ip8 Ap$  
  { *2 MUG h  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Q;m .m2  
} x18ei@c  
b44H2A .  
template < typename T > cJ!wZT`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 70 HEu@-  
  { }xLwv=Ia  
  return OpClass::execute(lt(t)); *}ay  
} "^_p>C)T  
^%go\ C ;  
} ; xhUQ.(S`r6  
8Y5* 1E*  
rRT9)wDa  
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 b\=0[kBQw  
好啦,现在才真正完美了。 ;a{ Dr  
现在在picker里面就可以这么添加了: C9gF2ii|?  
)KXLL;]  
template < typename Right > +]uy  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const !G\1$"T$  
  { 8"oS1W  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); w$Dp m.0(  
} Vy}:Q[  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 w/YKWv{_S  
jq.@<<j|$  
bXJ,L$q  
C!qW:H  
xBB:b\  
十. bind WpTC,~-  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 %*|XN*iXC  
先来分析一下一段例子 yc%AkhX*  
gP/]05$e  
IFG`  
int foo( int x, int y) { return x - y;} *ZN"+ wf\  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 E_ mgYW*5  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 CXUNdB  
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。 *ArzXhs[  
我们来写个简单的。 Hd;>k$B  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: d:A+s>`$M  
对于函数对象类的版本: +"' h?7'C  
,j&o H$mW  
template < typename Func > #7Qn\C2  
struct functor_trait ]t(g7lc}U  
  { /&kZ)XOi  
typedef typename Func::result_type result_type; (6 0,0|s  
} ; BAm{Gb  
对于无参数函数的版本: (B$2)yZY  
e#_xDR:  
template < typename Ret > Bct>EWQ  
struct functor_trait < Ret ( * )() > L x9`y t6  
  {  .':SD{  
typedef Ret result_type; _9L2JN$R6  
} ; :&_@U$  
对于单参数函数的版本: Xj !0jF33  
CuuHRvU8  
template < typename Ret, typename V1 > <&H.pN1_  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > .Z/"L@  
  { Nkv2?o>l  
typedef Ret result_type; A\4 Gq  
} ; $#KSvo{otI  
对于双参数函数的版本: y99G3t  
7RdL/21K  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > i&_sbQ^  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > q/4PX  
  { ^~(bm$4r  
typedef Ret result_type; u=ENf1{ $>  
} ; o &Nr5S  
等等。。。 ty-4yK#  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 4{fi=BA   
 #lJF$  
template < typename Func > P_b00",S  
struct func_return g1&GX(4[  
  { w5~<jw%>  
template < typename T > o<C~67o_  
  struct result_1 ]t #,{%h  
  { ](T*f'LN  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 2H]&3kM3X  
} ; &3u* zV$  
&<!I]:Y  
template < typename T1, typename T2 > v{%2`_c  
  struct result_2 kP [ Y  
  { 4AP<mo  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; :=~([oSNW"  
} ; r-'j#|^tz  
} ; R \`,Q'3  
y#x]?%m  
Dm4\Rld{  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 8dL(cC  
!sR`]0  
template < typename Func, typename aPicker > E; RI.6y  
class binder_1 +j`*?pPD(.  
  { A>d*<#x  
Func fn; NINyg"g<  
aPicker pk; I}?fy\1A&  
public :  p&ZD1qa  
:T'"%_d5  
template < typename T > T_\GvSOI  
  struct result_1 T}4RlIZF  
  { yq;gBIiZ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; lIOLR-:4j  
} ; h?$4\^/  
uV%7|/fD  
template < typename T1, typename T2 > m _:ib}  
  struct result_2 ~~yo& ]  
  { OF DPtJwV  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 1}V_:~7  
} ; #]:nQ (  
4'X^YBm  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} fmloh1{4  
}|A%2!Q}  
template < typename T > m\jp$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const x:?1fvVR  
  { gy*N)iv%  
  return fn(pk(t)); (( t8  
} t@!oc"z}@  
template < typename T1, typename T2 > HYpB]<F  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1[B?nk  
  { UHR)]5Lt  
  return fn(pk(t1, t2)); v)X1R/z5xw  
} ~Jq<FVK  
} ; wAy;ZNu  
^iTjr$hQ;  
>gVR5o  
一目了然不是么? srC'!I=s>8  
最后实现bind *+Q,b^N  
~0worI?  
Ym!Ia&n  
template < typename Func, typename aPicker > <K 4zH<y  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) w"A'uFXLc  
  { 5N ' QG<jE  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); <$7*yV  
} c t,p?[Q  
tJg   
2个以上参数的bind可以同理实现。 yQCfn1a)  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 @^%zh   
:Fm+X[n  
十一. phoenix Pm;"Y!S<  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: #ljfcQm  
Y+WOU._46I  
for_each(v.begin(), v.end(), -bKli<C  
( 59ro-nA9v  
do_ 7?cZ9^z`w  
[ 6K* 7%8Y/G  
  cout << _1 <<   " , " {]|};E[}m  
] w9z((\5  
.while_( -- _1), =|uX?  
cout << var( " \n " ) WFLT[j!1  
) 5v>(xl  
); \!s0VEE  
cV)C:!W2  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: )/f,.Z$  
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 }4ta#T Ea  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 | F: ?  
那么我们就照着这个思路来实现吧: %'EOFv]  
%.[GR  
>dZ x+7  
template < typename Cond, typename Actor > K3 "co1]u  
class do_while n_?<q{GW  
  { Po=)jkW  
Cond cd; 0y|}}92:  
Actor act; Vk>aU3\c  
public : 9j9A'Y9(  
template < typename T > rWSw1(sAA  
  struct result_1 30[?XVI&  
  { H VG'v>s@  
  typedef int result_type; KqaeRs.u  
} ; aoMQ_@0  
b6oPnP_3P  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} v,1.n{!;  
 :E'38~  
template < typename T > \+S~N:@><k  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }%_x T  
  { ?u 9) GJO[  
  do sa*]q~ a  
    { "S)4Cjk  
  act(t); RQ9T<t42  
  } 9k2HP]8=[{  
  while (cd(t)); <[[DS%(M^  
  return   0 ; &~^"yo#b  
} bg[q8IBCd  
} ; R}Z"Y xx  
g24)GjDi  
fl+ [(x<  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). C6O1ype  
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。 Z]oa+W+  
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。 h^34{pKDn  
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。 hRGK W  
下面就是产生这个functor的类: c9i CH~  
#). om*Xh  
/3rt]h"  
template < typename Actor > 3}n=od=  
class do_while_actor WynHcxC  
  { ;c<:"ad(  
Actor act; JTl 37j  
public : ,Ea.ts>  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 0qZ{:}`3  
t'0r4&\  
template < typename Cond > U}7$:hO"dX  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; \w O)w@"  
} ; 8R8J./i.K  
5GT,:0  
ZK3?"|vhC  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ~"brfjd|  
最后,是那个do_ h Sr#/dw&  
p;BdzV>  
4$d|}ajH  
class do_while_invoker d/Fjs0pt  
  { `;5UlkVZ5  
public : az0( 54M  
template < typename Actor > !tHqF  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 18V*Cu  
  { esbxx##\  
  return do_while_actor < Actor > (act); k/!Vv#8  
} /]<0`nI.  
} do_; VLu_SXlo*  
9v<BO$ ,a  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? duV|'ntr  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 tCtR(mG=A  
最后来说说怎么处理break和continue 0xIr:aFF  
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。 Lm:O vVVB  
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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