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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 8=GgTpO5  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 tJ"8"T#6Vr  
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, #2/2X v  
zS9HR1  
`b11,lg  
!mjrI "_  
  class filler -`I&hzl6E  
  { ^\ N@qL  
public : #~_ZG% u  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ~ `xaBz0q  
} ; gMGX)Y ,=/  
AYVkJq?  
c Y C@@?  
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: qG]G0|f  
\aEarIX#*  
AHo4% 5  
oMb&a0-7u  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); M$jU-;hRH  
_d[4EY  
-4%{Jb-1  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 g< F7UA  
&>@  
C[-M ~yIL  
Jq5](F!z  
二. 战前分析 K P1;u#v  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 T3_3k. ,|  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 sp-){k  
lpy( un  
7f$ hg8  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 8wi2&j_  
  /* --------------------------------------------- */ m0}1P]dc  
vector < int *> vp( 10 ); 0qCx.<"p8#  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ?2q;`Nb  
/* --------------------------------------------- */ PnUYL.v  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); }akF=/M  
/* --------------------------------------------- */ aqw;T\GI+~  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 );  )S8fFV  
  /* --------------------------------------------- */ pV^(8!+  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); [U^@Bkh  
/* --------------------------------------------- */ R5,ISD +s  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); DjMhI_Yu  
Wx`| u  
[ T6MaP?  
'yw7|i2  
看了之后,我们可以思考一些问题: tO@n3"O  
1._1, _2是什么? ?V{AP&#M$x  
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。 $`wo8A|)  
2._1 = 1是在做什么? Dcep^8'  
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。 z6Xn9  
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。 6^+T_{gl  
vNA~EV02  
=SUCcdy&  
三. 动工 Pf,lZU?f  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ]\.3<^  
OgOs9=cE{  
k-;A9!^h  
f]*TIYicc  
template < typename T > ~ Pm[Ud  
class assignment KE_GC ;bQ  
  { OsGKlWM/  
T value; dfa^5`_  
public : W]-c`32~S  
assignment( const T & v) : value(v) {} vJ a?5Jr  
template < typename T2 >  j1sgvh]D  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } [b?[LK}.  
} ; }jI=*  
rIhe}1  
H6vO}pq) r  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 R#\o*Ta  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment k ^:+Pp  
mC,:.d  
2Sha&Z*CE  
%u@}lG k  
  class holder k0e {c  
  { m35$4  
public : Z{ AF8r  
template < typename T > dBG5IOD  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const xV+cX*4h  
  { <0M 2qt8  
  return assignment < T > (t); ? JliKFD%  
} T:G8xI1 P  
} ; 3yXSv1  
i uGly~  
8ED}!;ZU  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ]T<\d-!CZN  
t91z<Y|  
  static holder _1; 5_yu4{@;y  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 bPL.8hX   
U~l.%mui  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); b&_u+g  
而不用手动写一个函数对象。 FhAYk  
Dx*tolF  
_C&XwC Im  
r1R\cor  
四. 问题分析 Frd`u .I  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 [izP1A$r#Q  
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。  ()`cW>[  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 *_,: &Ur  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Ce.*yO<-  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 pLtAusx  
enB 2-)< K  
五. 问题1:一致性 E8Y(C_:s  
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?| bH1MDBb2  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 v9K=\ j  
FC&841F  
struct holder }u&,;]  
  { /8Xd2-  
  // <3WaFi u  
  template < typename T > 9_&N0>OF  
T &   operator ()( const T & r) const U3rpmml  
  { RGC DC*\  
  return (T & )r; 3zsjL=ta  
} 032PR;]  
} ; K[s!3.u  
_uQxrB"9  
这样的话assignment也必须相应改动: .cCB,re  
tFrNnbmlQ  
template < typename Left, typename Right > 8;+dlWp  
class assignment _WB*ArR  
  { hG!|ts  
Left l; dxk~  
Right r; gg+!e#-X  
public : DMpNm F>  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} O@7={)6qc  
template < typename T2 > ^sb+|b  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ^Sj*  
} ; $-l\&V++F  
b[;Zl<  
同时,holder的operator=也需要改动: Bm:N@wg  
%}ASll0uq  
template < typename T > NxzRVsNF  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const $QC^hC  
  { /vrjg)fer  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ki<4G  
} } :9UI  
yTpvKCC  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 m14OPZ<3?-  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 %5-   
A"pV 7 y  
return l(rhs) = r; -xMM}r y  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 @mRda %qR  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: v#ERXIrf  
[D= KI&@&O  
template < typename Tp > GGF;4  
class constant_t "Wz74ble  
  { i8 fUzg)  
  const Tp t; +~l`rJ  
public : @(I)]Ca%O  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} MgG_D6tDM  
template < typename T > Ua\<oD79]  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const yIG*  
  { k`;&??  
  return t; O od?ifA  
} y1*z," dx  
} ; GkYD:o=qx  
YM4njkI7  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Q ~>="Yiu  
下面就可以修改holder的operator=了 T*v@hbJ  
b _%W*Q  
template < typename T > 8B"my\  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 6Cvg-X@  
  { >#8J@=iuqv  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); A;e0h)F$-  
} <rAWu\d;  
6"PwOEt  
同时也要修改assignment的operator()  vgbk {  
i48Tb7Rx~n  
template < typename T2 > ~ s# !\Ye  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } n1+,Pe*)  
现在代码看起来就很一致了。 8^)K|+_'m  
O}cg1Q8p  
六. 问题2:链式操作 * u{CnH  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 RQt\_x7P  
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。 &.`/ln  
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=tg{_9f%  
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。  EWn\ ]f|  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct <h<4R Rj  
B%^ $fJ|  
template < typename T > N%" /mcO  
struct result_1 ,.PW qfb  
  { zm`^=cV  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; oMer+=vH  
} ; x"xtILrI  
n3LCQ:]T f  
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: xK;WJm"  
elw}(l<F  
template < typename T > =sa bJsgL  
struct   ref dt=5 Pnf[y  
  { mbCY\vEl  
typedef T & reference; 2%oo.?!R  
} ; '@ C\,E  
template < typename T > pGhA  
struct   ref < T &> q)E J?-  
  { RiNKUk{-  
typedef T & reference; j_Z"=  
} ; J^]Y`Q`  
T.R(  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: j@b18wZ  
2Y'=~*tV  
template < typename T > Y/aNrIK7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const H;nq4;^yK  
  { }iF"&b0n"  
  return l(t) = r(t); vJE>H4qPmD  
} JJe?Zu\  
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。 d}e/f)(  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 J;S@Q/s  
a}]zwV&  
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 $Y Cy,Ew   
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: I_/kJ#7vj  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 3[E)/~-  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 //\UthOT  
最后的布局是: )s';m$  
                Add 9azk(OL6  
              /   \ wtL_c  
            Divide   5 cr_Q,*  
            /   \ rBUdHd9  
          _1     3 Ikbz3]F^V  
似乎一切都解决了?不。 =W Q_5}  
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。 0o+2]`q)Q  
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。 V9o_Q  
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: >kJEa8  
Z*Qra4GBl]  
template < typename Right > V/jEMJNks  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 5lMm8<v  
Right & rt) const 2rK<UPIq  
  { SKf[&eP,G  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); &%/kPF~<  
} ;v?!Pml2k  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Y)=89s&t  
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。 HBc^[fJ^-  
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。 8}0O @ wq  
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。 jLEwFPz  
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。 Zg@NMT  
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? utz!ElzA  
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: TLk=H Gw  
u\-f\Z7  
template < class Action > B3V=;zn3  
class picker : public Action tE: m& ;I  
  { f9Hm2wV  
public : @pKQ}?  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 5$|wW}SA  
  // all the operator overloaded O)tZ`X;  
} ; >/DyR+?>4  
nD$CY K  
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。 8R6!SB  
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: JRC+>'}Xj  
-H%806NAX7  
template < typename Right > u K`T1*_  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const p6yC1\U!o  
  { |W/_S^C  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Rj|8l K;,  
} 4ZK8Y[]Lv  
wM;9plYlw0  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > xM/B"SG2  
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。 i 7fQj, q  
[V5ebj:6w  
template < typename T >   struct picker_maker Bk~lE]Q3c7  
  { ~8-Z=-  
typedef picker < constant_t < T >   > result; x_JCH7-  
} ; /Wh} ;YTv^  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > w6fVZY4  
  { 76\ir<1up  
typedef picker < T > result; eoS8e$}  
} ; xsx @aF  
z~/z>_y$nv  
下面总的结构就有了:  pv=g)  
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。 8/;q~:v  
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。 OgiElA.  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 "b!EtlT9  
至此链式操作完美实现。 NY'sZTM&  
(o1*7_]e  
S3[rv  
七. 问题3 +oZq~2?*S6  
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。 n+M:0{Y|  
.O{2]e$  
template < typename T1, typename T2 > LsnM5GU7  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ocq.<#||H  
  { _(}{=:M?  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 99@uU[&IJ  
} ^1vh5D  
1@ )8E`u  
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: C|"h]  
gp:,DC?(  
template < typename T1, typename T2 > Y{TzN%|LV  
struct result_2 S;[*5g6a&x  
  { %&+j(?9  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Y. ]FVq  
} ; 4+od N.  
G SXe=?  
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? /RuGh8qzP  
这个差事就留给了holder自己。  iK$)Iy0  
    "r!O9X6  
!e?GS"L~  
template < int Order > uoYG@L2  
class holder; Cg/L/0Ak  
template <> 9pKN^FX,76  
class holder < 1 > JpEE'#r|  
  { C:/O]slH  
public : U5]{`C0H?  
template < typename T > :=BFx"Y  
  struct result_1 Wc4F'}s  
  { ErK5iTSD  
  typedef T & result; -aDGXQM{~  
} ; /vi>@a  
template < typename T1, typename T2 > m]8rljo  
  struct result_2 4tR:O#($V  
  { MO+g*N  
  typedef T1 & result; sv0) sL  
} ; wR\Y+Z   
template < typename T > Kv'2^B  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const CA)DQYp{  
  { "P<IQx  
  return (T & )r; gnW `|-:\  
} wfQ 6J0  
template < typename T1, typename T2 > D9M<>Xz)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const #5xK&qA  
  { Y]aVa2!Wb  
  return (T1 & )r1; MzRws f  
} D.zEE-cGyb  
} ; Vv4 w?K  
k/A8 |  
template <> =B g  
class holder < 2 > a9C8Q l  
  { Ah,X?0+  
public : GsG.9nd  
template < typename T > !rzbm&@  
  struct result_1 79|=y7i#  
  { dd#=_xe  
  typedef T & result; \jDD=ew  
} ; ufE;rcYE  
template < typename T1, typename T2 > >NWrT^rk  
  struct result_2 yrOWC  
  { ?!=yp#  
  typedef T2 & result; :DTKZ9>2D  
} ; _FXvJ}~m  
template < typename T > f]MKNX  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const )?#*GMWU  
  { U}ei2q\  
  return (T & )r; ;/w-7O:  
} Q H:k5V~  
template < typename T1, typename T2 > <rZ( B>$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const K' xN>qc  
  { \ s^a4l 2  
  return (T2 & )r2; q(sEN!^L`  
} =e2|:Ba!  
} ; sdF;H[  
T8( \:v  
YqhZndktX  
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> >。 ~u-DuOZ8  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: x%Ph``XI  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: C7#ji"t  
o! W 71  
return l(i, j) = r(i, j); ol QT r  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 6%bZZTP`  
\vj<9ke&  
  return ( int & )i; #zflU99d  
  return ( int & )j; F !DDlYUz.  
最后执行i = j; LT7C>b  
可见,参数被正确的选择了。 -FRMal4Pg0  
|[apLQ6  
h"Qp e'D}  
Z<L|WRe  
cPD&xVwq>  
八. 中期总结 IE7%u 92  
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: #-5.G>8  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 W^{zlg  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 !nh7<VJ  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor )Il) H  
28,Hd!{  
4D+S\S0bk  
d:C|laZHn  
1t&LNIc|^  
a6\0XVU  
九. 简化 N 4Kj)E@  
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。 }LK +w+h~  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 g=*'kj7c3  
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: .S ZZT0Z  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 E,u/^V9x  
  +-*/&|^等 Er /:iO)_  
2. 返回引用。 :;Z?2P5i  
  =,各种复合赋值等 J @eu ]?h  
3. 返回固定类型。 F/gA[Y|,gI  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Kvx~2ZMx6  
4. 原样返回。 !1G6ZC:z  
  operator, L@9@3?  
5. 返回解引用的类型。 @JB9qT  
  operator*(单目) HRQ3v`P.  
6. 返回地址。 G8bc\]  
  operator&(单目) UAleGR`,  
7. 下表访问返回类型。 &CP]+ at  
  operator[] N_jpCCG~  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 +H"[WZ5  
  operator<<和operator>> #aHPB#  
EWz,K] _'  
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。 1eod;^AP9  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: XT2:XWI8  
Fpe>|"&  
template < typename Left > qPal'c0  
struct value_return d\c?sYLv  
  { 3|++2Z{},  
template < typename T > |E]`rfr  
  struct result_1 73C7g< Mx  
  { M N-j$-y}  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Sq<ds}o'8l  
} ; ;og[ q  
dgbqMu"  
template < typename T1, typename T2 > -hy`Np  
  struct result_2 %=w@c  
  { o2'^MxKb T  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; su2|x  
} ; E4}MU}C#[  
} ; E ^ub8  
0c{-$K}  
q>X30g  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait JWB3;,S  
AFMIp^F  
下面我们来剥离functor中的operator() dd?ZQ:n  
首先operator里面的代码全是下面的形式: _P].Z8  
IA6,P>}N  
return l(t) op r(t) qoZUX3{  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 0NB5YQ8_]  
return op l(t) S/?!ESW6  
return op l(t1, t2) FdwlRuG  
return l(t) op \d :AV(u  
return l(t1, t2) op 5xb1FH d:  
return l(t)[r(t)] }Bk>'  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] @#u'z ~a)  
:`Sd5b>  
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: +HAd=DU  
单目: return f(l(t), r(t)); "pA24Ze  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); yb/v?q?Fk  
双目: return f(l(t)); TyGsSc  
return f(l(t1, t2)); %f-Uwq&}Y"  
下面就是f的实现,以operator/为例 {zNFp#z  
KkK !E  
struct meta_divide V;N'?Gu  
  { PR+L6DT_  
template < typename T1, typename T2 > zWA~0l.2  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) T[(4z@d`5  
  { w]ihGh  
  return t1 / t2; )@\Eibt2oH  
} |'+ [ '  
} ; $ca>b X]  
I d}@  
这个工作可以让宏来做: 6+.8nx:9X  
paYvYK-K?  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ WHkrd8  
template < typename T1, typename T2 > \ w~a_FGYX  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; k$d+w][  
以后可以直接用 (@(rz/H  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) nqv#?>Z^OT  
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 (?ofL|Cg(  
(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。。。) e$Npo<u  
vyhxS.[9  
9{- Sa  
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 6\5"36&/rQ  
$`'%1;y@  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Ld4Jp`Zg  
class unary_op : public Rettype b%_[\((  
  { +Rq7m]  
    Left l; "k> ;K,:  
public : X/AA8QV o  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} vVfIe5+OP  
-. J@  
template < typename T > 2;`F` }BA  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \L]T|]}(  
      { y%Wbm&h  
      return FuncType::execute(l(t)); +cf.In,{  
    } <8sy*A?0z  
Su>UXuNdE#  
    template < typename T1, typename T2 > O_^X:0}  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const " ra C?H  
      { z$]HZ#aRE  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); p6*|)}T_%  
    } Kc#42 C;t/  
} ; IzWS6!zKU  
\0bZ1"  
mA" 82"   
同样还可以申明一个binary_op JANP_b:t  
XJ*W7HD  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > :yS Q[AJ"  
class binary_op : public Rettype F7N4qq1  
  { *#&s+h,^  
    Left l; xA#'%|"  
Right r;  gU%R9  
public : fs3jPHZJ#  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} }DzN-g<K  
1 GB  
template < typename T > \EC7*a0  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (cpaMn@)g  
      { RI0 +9YJ  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); -)o0P\cTEt  
    } $8t\|O3  
Q%Y r m  
    template < typename T1, typename T2 > 67b[T~92o  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const lKA2~o  
      { $@}\T  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ZnXq+^ Z4  
    } jPyhn8Vw  
} ; #h~v(Z}  
[*2|#KSCX  
maINp"#  
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 Q!(qL[o  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 .=% ,DT"  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) (Gp|K6  
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。 $/XR/  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! rxM)SC;P  
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。。。 ^[u*m%UB  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 B>{\qj)%  
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) F3,djZq  
下面是修改过的unary_op {WYmO1  
c:f++||  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > =F>nqklc  
class unary_op GTBT0$9 g.  
  { _>)=c<HL  
Left l; eF%IX  
  j[q$;uSD  
public : @ZFU< e$!  
NX5NE2@^qH  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} uom~, k$|  
/ar/4\b  
template < typename T > 69tT'U3vb$  
  struct result_1 7J$5dFV2  
  { wG2-,\:  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Q{))+'s2h  
} ; J"W+9sI0  
q1O}dSPwX  
template < typename T1, typename T2 > VN[i;4o:|  
  struct result_2 $v*0 \O  
  { YTo^Q&  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ; rJ  
} ; 9X[}ik0  
y+ ZCuX  
template < typename T1, typename T2 > q=|0lZ$`V_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const y9'F D5\s  
  { Q`4]\)Dp  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); c-, 6k  
} KJLK]lf}d  
ko<iG]Dv'  
template < typename T > -ip fGb  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zMI0W&P M  
  { ( O>oN~  
  return OpClass::execute(lt(t)); `9yR,Xk=l  
} \ mt> R[  
X/!37  
} ; 7h3JH  
FeM,$&G:  
-$J%.fdPs  
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 ;n-IpR#|  
好啦,现在才真正完美了。 /^>yDG T,0  
现在在picker里面就可以这么添加了: N;BS;W5I  
raPUx_$PH  
template < typename Right > 9&t!U+  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const e2xqK G  
  { _U@;Z*(%vh  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); >=Z@)PAe  
} l .wf= /  
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。 /Vy8%   
.O+qtk!  
d{LQr}_o$$  
rH<iUiA?O  
$CY B&|d  
十. bind 8(Y=MW;g  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 [@_zsz,`L  
先来分析一下一段例子 7:_\t!]  
|NiW r1&i0  
?8LRd5LH  
int foo( int x, int y) { return x - y;} /rqaUC)A  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 -}?ud3f<  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 tt7l%olw  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 cKj6tT"=O  
我们来写个简单的。 [Bz'c1  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: uPtHCP6  
对于函数对象类的版本: sa71Vh{  
&2!F:L  
template < typename Func > .7nr:P  
struct functor_trait &$ ?i  
  { "w\Iz]  
typedef typename Func::result_type result_type; W]v[Xm$q  
} ; Je6=N3)  
对于无参数函数的版本: oV c l (  
r|WoM39bp  
template < typename Ret > 0*.> >rI  
struct functor_trait < Ret ( * )() > :K) =Hf2y  
  { 9N[vNg<n  
typedef Ret result_type; *<**rY*  
} ; Z`l97$\  
对于单参数函数的版本: EPz$`#Sh"  
7 vS]O$w<4  
template < typename Ret, typename V1 > ?=]*r>a3  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Q(}TN,N  
  { ~!,Q<?  
typedef Ret result_type; <p'~$vK  
} ; wghz[qe  
对于双参数函数的版本: 3psCV=/z  
&!3=eVg  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 3d{v5. C#X  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Y.Er!(pz  
  { jnK8 [och  
typedef Ret result_type; kd9GHN;7  
} ; Ge|& H]W  
等等。。。 1{ -W?n  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy \kpk-[W*x{  
'xdM>y#S  
template < typename Func > R; X8%'   
struct func_return NAj1ORy4pX  
  { s68EzFS  
template < typename T > 9 GdrJ~h  
  struct result_1 S!GjCog^J  
  { 'U)|m  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; #pxc6W /  
} ; @5%cP  
!P, 9Sg&5)  
template < typename T1, typename T2 > #zcp!WE.OI  
  struct result_2 bl>MD8bzLE  
  { Qr;es,f  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; b&g9A{t  
} ; $ ;/Ny)"  
} ; G6zFCgFJ^y  
gz[Ng> D+  
V 'Gi2gNaP  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 p;VqkSQ76  
N,w;s-*  
template < typename Func, typename aPicker > qVFz-!6b  
class binder_1 |67j__XC  
  { U/M(4H3>H  
Func fn; =L$};ko  
aPicker pk; J ,fXXi)J  
public : y @AKb  
S{Au%Rs  
template < typename T > xXK7i\ny  
  struct result_1 HnVUG4yZTD  
  { i4.s_@2Y  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; S\Qh#y FT  
} ; #](k,% 2  
4];Qpln  
template < typename T1, typename T2 > x#e(&OjN7  
  struct result_2 Nh41o0  
  { #3$U&|`  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; %2<chq  
} ; IPcAE!h6zN  
k 6~k  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} :&`Yz   
c3|;'s  
template < typename T > yov:JnWo  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const o><~.T=d&  
  { cW),Y|8  
  return fn(pk(t));  !+IxPn  
} U<eVLfSij  
template < typename T1, typename T2 >  'TV^0D"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qkv.,z"  
  { pi5Al)0  
  return fn(pk(t1, t2)); SGH"m/ e  
} ?M7nbfy[A@  
} ; 5JI+42S \  
BoP%f '0N  
SV]M]CAe  
一目了然不是么? _3T*[s;H  
最后实现bind +=MO6}5T  
neQ2+W%oj  
E]_lYYkA  
template < typename Func, typename aPicker > &I?1(t~hT  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ?4q6>ipx  
  { 'E0{zk  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); @?K(+BGi  
} >}<:5gZtA  
7%8,*T  
2个以上参数的bind可以同理实现。 -z0,IYG }  
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。 [j}%&$  
~SZ0Yu:X  
十一. phoenix Lq LciD  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: )TM![^d  
+:It1`A~]  
for_each(v.begin(), v.end(), +F 6KGK[  
( 6%ID*  
do_ uGLVY%N  
[ HqOSQ<-Fo  
  cout << _1 <<   " , " *ARro Ndr  
] U*k$pp6\b~  
.while_( -- _1), hS +;HB,  
cout << var( " \n " ) 4cJ7.Pez  
) VQ<Z`5eV  
); guSgTUJ}  
NEZF q?  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 1&QI1fvx  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor %9BC%w]y  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 C-_u; NEu  
那么我们就照着这个思路来实现吧: #B'WT{B$/~  
zv#i\8h^p  
3 %dbfT j  
template < typename Cond, typename Actor > d&?B/E^  
class do_while fXIeCn  
  { >6ch[W5k@  
Cond cd; $F G4wA  
Actor act; &.<{c `-  
public : :!tQqy2  
template < typename T > 5 qG7LO.  
  struct result_1 X/i8$yqv  
  { :n'QN Gj  
  typedef int result_type; ,)GCg@7B  
} ; #)>>f  
<2H 0m  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} %DPtK)X1  
$j{ynh)^  
template < typename T > R) @ k|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d-N<VVcy\  
  { Z1\_[GA  
  do ZQl[h7c/N  
    { a%(1#2^`q!  
  act(t); `p#A2Ap A  
  } *TE6p  
  while (cd(t)); 7GK| A{r  
  return   0 ; LUo3y'  
} .Ji r<"*<  
} ; {Fb)Z"8]  
ej%C<0/%n  
\~y>aYy  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). -zc9=n<5  
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^}T= $&  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 #|$i H kVY  
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。 rM bb%d:  
下面就是产生这个functor的类: ,=6Eju#P  
@[ :sP  
VWfrcSZg6M  
template < typename Actor > mW8CqW\Q5  
class do_while_actor RNX}Wlo-s  
  { [.<vISRir  
Actor act; zy$hDy0  
public : )\VUAD%~e7  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} A%+~   
>t*zY~R.  
template < typename Cond > 7qW:^2y  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Sk;IAp#X9  
} ; msY"Y*4  
Vaq=f/  
#M`ijN!Y  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 3<JZt.|  
最后,是那个do_ o"n^zG  
8`u#tl(  
_/E>38G]  
class do_while_invoker N.-Ryj&9  
  { T5-4Q  
public : G|^gaj'9  
template < typename Actor > L9r 3jz  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 9sE>K)  
  { 7* `ldao~  
  return do_while_actor < Actor > (act); O=mGL  
} B[$KnQM9Y  
} do_; o~iL aN\+  
})!n1kt  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? g_n=vO('X  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 OvK_CN{  
最后来说说怎么处理break和continue C|!E' 8Rw  
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。 >Q+EqT  
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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