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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda %$F_oO7"  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 KMXd  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, <tv"I-2  
S"%W^)mZ  
3-gy)5.x e  
SHQgI<D7  
  class filler 0}q*s!  
  { *l)}o4-$  
public : GriFb]ml"  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} c3N,P<#  
} ; ~8EzK_c  
Xz"xp8Hc(6  
;O {"\H6  
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: Nuaq{cl  
9-E dT4=r,  
V1\Rj0#G  
*z__$!LR  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); O5ZR{f&  
]JlM/  
S5e"}.]|  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 |H;+9(  
4S*dNYc  
"]B%V!@  
fz<GPw  
二. 战前分析 @"n]v)[4  
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。 Svm'ds7>  
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 !JbWxGN`jn  
{YEGy  
\Z_29L w=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); beFD}`  
  /* --------------------------------------------- */ G=&nwSL  
vector < int *> vp( 10 ); b5W(}ka+  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 8b< 'jft  
/* --------------------------------------------- */ !fG}<6&i  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); QW2SFpE  
/* --------------------------------------------- */ %VS+?4ww  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); KVPWJHGr  
  /* --------------------------------------------- */ 4E@_Fn_#  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); VVk8z6 W  
/* --------------------------------------------- */ Ag} P  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); S&NWZ:E3[  
Jm,tN/o*  
&e99P{\D  
\`-a'u=S  
看了之后,我们可以思考一些问题: _z53r+A  
1._1, _2是什么? ITfz/d8  
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。 ?cB26Zrcb  
2._1 = 1是在做什么? {=9"WN    
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。 N;* wd<  
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。 ->2m/d4a  
r?HbApV P  
GxA[N  
三. 动工 $J*lD -h-  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: @gk{wh>c  
[n&SA]a  
P9 qZjBS  
m[tsG=XBN  
template < typename T > PBgU/zVn  
class assignment w/@ tH  
  { WntolYd  
T value; gq050Bl)  
public : "8/BVW^bv  
assignment( const T & v) : value(v) {} -GYJ)f  
template < typename T2 > i)7B :uA  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } cN~F32<  
} ; FLLfTkXdI  
0 D&-BAzi  
hSG1f`  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 7-d.eNQl  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment H.&"~eH  
6)_h'v<|M  
jQ dIeQD+  
=*KY)X  
  class holder 8B3C[?  
  { O8/r-?4.  
public : 8Od7e`  
template < typename T > U;LX"'}  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const d t^Hd]+^\  
  { !nTI(--  
  return assignment < T > (t); vo^2k13  
} K?*p|&Fi?8  
} ; g:Ry.=F7W  
%Q zk aXJ  
,Gy2$mglB  
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: c6tH'oV  
K/z2.Npn  
  static holder _1; 8JU{]Z!G<;  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 [vOk=  
:]9CdkaU  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); .-GC,&RO  
而不用手动写一个函数对象。 S>y}|MG  
iO7s zi  
lCGEd  3  
%:\GYs(Y  
四. 问题分析 A}_0iwG  
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。 VbX$\Cs:  
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。 EXti  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 QI`&N(n  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 uLrZl0%HT~  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 >9t+lr1   
a"phwCc"%  
五. 问题1:一致性 0](V@F"~  
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?| 3z -="_p  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 t!o=-k  
K9) |b`E=  
struct holder d)L,kzN  
  { rs,:pU  
  // >Zh^,T={G  
  template < typename T > i&0Zli  
T &   operator ()( const T & r) const .Zr3!N.t  
  { Ted!*HKlB  
  return (T & )r; A\|:hzu+  
} zA8Tp8(  
} ; :Jo[bm  
_^`TG]F  
这样的话assignment也必须相应改动: `: 9n ]xP  
F{laA YE  
template < typename Left, typename Right > ;n.SRy6  
class assignment VN]j*$5   
  { o_cAelI[!  
Left l; xmHW,#%ui\  
Right r; ,soXX_Y>  
public : OZ}o||/Rc  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} p+16*f9,^  
template < typename T2 > BQ(sjJ$v6F  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } M4E==  
} ; ek`6 Uf  
^_k`@SU  
同时,holder的operator=也需要改动: rmPJid[8B~  
Wt!8.d} =  
template < typename T > "B*UZ.cC  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const -* W\$ P  
  { '3 JVUHn  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Iy Vmz'  
} lQG;WVqW  
2tZ\/6G<  
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。 g&X X@I8+v  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 N\85fPSMG|  
)5w#n1  
return l(rhs) = r; kcE86Y=|x!  
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。 +q] kpkG!  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: U|v@v@IBA  
+5H1n(6)  
template < typename Tp > "O8iO!:  
class constant_t @m9dB P  
  { q m"AatA  
  const Tp t; IY}{1[<N  
public : _vUId?9@+e  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} #-kx$(''V  
template < typename T > @[~j|YH}  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const >[4CQK`U  
  { nk2H^RM^  
  return t; RU\MT'E>(  
} @Op7OFY%  
} ; Qk].^'\  
rDC=rG  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 >g2Z t;*@w  
下面就可以修改holder的operator=了 Q'0:k{G  
oPrK{flm  
template < typename T > J1Oe`my  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const lSBu,UQP  
  { y~Vl0f;  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); O]G3l0  
} }ssL;q  
F,@uYMQs  
同时也要修改assignment的operator() pI}6AAs}Z  
F\-oZ#g  
template < typename T2 > `}~NZ  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } FH7l6b,^  
现在代码看起来就很一致了。 lD,;xuQ  
TCK<IZKLqK  
六. 问题2:链式操作 3($tD*!o  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ]~\%ANoi  
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。 ef:YYt{|q  
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。 B4w/cIj_  
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。 L+.-aB2!d  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct UGQH wz  
`ex>q  
template < typename T > HlXEU$e  
struct result_1 ||'A9  
  { nmClP  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 53l!$#o  
} ; I04c7cDp  
6gB;m$:fV  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: U^&y*gX1  
'(SqHP|8&g  
template < typename T > \{a 64  
struct   ref kD#hfYs)i  
  { 1!A 'mkk8  
typedef T & reference; 0t -=*7w%  
} ; #* Iyvx  
template < typename T > )J1xO^tE  
struct   ref < T &> 0> U7]wZKc  
  { ShJBOaE; -  
typedef T & reference; J@o$V- KK  
} ; ,XsBm+Q(  
5XinZ~  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 7? qRz  
sYd)r%%AU  
template < typename T > d1u6*&@lf  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 7xCm"jgP  
  { y hNy  
  return l(t) = r(t); 5wa!pR\c  
} 3EA`]&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。 h8:5[;e  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 EO G&Xa  
T49^  
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 5`{u! QE  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: C |P(,Xp  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 \'>d.'d  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 7-4S'rq+  
最后的布局是: *iXaQuT  
                Add dd!Q[]$ }  
              /   \ C$^WW}S  
            Divide   5 AO]1`b:  
            /   \ KWH:tFL.  
          _1     3 8P*wt'Q$  
似乎一切都解决了?不。 TH? wXd\  
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。 C*Wyw]:r  
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。 AQgm]ex<  
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: o*:D/"gb  
b$=c(@]  
template < typename Right > aa/_:V@$~  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ,W5!=\Gg(  
Right & rt) const 2\9OT>  
  { KvtJ tql;  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); '?qI_LP?  
} 8RU91H8fE  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 7>xfQ  
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。 g!!:o(k  
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。 U&u~i 3  
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。 :KBy(}V  
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。 gi<%: [jT  
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? <Eh_  
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: WU{9lL=  
|/~ISB  
template < class Action > ~o8x3`CoF  
class picker : public Action 3(=QY)  
  { h:{^&d a  
public : e6_`  
picker( const Action & act) : Action(act) {} RBV*e9P%  
  // all the operator overloaded TQ25"bWi  
} ; & eWnS~hJ  
#EIcP=1m4  
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。 fU ^5Dl  
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: TS@U0Ror  
iKAqM{(  
template < typename Right > 4[n[Ch=lu  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const +=#@1k~  
  { %(izKJl q  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); {lNG:o  
} /H :Bu  
Ed>n/)Sm  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > |!uC [=  
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。 Hzojv<c  
IS%e5  
template < typename T >   struct picker_maker A\QrawBp0l  
  { M`QK{$1p  
typedef picker < constant_t < T >   > result; QHw{@*  
} ; bipA{VU  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > t9[%o=N~lD  
  { \_AoG8B  
typedef picker < T > result; 5~=wia  
} ; Fz^5cxmw  
x)-n[Fu  
下面总的结构就有了: 8QN/D\uq  
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。 dW#?{n-H<  
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。 T)*tCp]  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Q6=>*}Cm6m  
至此链式操作完美实现。 YbP}d&L  
 h3z9}'  
sm at6p[  
七. 问题3 c{wob%!>  
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。 %DuSco"  
ky@DH(^>  
template < typename T1, typename T2 > JeU1r-i  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const apv"s+  
  { E rnGX#@v  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); PAs.T4Av^  
} ZG1 {"J/z  
%^(} fu  
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: Ls{]ohP  
h#]LXs  
template < typename T1, typename T2 > wo_iCjmK  
struct result_2 L?r\J8Ch<  
  { p@%H. 5&&  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; uAv'%/  
} ; l8RKwECdPn  
[_zoJ  
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? RbJbVFz8C  
这个差事就留给了holder自己。 W>m #Mz  
    8t1,_,2'  
\zV'YeG  
template < int Order > +3o 4KB}  
class holder; 4/E>k <MA  
template <> -k}&{v  
class holder < 1 > jQY^[A  
  { 1 eMaKT_=  
public : !k=~a]  
template < typename T > zH1ChgF=}  
  struct result_1 95 oh}c  
  { <O9.GHV1v  
  typedef T & result; w"A%@<V3Ec  
} ; k~pbXA*u  
template < typename T1, typename T2 > H263<^   
  struct result_2 G-W(giF;NO  
  { uG 7ll5Yy  
  typedef T1 & result; s]i<D9h  
} ; 6|ENDd[  
template < typename T > l&6+ykQ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const tk'3Q1L  
  { }d16xp  
  return (T & )r; 0A.9<&Lod  
} W0KSLxM  
template < typename T1, typename T2 > E?F?)!%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const T``~YoIdz  
  { _43 :1!os  
  return (T1 & )r1; 3R ZD=`  
} znu [i&\=  
} ; i`" L?3T  
JsbH'l  
template <> D8wZC'7  
class holder < 2 > I>45xVA  
  { q?Av5TFf  
public : 't un;Y  
template < typename T > p$bR M`R&s  
  struct result_1 ;Ak 6*Sr  
  { 6%2\bI.#  
  typedef T & result; )}5f'TK  
} ; O - N> X  
template < typename T1, typename T2 > =-8y =  
  struct result_2 ) GF>]|CG  
  { Dp" xO<PE2  
  typedef T2 & result; 0} Lx}2  
} ; >d#Ks0\&  
template < typename T > S}XVr?l 2O  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const %XK<[BF  
  {  \%/zf  
  return (T & )r; 6'QlC+E  
} j[\aGS7u  
template < typename T1, typename T2 > s14;\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const XyE%<]  
  { qjVhBu7A  
  return (T2 & )r2; iV8O<en&i  
} #dm"!I>g  
} ; pPt w(5bH  
+*P;Vb6D  
yB,{:kq7D  
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> >。 :gacP?  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: /2AeJH\-  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Q>[GD(8k  
%2`geN<  
return l(i, j) = r(i, j); wNhtw'E8  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) L4H5#?'  
8cv[|`<  
  return ( int & )i; a0[Mx 4  
  return ( int & )j; %!QY:[   
最后执行i = j; ;+iw?"  
可见,参数被正确的选择了。 SoJ'y6  
=9'px3:'WR  
`]\:%+-  
I85bzzZB  
R.B3  
八. 中期总结 6qp' _?  
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: QX&1BKqWn  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 coFQu ; i  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 osW"b"_f  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor agMI$  
;,F:.<P  
CXfPC[o  
3QO*1P@q  
ql c{k/ u  
=pR'XF%  
九. 简化 k&8&D  
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。 ]0&ExD\4  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 !xo; $4  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: mYiIwm1cb(  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 W! q-WU  
  +-*/&|^等 8.R~Ys*  
2. 返回引用。 u+/1ryp  
  =,各种复合赋值等 sFWH*k dP?  
3. 返回固定类型。 ,I|TjC5  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) #{oGmzG!  
4. 原样返回。 p:9^46N @  
  operator, dqo&3^px  
5. 返回解引用的类型。 A%dI8Z,  
  operator*(单目) %K|+4ZY3  
6. 返回地址。 vaOCH*}h  
  operator&(单目) Ci?A4q$.  
7. 下表访问返回类型。 bP 8O&R  
  operator[] q%xq\L.  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 _|%l) KO  
  operator<<和operator>> " .:b43Z  
`SGI Qrb  
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。 ($A0u mW1%  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: %h-?ff[  
G0VbW-`O  
template < typename Left > i!9|R)c  
struct value_return It8m]FN  
  { Af%#&r7W  
template < typename T > 8m poY.E4!  
  struct result_1 Z>+Tzvfud  
  { ra*(.<&  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; TScI_8c>  
} ; :ncR7:Z  
 y+.E}  
template < typename T1, typename T2 > yJ!x`RD),w  
  struct result_2 tfb_K4h6,  
  { Gv uX"J  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; w~I;4p~(N  
} ; 3om4q2R  
} ; w` ;>+_ E7  
Jg\1(ix  
c!})%{U  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait AD/7k3:  
~56F<=#,  
下面我们来剥离functor中的operator() jWL;ElM'  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 'z.: e+Q_  
=$t  
return l(t) op r(t) :i>/aRNh1  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) t<QSp6n""  
return op l(t) G8E=E<Yg~  
return op l(t1, t2) r=o\!sh[  
return l(t) op +f- E8q  
return l(t1, t2) op Lj(y>{y  
return l(t)[r(t)] -<GSHckD  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Hg}@2n)/  
AECaX4h+_  
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: d/4kF  
单目: return f(l(t), r(t)); lp=8RbQYC  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); e}Xmb$  
双目: return f(l(t)); A>dA&'~R  
return f(l(t1, t2)); iig ({b  
下面就是f的实现,以operator/为例 0`L>t  
MH8Selnv  
struct meta_divide c3NUJ~>=y  
  { p0S;$dH\ D  
template < typename T1, typename T2 > C@8WY  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) qIIl,!&}A  
  { %ymM#5A  
  return t1 / t2; j%y)%4F8  
} yA#-}Y|]b  
} ; oA1d8*i^E  
6%&RDrn  
这个工作可以让宏来做: U;Ne"Jh  
%ut7T!Jp  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Q|`sYm'.  
template < typename T1, typename T2 > \ }1/`<m  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; {_{&t>s2  
以后可以直接用 KASw3!.W  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) PN&;3z Z  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 jdF~0#vH  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ~>( N<:N  
R#QcQx  
WO=,NQOw  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 i[wEH1jR  
;.g <u  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > iKu~o.yy  
class unary_op : public Rettype  @aC2]  
  { `vijd(a?v  
    Left l; ~Ue t)y<  
public : oy) 'wb~  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} a.5^zq7#!  
ZTwCFn  
template < typename T > NpIx\\d  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^:c"%<"='  
      { Nhm)bdv]  
      return FuncType::execute(l(t)); YdI&OzaroE  
    } ]1XJQW@gF  
Q ]u*Oels  
    template < typename T1, typename T2 > #ir~v>J||  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const j cT  
      { iq!u}# x_  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); n#|pR2  
    } 3;h%mk KQ+  
} ; \D]H>i$  
o|v_+<zD!  
8@f=GJf  
同样还可以申明一个binary_op gZ^NdDBO  
pxs#OP  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > d&'}~C`~k  
class binary_op : public Rettype #<\A[Po  
  { dt efDsK  
    Left l; > $#v\8  
Right r; @%5$x]^  
public : NzP5s&,C69  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 9mT;> mE  
=[ $zR>o*%  
template < typename T > A+N%A] 2  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |Ir&C[QS{y  
      { )^C w  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); U6pG  
    } )ww#dJn  
h!"| Q"18  
    template < typename T1, typename T2 > zoU-*Rs6  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4l6+8/Y  
      { @AgV7#  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 7:h8b/9  
    } QF7iU@%-  
} ; F^v <z)x  
Zu$30&U  
LJ+fZ N  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 @\=% M^bx  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 HZ#<+~J  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) f_&bwfbo  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 {y[T3(tt  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! +])St3h  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 qOV6Kh)  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 pErre2fS  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) ,MtN_V-  
下面是修改过的unary_op {M5[gr%  
{=Y.Z1E:  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Ny.s u?E  
class unary_op F`3J=AJOJ  
  { L0Fhjbc  
Left l; tWNz:V  
  !]W}I  
public : 5jpb`Axj#  
f/r@9\x  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} (mOUbO8  
Mpm#a0f  
template < typename T > d@:4se-q+  
  struct result_1 s5s'$|h"  
  { Z"# /,?|3@  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; vq df-i  
} ; drJ<&1O  
Uv(THxVh  
template < typename T1, typename T2 > em87`Hj^lo  
  struct result_2 *uLlf'qU]  
  { i_? S#L]h  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; O;N QJ$^bI  
} ; G|Du/XYh  
*o/ Q#  
template < typename T1, typename T2 > 0<{+M`G/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]yxRaW9f  
  { a-t}L{~  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); fR=B/`  
} mgB7l0)b  
8h&Ed=gi  
template < typename T > +,xl_,Z6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |kHPk)}I]  
  { _$+lyea   
  return OpClass::execute(lt(t)); l%aiG+z%6}  
} FM c9oyU~  
50:$km\  
} ; -!dL <  
a!1\,.  
kp~@Ub @O3  
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 5z8!Nmb/  
好啦,现在才真正完美了。 BPoY32d"_  
现在在picker里面就可以这么添加了: F+Qp mVU  
>g+ogwZ  
template < typename Right > xwwy9:ze*l  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const J~0_  
  { >-s\$8En'  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); *Ge2P3  
} nyZUf{:  
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。 ?mK`Wleh?  
-?A,N,nnX  
pU4 B6KTW  
je^!W?U4<  
k{/2vV[`]  
十. bind {xm^DT  
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。 hhTM-D1Ehs  
先来分析一下一段例子 Mh04O@"  
&></l| hY  
$J>J@4  
int foo( int x, int y) { return x - y;} n\Z& sc  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ]%yph3C  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 FbMX?T"yH  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ,[To)x5o  
我们来写个简单的。 a *n^(  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: N7=L^]  
对于函数对象类的版本: By|y:  
c=U1/=R5  
template < typename Func > 1M|DaAI  
struct functor_trait 4s?x 8oAy  
  { -r9G5Z!|n  
typedef typename Func::result_type result_type; O.n pi: a  
} ; F2 /-Wk@  
对于无参数函数的版本: Rc2|o.'y  
w l.#{@J]<  
template < typename Ret > A$K>:Tt>  
struct functor_trait < Ret ( * )() > L:HJ:  
  { 0jY#,t?>  
typedef Ret result_type; 8Y.25$  
} ; ORPQ1%tu  
对于单参数函数的版本: 3,@I` M  
KGCm@oy  
template < typename Ret, typename V1 > 2TN+ (B#Z!  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > V9:h4]  
  { %KxL{ HY  
typedef Ret result_type; 5>J{JW|  
} ; A^PCI*SN[  
对于双参数函数的版本: CD\k.  
]XX8l:+  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > BJgg-z{Y  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > IS; F9{  
  { [KIK}:  
typedef Ret result_type; -G<$wh9~3  
} ; l4oI5)w  
等等。。。 @\,WJmW  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy V j\1 HQ  
.6Swc?  
template < typename Func > &8R%W"<K  
struct func_return S0V%JY;Gv  
  { VXforI  
template < typename T > 7xAzd# c?=  
  struct result_1 zi~_[l-  
  { "Jw6.q+  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ;eznONNF  
} ; Dp 0   
_w+ix9Fr?  
template < typename T1, typename T2 > 2| u'J  
  struct result_2 9/OB!<*V|  
  { krkRP%jy  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; c?i=6C dD'  
} ; 73?ZB+\)0A  
} ; =F2e*?a3  
FL 5u68  
-Dw qoWZ  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 5_U3Fs  
vmI]N  
template < typename Func, typename aPicker > L1"y5HJ  
class binder_1 k;v2 3  
  { |r"1 &ow5  
Func fn; Sr)rKc  
aPicker pk; q^],K'  
public : j[ !'l,I  
kN9pl^2  
template < typename T > pqPhtWi%PJ  
  struct result_1 xX l^\?HC  
  { CybHr#LBc  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; K9co_n_L  
} ; gTRm  
5?),6o);  
template < typename T1, typename T2 > yW.s?3X  
  struct result_2 T"Ph@I<  
  { $\>GQ~k  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 8M m,a  
} ; * ";A~XNx  
"WOY`su>  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ^g`1SU`  
SGn:f>N  
template < typename T > {.tUn`j6V  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const pX ]K-  
  { mc_`:I=  
  return fn(pk(t)); wXf_2qB9  
} is`Eqcj`dr  
template < typename T1, typename T2 > iQpKcBx  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const CMa~BOt#  
  { gCAWRNp  
  return fn(pk(t1, t2)); aF4vNUeG  
} hA)tad]  
} ; Eh;SH^&6  
!h&A^sAc  
(v*$ExF  
一目了然不是么? E!J;bX5  
最后实现bind IpQ51  
GkjTE2I3  
-p =b5L  
template < typename Func, typename aPicker > 8Z%C7 "4O  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) s  bV6}  
  { v/6QE;BY&Q  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 7>`QX%  
} \3w=')({  
dE2(PQb*P  
2个以上参数的bind可以同理实现。 X"<t3l(+  
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。 `-S6g^Y  
0%.l|~CE&  
十一. phoenix )}\T~#Q]y  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ?g2Wu0<  
Gc}d#oo*k  
for_each(v.begin(), v.end(), uNV (r"  
( pulE6T7 x  
do_ CZg$I&x  
[ h0`@yo  
  cout << _1 <<   " , " uZ*;%y nQ  
] niY9`8  
.while_( -- _1), ='<0z?Af  
cout << var( " \n " ) rWI6L3,i+  
) L}CjC>R!  
); cMxTv4|wui  
OL&ku &J_  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: L2Uk/E  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor hh`7b,+ 4  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ?fcQd6-}  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 5'gV_U  
4' bup h1(  
y)?Sn  
template < typename Cond, typename Actor > D OiL3i"H  
class do_while "Q;n-fqf  
  { N8;/Zd;^  
Cond cd; rmutw~nHD  
Actor act; >[B[Q_})  
public : fLl~a[(5  
template < typename T > ai[st+1  
  struct result_1 WP7*Q:5  
  { }; !S2+  
  typedef int result_type; GMRw+z4  
} ; k8w }2Vw  
PO5/j  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} <m"Zk k  
iqURlI);P  
template < typename T > ?)k;.<6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0m_c43+^  
  { I:[^><?E  
  do )xIk#>)  
    { jD9 ^DzFx  
  act(t); gy/z;fB  
  } yU3fM?a  
  while (cd(t)); uqPagt<  
  return   0 ; S1NM9xHJ  
} !T02@e/  
} ; 4v cUHa|4  
DE:FWD<}  
_n(O?M&x  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 'ek7e.x|V  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 oVyOiWo\Z  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 Z?Y14L~%  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 |]sh*<:?,  
下面就是产生这个functor的类: GZQy~Uk~  
w N9I )hB  
BXy g ?  
template < typename Actor > Fu:VRul=5$  
class do_while_actor h^ea V,x>=  
  { lAz.I  
Actor act; u{maE ,  
public : 4~=/CaG~  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 3G|n`dj  
GV'Y'  
template < typename Cond > <eK F  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; F Cg{!h  
} ; 9mfqr$3  
E'zLgU)r`  
{(#Dou  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 H'Q4IRT  
最后,是那个do_ 5%j !SVW  
`)$'1,]u  
G4][`C]8c  
class do_while_invoker 5]DgfwX  
  { oA`'~~!  
public : ys|a ^VnN  
template < typename Actor > <z+5+h|^  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ).e_iE[&  
  { \?A 7{IY  
  return do_while_actor < Actor > (act); XOK.E&eilj  
} Q[J%  
} do_; F[mL_JU  
S,,,D+4  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? [=imF^=3Vb  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 hs< )<  
最后来说说怎么处理break和continue ;LM`B^Q]s  
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。 +@>K]hdr  
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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