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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda J-k/#A4o  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Fmd^9K  
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, !1b4q/  
5fT"`FL?  
auai@)v6  
;usR=i36b  
  class filler blk4@pg  
  { +W7#G `>  
public : }t FRl  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} M}S1Zz%Ii1  
} ; om1@;u8u  
e|e"lP  
b)(rlX  
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: XZ&cTjNB&  
11g_!X -g@  
(oxMBd+n1  
{@7xOOAw  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); xe&w.aBI>  
us7t>EMmB  
$[xS>iuD  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 1Uaj}= @M  
A?+0Ce&qL  
wV\.NQtS  
uf/4vz,  
二. 战前分析 <C<z#M'`  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 -FGM>~x  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 c2RQwtN|  
d2U+%%Tdw  
F.cKg~E|e  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); eq6>C7.$  
  /* --------------------------------------------- */ rT"3^,,  
vector < int *> vp( 10 ); R KXhD PA  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); )_a;xB` S(  
/* --------------------------------------------- */ rX}FhBl5  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ( &!RX.i  
/* --------------------------------------------- */ ;u*I#)7  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 1'YUK"i  
  /* --------------------------------------------- */ r]=Z :  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ~Z:)Y*  
/* --------------------------------------------- */ WYm<_1  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); "8iIOeY-\  
9U4 D$M  
}Y!v"DO#Q*  
\k9]c3V  
看了之后,我们可以思考一些问题: <%N*IE"q  
1._1, _2是什么? n/ZX$?tKAK  
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。 < #zd]t  
2._1 = 1是在做什么? u10;qYfL8o  
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。 !B v.@~  
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。 TZ#^AV=ae  
EYRg,U&'  
q|sT4} =  
三. 动工 U8a5rF><  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: qs>&Xn  
GDQQ4-|O  
&>xz  
k![oJ.vHD  
template < typename T > 9T_fq56Oh6  
class assignment rtdEIk  
  {  Pm"nwm  
T value; eX$RD9 H  
public : T,9pd;k  
assignment( const T & v) : value(v) {} t\WU}aKML  
template < typename T2 > ~~3*o  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } b#( X+I  
} ; tTb fyI  
9I[k3  
e^k)756  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 CI1K:K AM  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment !n<SpW;  
+xS<^;   
*G8Z[ht%r  
R0urt  
  class holder ? =I']$MH  
  { 73l,PJ  
public : A_Y5{6@  
template < typename T > Oe21noL  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const #sE: xIR  
  { E(_lm&,4+  
  return assignment < T > (t); 84 <zTmm  
} cs 58: G5  
} ; K+ |0~/0  
OHv4Yy]$B  
zeD=-3  
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: Dxe]LES\]  
u s8.nL/  
  static holder _1; nG%<n  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 )4RSo&9p`  
{^?:-#~h  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 2O}X-/H  
而不用手动写一个函数对象。 0j2mTF(C  
Sq x'nXgO  
=@D H hg  
)"J1ET,z  
四. 问题分析 uFuP%f!yY  
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。 !p Q*m`Xo  
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。 9&zQ 5L>  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 KB {IWu  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 sB!6"D5  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 :<v@xOzxx  
q| UO]V  
五. 问题1:一致性 ]*D~>q"#\  
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?| G!Yt.M 0  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 M5 P3;  
o$#q/L  
struct holder 5cb8=W -  
  { %{jL+4veoL  
  // nG$+9}\UlP  
  template < typename T > )<$<9!L4x  
T &   operator ()( const T & r) const {I/t3.R`  
  { "jf_xZ$H-  
  return (T & )r; [Wxf,rW i  
} ;(rK^*`fO  
} ; !+DhH2;)F  
4n*`%V  
这样的话assignment也必须相应改动: U|b)Bw<P  
.LGA0  
template < typename Left, typename Right > `O!yt  
class assignment S263h(H  
  { Gr'|nR8  
Left l; NZ?dJ"eq7  
Right r; U?ZWDr"*`w  
public : E)|Bl>  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} fOdX2{7m  
template < typename T2 > owwWm1@  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 5lyHg{iqD  
} ; %~M#3Ywa  
qfRrX"  
同时,holder的operator=也需要改动: .*Z#;3  
.EC~o  
template < typename T > :m36{#  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const !$#5E1:\  
  { >>cL"m  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 1Beh&pl^  
} )$K\:w>  
xIH= gK  
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。 5=b6B=\*~  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 R,fAl"wMu  
"bz.nE*  
return l(rhs) = r; ND/oKM+?  
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。 h gu\~}kD  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: wYDdy gS  
)@<HG$#  
template < typename Tp > |{RCvm  
class constant_t 9v1Snr  
  { R+2~%|{d  
  const Tp t; ],{M``]q  
public : cH5RpeP  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} $j \jT  
template < typename T > ]=59_bkD:s  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const <sX_hIA^Fx  
  { aimf,(+  
  return t; TmK8z  
} )\7Cp-E-W  
} ; h,6> ^A  
w ~^{V4V  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 or bz`IQc  
下面就可以修改holder的operator=了 -:~z,F  
hLVgP&/ E  
template < typename T > ,1]VY/  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const \FF|b"E_=  
  { ",' Zr<T  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); V;Q@' <w  
} @jq H8  
fAfB.|cd  
同时也要修改assignment的operator() Z-yoJZi  
5kADvi.  
template < typename T2 > 5DO}&%.xt  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } !)}D_9{  
现在代码看起来就很一致了。 1:_}`x=hM  
D |fo:Xp,  
六. 问题2:链式操作 c._!dq&#R  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 j,Qb'|f5  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 M:L-j{?y_  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 v- p8~u1N  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 >FJK$>[1:p  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Y![8-L|Q  
t~.^92]s|  
template < typename T > ad9u;uS  
struct result_1 rrq7UJ;  
  { eLbh1L  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; vl?fCO  
} ; 54/ZGaonz  
wUfPnAD.'  
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: E^m)&.+'M  
/<dl"PWkJv  
template < typename T > O;T)u4Q&3  
struct   ref %eGD1.R  
  { R/ x-$VJ  
typedef T & reference; i8DYC=r  
} ; y)TBg8Q  
template < typename T > Bo1 t}#7  
struct   ref < T &> }WF6w+  
  {  =vDpm,  
typedef T & reference; 9>ZX@1]m_  
} ; t}MT<Jj  
CK_\K,xVT  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: wRq f'  
:c`djM^ll  
template < typename T > !!m GsgnW  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const F5M{`:/  
  { 8%xiHPVg  
  return l(t) = r(t); ~ H"-km"@  
} woN d7`C}7  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 Hq>rK`  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 O* )BJOPa  
75A60Uw  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 pK'D(t  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 23opaX5V=  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 @V@<j)3P  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ,4}s 1J#  
最后的布局是: p%/lP{  
                Add IxY!.d_s|~  
              /   \ :U]Pm:ivTU  
            Divide   5 |HPb$#i  
            /   \ E/D@;Ym18  
          _1     3 3wfJ!z-E8  
似乎一切都解决了?不。 vkW;qt}yO  
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;KNc  
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。 r4iT 9 D  
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: &yqk96z  
?}jjBJ&  
template < typename Right > 6'e 'UD  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const f9'dZ}B  
Right & rt) const B74]hgK  
  { Hl8\*#;C&>  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Rn{X+b.  
} B0gs<E  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 v{8r46Y~Z)  
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。 Lo" s12fr  
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。 .e}`n)z  
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。 6c}nP[6|  
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。 SL<EZn0F9  
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? .tK]-f2  
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: SK_N|X].  
0,iG9D 7  
template < class Action > ? :F Jc[J  
class picker : public Action SV^[)p )  
  { wB<cW>6  
public : 0_t9;;y :  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 59?$9}ob  
  // all the operator overloaded u0$}VO5/a  
} ; 4hn' b[  
RVpo,;:  
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。 C4|79UG>s  
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: j"&Oa&SH  
/EL3Tt  
template < typename Right > ?Uhjyi  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 9v7}[`^  
  { >-(,BfZ  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 0rc'SEl  
} jfZ)  
_~!c%_  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > @rr\Jf""z  
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。 hr g'Z5n  
BqOMg$<\[  
template < typename T >   struct picker_maker al4X}  
  { kB-<17  
typedef picker < constant_t < T >   > result; gyC Xv0*z  
} ; `,FhCT5  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ''.\DC~K  
  { >a: 6umY  
typedef picker < T > result; z~;@Mo"*f  
} ; Ul|htB<1:  
K!gocNOf  
下面总的结构就有了: Wix4se1Ac  
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。 @EH@_EwYV  
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。 85+w\KuEY  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ket"fXqJX  
至此链式操作完美实现。 U#4>GO;A  
]yas]5H   
DWU(ld:_  
七. 问题3 z>spRl,dr  
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。 >W'"xK|:  
d*:J0J(  
template < typename T1, typename T2 > $XFFNE`%  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const p{w;y6e  
  { fc%C!^7  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); d ewN\  
} <@qJsRbhK  
h9+ 7 6  
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: <{.pYrn  
:) T#.(mR  
template < typename T1, typename T2 > wgZ6|)!0  
struct result_2 IZZ $p{  
  { kyUG+M  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ~&+8m=   
} ; 4TaHS!9  
A)nE+ec1  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? {CGk9g" `  
这个差事就留给了holder自己。 'Y>@t6E4  
    `(@{t:L  
w#;y  
template < int Order > p1,.f&(f  
class holder; DXfQy6k'  
template <> 3:gF4(.  
class holder < 1 > 49 1 1  
  { kfy|3KA3m  
public : sHHu<[psM  
template < typename T > 4I;$a;R!  
  struct result_1 R"e533  
  { s%)>O{{)  
  typedef T & result; =M34 HPG  
} ; D(M^%z2N  
template < typename T1, typename T2 > QeD ;GzG  
  struct result_2 ]U5/!e  
  { qApf\o3[0  
  typedef T1 & result; Oa7jLz'i  
} ; uq@_DPA7  
template < typename T > HQrx9CXE  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const (EOYJHZB!  
  { Gv 6#LcF#  
  return (T & )r; k)S'@>n{u  
} }zHG]k,j  
template < typename T1, typename T2 > {OW.^UIq^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const BE," lX  
  { t8"yAYj  
  return (T1 & )r1; CNyV6jb  
} ]Hrw$\Ky  
} ; l~GcD  
o1u?H4z  
template <> 4G=KyRKh  
class holder < 2 > O@,9a~Ghd  
  { IsB=G-s  
public : );ZxKGjc4  
template < typename T > CrEC@5 j  
  struct result_1 K=;oZYNd  
  { 9AZpvQ  
  typedef T & result; oF(|NS^  
} ; |&rxDf}W  
template < typename T1, typename T2 > rFYw6&;vOi  
  struct result_2 AJ85[~(lX  
  { LW+^m6O  
  typedef T2 & result; hN.{H:skL)  
} ; hx sW9  
template < typename T > <qCfw>%2F  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 3[iHe+U(  
  { ~_"/\; 1  
  return (T & )r; mO^vKq4r.  
} Wj31mV  
template < typename T1, typename T2 > _9"%;:t  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const $oH?7sj  
  { of?'FrU  
  return (T2 & )r2; X?q,m4+  
} FFID<L f/2  
} ; ?-9It|R  
0o-KjX?kP  
b)@b63P_  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 p ^Dm w0y  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: |1^ !rHg  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: kY`L[1G$  
_0qp!-l}  
return l(i, j) = r(i, j); Py-}tFr  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) _tpqo>  
Y'2 |GJc2  
  return ( int & )i; ;TG<$4N  
  return ( int & )j; yX|0 R H  
最后执行i = j; /FA0(< -}  
可见,参数被正确的选择了。 KJN{p~Q  
e'1}5Ky  
Ra^GbT|Z  
wx)Yl1 C  
c*`= o( S  
八. 中期总结 0?8{q{ o+  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: >TZyax<:  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 =aE!y5  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 {/SLDyf%Z  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ekhx?rz  
5$L=l  
W&8)yog.  
cAc>p-y%  
N?krlR  
@F0+t;  
九. 简化 rP7f~"L  
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"J FB|  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 %oqC5O6  
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: 6$*ZH *  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 AH#klYK  
  +-*/&|^等 w-9fskd6e  
2. 返回引用。 ([L5i&DT  
  =,各种复合赋值等 0'4V*Y  
3. 返回固定类型。 {9*k \d/;  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) @`Foy  
4. 原样返回。 ]-G10p}Ph-  
  operator, !L_\6;aP,x  
5. 返回解引用的类型。 %(y0,?*  
  operator*(单目) bClMM  
6. 返回地址。 ;33LuD<h.  
  operator&(单目) Q,z^eMk'd:  
7. 下表访问返回类型。 >@9>bI+Q  
  operator[] 0NMekVi  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 *FrlzIAom  
  operator<<和operator>> yUzpl[*e^o  
1lLL9l{UVw  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 0413K_  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: MC&sM-/  
;OynkZs)  
template < typename Left > Y]gb`z$?  
struct value_return sM$gfFx  
  { l2LUcI$ x  
template < typename T > {(MC]]'?  
  struct result_1 Q]d3a+dK  
  { J}UG{RttI  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ,/>hWAx  
} ; jk'.Gz  
:;(zA_-  
template < typename T1, typename T2 > 251^>x.R  
  struct result_2 DYKJVn7w  
  { 'Bv)UfZ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 1hn4YcHb  
} ; amY\1quD|  
} ; | p"E0av  
ee|i  
1EvK\  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait E Z}c8b  
#- hYjE5  
下面我们来剥离functor中的operator() {2Jn#&Z29  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ,AO]4Ec  
(d2|r)O  
return l(t) op r(t) RiX~YL eM  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ZH<:YOQ  
return op l(t) )|?s!rw +  
return op l(t1, t2) *6trK`tx^  
return l(t) op 8 aHs I(  
return l(t1, t2) op q`8M9-~  
return l(t)[r(t)] H=j&uv8  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] DZI:zsf;5Q  
|3A/Og  
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: oSOO5dk:z  
单目: return f(l(t), r(t)); xF4>D!T%8  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); :"4Pr/}rT  
双目: return f(l(t)); "/&_B  
return f(l(t1, t2)); |*+f N8  
下面就是f的实现,以operator/为例 2HemPth  
8- U1Y  
struct meta_divide Qwm#6{5  
  { ;/Z9M"!u[  
template < typename T1, typename T2 > hS}d vZa  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) }I1SC7gY  
  { RS>;$O_(M  
  return t1 / t2; v0yaFP#kG  
} @rO4BTi>O  
} ; NBUSr}8|  
_*I@ J/  
这个工作可以让宏来做: Uczb"k5  
_*SA_.0  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Gw/imXL  
template < typename T1, typename T2 > \ !6UtwCVR  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; o`8dqP  
以后可以直接用 K2u$1OKv  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ^K#PcPF-j  
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 9{;cp?\)M  
(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。。。) +v`?j+6z  
F(w  
nK" XyZ&  
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 u&!QP4$"z  
2$MIA?A"Y  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > f;u<r?>Z  
class unary_op : public Rettype 5ZRO{rf  
  { MifPZQ  
    Left l; #=G[ ~m\  
public : wK_I"  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} $~[k?D  
Ie[8Iot?bn  
template < typename T > tCJ+OU5/  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4\.1phe$a  
      { I}#_Jt3R  
      return FuncType::execute(l(t)); 5gPcsn"D  
    } fJb<<6C  
Nl3@i`;  
    template < typename T1, typename T2 > ~ "^]\3#  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =X0"!y"  
      { YM idSfi  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); %YI Xk1  
    } = 2 3H/  
} ; CO` %eL ~  
V?a+u7*U&  
X_}2xo|T  
同样还可以申明一个binary_op |,&5.|E 7  
}w0>mA0=H  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > xMAfa>]{n  
class binary_op : public Rettype Iq@:n_~  
  { ZZ<uiN$  
    Left l; 5w\>Whbd  
Right r; 39|4)1e  
public : #sn2Vmi  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} SA| AS<  
N6"b Ox J(  
template < typename T > f xWW "B*A  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0'giAA  
      { %V>Ss9;/8  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); NDJIaX:]  
    } iBq|]  
PhHBmM GL  
    template < typename T1, typename T2 > SD"'  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7>Af"1$g  
      { u*I=.  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); TV~ <1vj  
    } MT8BP)C  
} ; x-Kq=LFy.  
[Ch)6p  
[7Yfv Xp  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ;\F3~rl  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 CnJrJ>l  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) t8Sblgq  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 {Lex((  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! om`x"x&6  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 w"Q6'/P  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 JMMT886  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) U4J9b p|  
下面是修改过的unary_op |mSFa8G@  
/kl41gx  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > gD"]uj<  
class unary_op \GL!x 7s1A  
  { ;b(*Bh<  
Left l; l (EDe  
  F__j]}?  
public : 7q>Y)*V  
@l7~Zn  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} HA?<j|M  
_I$\O5  
template < typename T > ^ |k 7g  
  struct result_1 (vq0Gl  
  { tgy= .o]  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; @a08*"lbp  
} ; 2yu\f u  
_vQtV]  
template < typename T1, typename T2 > %SG**7  
  struct result_2 z|w@eQ",  
  { uM!$`JN  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; F~;G [6}  
} ; -6URM`y'j  
2S~cW./#fX  
template < typename T1, typename T2 > K3uNR w  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #kO.'oIl  
  { z=}@aX[  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); BT|5"b}  
} Q>jx`68'KI  
~uF%*  
template < typename T > Htg,^d 5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const C+, JLK  
  { =J2\"6BnzA  
  return OpClass::execute(lt(t)); :ET05MFs\#  
} cR/-FR  
K,uTO7Mk[  
} ; wT;3>%Mtr  
3?x4+ b  
g_kR5Wxpt  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug <Yzk]98W5.  
好啦,现在才真正完美了。 ,G";ny[$  
现在在picker里面就可以这么添加了: \7W4)>At-  
~]}V"O%,  
template < typename Right > lzJ[`i.  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const "pP5;*^f  
  { V-#OiMWa~  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); AqPE.mf  
} T7vSp<i/  
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(7l|^!  
|T!^&t  
9ANC,+0p  
aq'd C=y  
ikr|P&e#u  
十. bind koi QJdK  
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。 gk"0r\Eq  
先来分析一下一段例子 L*;XjacI]  
4 1w*<{Lk  
r:[N#*kK  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 7+I%0U}m  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 9ghZL Q  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ttazY#  
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。 D}n&`^1X+  
我们来写个简单的。 _cz&f%qr  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: f.V1  
对于函数对象类的版本: wYZ"fusT  
%9D$N  
template < typename Func > W<J".2D  
struct functor_trait ]_cBd)3P}  
  { l[KFK%?  
typedef typename Func::result_type result_type; ttEQgkd`  
} ; Z3:M%)e_u$  
对于无参数函数的版本: I6bekOvP  
G8c 8`~t  
template < typename Ret > Irk@#,{<  
struct functor_trait < Ret ( * )() > bjgf8427I  
  { 4nC`DJ;V  
typedef Ret result_type; KfC8~{O-  
} ; xM ]IU <  
对于单参数函数的版本: 4vri=P 2%  
q3+G  
template < typename Ret, typename V1 > 2k\i/i/Y  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 3j{VpacZY  
  { F-!,U)  
typedef Ret result_type; s%tPGjMq  
} ; ]Lc:M'V#  
对于双参数函数的版本: s|7(VUPL  
;>*l?m-S@n  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > OBGA~E;%  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 3t  
  { E,6(/`0H*  
typedef Ret result_type; >Ab>"!/'K  
} ; DqgYc[UGA  
等等。。。 yo)a_rY  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Of)EBa<5^  
v 4@=>L  
template < typename Func > Wa#!O$u  
struct func_return Qr`WPTQr"  
  { 9zdp 8?T  
template < typename T > C4Pi6.wf  
  struct result_1 # 2As-9  
  { aGK=VN}r  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Q>\y%&df  
} ; HGuY-f  
i^c  
template < typename T1, typename T2 > !olvP*c"  
  struct result_2 Yjv[rH5v  
  { f wN  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ahagt9[,:F  
} ; (!h%) _?.l  
} ; sOc<'):TK  
7U#`^Q}  
wJ_E\vP  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 )9~1XiS,  
OrX x0Hn  
template < typename Func, typename aPicker > 7%p[n;-o&  
class binder_1 i ! wzID  
  { y'(bp=Nq  
Func fn; tw. 2h'D  
aPicker pk; >QwZt  
public : pfj%AP:  
__U;fH{c  
template < typename T > F$ kLft[:  
  struct result_1 TGnyN'P|  
  { s>E u[ uA  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; M8Y\1#~  
} ; m5HP56a  
O.7Q* ^_  
template < typename T1, typename T2 > neQ2k=ao  
  struct result_2 rbP" n)0=  
  { IY@)  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; j%%l$i~  
} ; 3L24|-GxH  
&5&C   
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} )^+v*=Dc-i  
yVe<[!hJ  
template < typename T > \~H; Wt5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3VJoH4E!6  
  { \0%)eJ  
  return fn(pk(t)); q7}$F]UM"  
} "hRw_<  
template < typename T1, typename T2 > vkmTd4g  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .lMIJN&/  
  { zh5{t0E}C  
  return fn(pk(t1, t2)); . e2qa  
} Hu$]V*rAG  
} ; >S /Zd  
&*TwEN^h  
lf3:Z5*&>  
一目了然不是么? @;>TmLs  
最后实现bind Y21,!$4gb  
vt`hY4  
- #]?3*NO  
template < typename Func, typename aPicker > jEBZ"Jvb  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) o[AQS`  
  { /p~Wk4'  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 8" Z!: =A  
} ${n=1-SMU  
x Z2 }1D  
2个以上参数的bind可以同理实现。 [3`T/Wm  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 {Y{*(5YV  
k[oU}~*U+  
十一. phoenix b&uo^G,  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: <Sn5ME<*  
azMrY<  
for_each(v.begin(), v.end(), }G$rr.G  
( zGFo -C  
do_ }a@ZFk_>  
[ [V`j@dV  
  cout << _1 <<   " , " 9OB[ig  
] 2#Fc4RR;  
.while_( -- _1), Ij>x3L\-  
cout << var( " \n " ) >j1\]uo  
) jRXpEiM  
); y4`<$gL   
>So)KB  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: Ww*='lz  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor j3QpY9A  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 /#J)EH4p  
那么我们就照着这个思路来实现吧: R4,j  
h'wOslyFa  
YIA}F1:  
template < typename Cond, typename Actor > wC@5[e$  
class do_while 2Mx9Kd'a r  
  { +r)'?zU  
Cond cd; 11}fPWK  
Actor act; .?b2Bd!MC  
public : gP.Q_/V  
template < typename T > gH- e0134%  
  struct result_1 0;'kv |  
  { }J t( H  
  typedef int result_type; 4cK6B)X  
} ; UJkg|eu  
#3maT*JY  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 'UO,DFq[Fl  
!Y_"q^5GG'  
template < typename T > iK%<0m  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tx;DMxN!W  
  { Q[i/]  
  do ug!DL=ZW  
    { JsOPI ]  
  act(t); X ^>o/U  
  } ,J?Hdy:R  
  while (cd(t)); ~uRG~,{rH  
  return   0 ; <by}/lF0  
} o[*</A }  
} ; '2=u<a B  
MGIpo[  
TEOV>Tt  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ~*D)L'`2M  
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。 e!yUA!x`u  
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。 v=?U{{xQ  
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。 MjC;)z  
下面就是产生这个functor的类: #5O'XH5_  
V%&t'H{  
-CW&!oW  
template < typename Actor > ^z3-$98=A  
class do_while_actor Ltpd:c  
  { 2XrPgq'  
Actor act; "Iu[)O%  
public : $DC*&hqpt  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} BM{GSX  
")7,ZN;  
template < typename Cond > L f[>U  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; sChMIbq!Av  
} ; l(9$s4R  
cH6ie?KvAo  
f&t]O$  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ,-A8;DW]^J  
最后,是那个do_  hi,!  
-i|qk`Y  
>%+ "-bY  
class do_while_invoker %[4/UD=7  
  { 9Qp39(l:  
public : O z%K*  
template < typename Actor > .z+?b8Q\  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 1&c>v3 $2  
  { 8Q^yh6z  
  return do_while_actor < Actor > (act); %JDG aG'  
} CFqoD l  
} do_; ,.tT9? m  
_Jj/"?  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? qie7iE`o  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 YE&"IH]lF  
最后来说说怎么处理break和continue La? q>  
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。 ` 1DJwe2  
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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