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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 9.(|ri  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 nnn\  
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, Y0g]-B  
oIO@#   
b\JU%89  
)yyH_Ax2  
  class filler [lML^CYQ  
  { ZY,$oFdsi  
public : LC]0c)v#  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} zI[<uvxzW`  
} ; U Y*`R  
[[c0g6  
 jfK&CA  
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: ~E 6sY  
ynw(wSH=  
Z&>Cdgt*  
4AEw[(t  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); m Z +dr[  
d,?D '/  
T/ECW  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 9]+zZP_#  
}IWt\a<d  
B Evt{q4  
Zq&'a_  
二. 战前分析 k~AtnI  
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。 eV!(a8  
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  d;>G  
DNZ,rL:h  
! $mY.uu  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); M-].l3  
  /* --------------------------------------------- */ (<_kq;XtN0  
vector < int *> vp( 10 ); d:iJUVpr  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); <xSh13<  
/* --------------------------------------------- */ |_ED*ATR=  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ??aO3Vm{  
/* --------------------------------------------- */ ;76+J)  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); rZwSo]gp  
  /* --------------------------------------------- */ o5J6Xi0+  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); fsPsP`|  
/* --------------------------------------------- */ \mLEwNhRY  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Vaf,  
NV?x<LNWd  
.lj5pmD  
hzk!H]>E  
看了之后,我们可以思考一些问题: Lk]|;F-2i  
1._1, _2是什么? VDOC>  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 Cxq |N]E  
2._1 = 1是在做什么? tvf.K+  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 9=$ pV==  
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。 JAKs [@:  
3mofp`e  
sg-^ oy*^  
三. 动工 /-!Fr:Ox>  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: l8(9?!C  
#Tzs9Bkaca  
p#w8$Qjp  
u9Adu`  
template < typename T > @ NDcO,]  
class assignment h-Y>>l>PW0  
  { ~D5FnN9  
T value; ]:@{tX 7c  
public : m4h)Wq  
assignment( const T & v) : value(v) {} An#[ +?  
template < typename T2 > b=S"o )>  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } uSYI X  
} ; &a'mG=(K_c  
!BW!!/U  
qF^P\cD  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 HOu$14g  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment k@%5P-e}  
$-]G6r  
k(tB+k!vH\  
o=94H7@  
  class holder (rJ-S"^u  
  { yuC$S&Y >!  
public : 6d8)]  
template < typename T > =e 1Q>~  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const N/WtQSl  
  { 7;@YR  
  return assignment < T > (t); 2{WZ?H93a  
} -*[)CR-{  
} ; y|B HSc3  
m4W (h6  
q]f7D\ M  
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: {?^ES*5  
; Yc\O:Qq  
  static holder _1; F$4=7Njv  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 h&i(Kfv*  
FZU1WBNL%t  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); X&aQR[X  
而不用手动写一个函数对象。 yn+m,K/  
xcl;~"c *  
X ]&`"Z]  
82r{V:NCK)  
四. 问题分析 g qORE/[  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 dHOH]x  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 C$q-WoTM(  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 a}` M[%d7  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 `}P9[HP  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 27[e0 j  
d< XY"Y%  
五. 问题1:一致性 .$d:c61X  
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?| `0W"[BY  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 `lm'_~=`&  
":T"Y;  
struct holder i@P= *lLD  
  { "Ltp]nCR  
  // ZTqt4H  
  template < typename T > $l.8  
T &   operator ()( const T & r) const g3vbskY|  
  { %vf;qVoA~  
  return (T & )r; tjV63`LD  
} $=>:pQbBVX  
} ; B^/Cx  
ZR3sz/ulLd  
这样的话assignment也必须相应改动: :T6zT3(")D  
tculG|/  
template < typename Left, typename Right > s$9ow<oi]  
class assignment sX>|Y3S\U  
  { yTbtS-  
Left l; K; hP0J  
Right r; }Dcpe M?  
public : ML$#&Z@ *7  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} j&.JAQ*2;  
template < typename T2 > gBI?dw  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } N0D5N(kH%  
} ; ZA_~o#0%  
p+Bvfn  
同时,holder的operator=也需要改动: tIBEja^l  
 ;1,#rTs  
template < typename T > ZFX}=?+  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const : +^`VLIf  
  { WH $*\IGJL  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); *x#5S.i1  
} ?OO !M  
`ALQSo~l  
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。 #/`MYh=!W  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 2"xhFxoD7  
OB(~zUe.R  
return l(rhs) = r; DVs$3RL  
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。 ?|2m0~%V=  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: e6gj'GmY  
9p02K@wkD  
template < typename Tp > $1Z3yb^  
class constant_t -xH3}K%  
  { A-\n"}4  
  const Tp t; S=w~bz, /  
public : aeLIs SEx  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} S +73 /Vs  
template < typename T > bw#\"uJ  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const }LIf]Y K  
  { 9% P$e=Ui#  
  return t; ONcS,oHW  
} -Vg0J6x  
} ; kmfz.:j{  
=>TXo@rVN  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ZZ0b!{qj3  
下面就可以修改holder的operator=了 C}XB%:5H5  
,tBc%&.f  
template < typename T > +x:VIi  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const NlG!_D"(y  
  { aI\ >=*HF  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ok&v+A  
} }2?-kj7  
Si#XF[/  
同时也要修改assignment的operator() giddM2'  
OJcI0(G  
template < typename T2 > l`K5fk  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ^&c|z35F  
现在代码看起来就很一致了。 q*J-ii  
!G ~\9  
六. 问题2:链式操作 +w3k_^X9c  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 x4_FG{AIu  
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。 7 Uu  
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。 |TBKsx8  
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。 v}z{OB  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct }<P%W~  
)i.\q   
template < typename T > zpxy X|  
struct result_1 ~65lDFY/  
  { ]7dal [i  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; `jFvG\aC  
} ; a<D]Gz^h  
[;INVUwG^  
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: v[ y|E;B  
E"H> [E  
template < typename T > !jJH}o/KW  
struct   ref fAR0GOI  
  { Y2p~chx9  
typedef T & reference; 5th\_n}N2/  
} ; F>3fP  
template < typename T > 2ld0w=?+eu  
struct   ref < T &> kObgoMT<[  
  { b9Ix*!Y  
typedef T & reference; 5adB5)`  
} ; %1]Lc=[j  
7\;gd4Ua1  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: fm%-wUgj  
flfE~_  
template < typename T > QW%BKF!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Riz!HtyR  
  { &4l >_  
  return l(t) = r(t); 9=^4p=1J  
} t3$+;K(  
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。 .We"j_ }  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 !g-19at  
<wt9K2,  
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 W>7o ec  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ) /<\|mR  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 B,dKpz;kFg  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Mj@ 0F 2hy  
最后的布局是: J $<g" z3  
                Add _\xd]~ELj  
              /   \ xSHeP`P^X  
            Divide   5 [R[Suf  
            /   \ F{aM6I  
          _1     3 vV9q5Bj:  
似乎一切都解决了?不。 YVLaO*( f  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 .!J,9PE  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 x-{awP  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 76*5/J-  
~v<,6BS<$Z  
template < typename Right > u kKp,1xz  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ^t\AB)(8  
Right & rt) const rRZ ,X%  
  { sh"\ kk9  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 7e-l`]  
} KuO5`  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ]LhNP}c  
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。 A,qWg0A]nt  
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。 FVcoo V  
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。 `#~HCl  
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。 q[SUYb;,  
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? G?6[K&w  
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: =#<TE~n2(  
ojH-;|f  
template < class Action > ~FV Z0%+,  
class picker : public Action i;>Hy|  
  { vb.`rj6  
public : _,4f z(  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Ls^$E  
  // all the operator overloaded =2eG j'}  
} ; WNPdym  
"8 "7AoE  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 pJ#R :#P  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: |f0KIb}d  
UI 7JMeV  
template < typename Right > ?qQRA|n*  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Y<S,Xr;J:  
  { [sY>ac  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); `QlChxd  
} nNFZ77lg  
tXTa>Q  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > WVf>>E^1  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ~l@SGHx  
AjZ@hid  
template < typename T >   struct picker_maker G =+sW  
  { i=<N4Vx  
typedef picker < constant_t < T >   > result; %G$KahxV>  
} ; jibrSz  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ^8nK x<&5  
  { 89'XOXl&1  
typedef picker < T > result; )S|}de/a2  
} ; t$Z#zx X  
of ^N4  
下面总的结构就有了: E0}jEl/{  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 bd2"k;H<o  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 g<Sa{<0  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 .;n<k  
至此链式操作完美实现。 T%xB|^lf  
|:tFQ.Z'2  
h2Z Gh  
七. 问题3 08S|$_  
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。 f[!Q R  
$vdGkz@6  
template < typename T1, typename T2 > Z;W`deA  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P~:W+!@5v  
  { ht S5<+Y  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); m(8t |~S  
} s]r"-^eS3  
% ;2x.  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: qf9.S)H1Z  
#]|9aVrr  
template < typename T1, typename T2 > mIZ#uW  
struct result_2 9frS!AQ  
  { d*T;RBk  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; XH0R:+s  
} ; ?/~7\ '|Z  
J+LFzl07q  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? |YQ:4'^"  
这个差事就留给了holder自己。 VWG#v #o  
    %9=^#e+pE  
q"A(l  
template < int Order > ;#!`c gAh  
class holder; h?DMrYk_%#  
template <> +aV>$Y  
class holder < 1 > 1k\1U  
  { 3M(:}c  
public : ?(!$vqS`f(  
template < typename T > atFj Vk^  
  struct result_1 UtiS?w6  
  { :D?%!Q 0  
  typedef T & result; y2^r.6"O  
} ; Bj J$I^  
template < typename T1, typename T2 > t.>vLzrU  
  struct result_2 >b |l6 #%  
  { 1DGVAIcD  
  typedef T1 & result; ~/h P6*  
} ; Ni GK| Z   
template < typename T > 1z$;>+g<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const >0SF79-RE  
  { yU*j{>%RsK  
  return (T & )r; lyx p:  
} *Rj>// A  
template < typename T1, typename T2 > z8mR< q%`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const d"nE+pgE  
  { O.1Z3~r-N  
  return (T1 & )r1; w-|i8%X  
} ?4_^}B9  
} ; |jaUVE_2[  
l<{]%=Qg  
template <> ^C@uP9g  
class holder < 2 > L$@^EENS  
  { 6$b"tdP  
public : p(~>u'c  
template < typename T > +8Zt<snG  
  struct result_1 q=}Lm;r  
  { j 46f Q  
  typedef T & result; ?ae:9ZcH  
} ; ZQnJTS+Rd  
template < typename T1, typename T2 > 2anx]QV4  
  struct result_2 V4 Pf?g  
  { ((Ec:(:c  
  typedef T2 & result; rFn;z}J2  
} ; gV!Eotq  
template < typename T > mhp5}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const kte Dh7  
  { l@<^V N@  
  return (T & )r; E[6JHBE*r  
} /%rbXrR4w  
template < typename T1, typename T2 > g^ ^%4Y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const fh )QX  
  { IJ o`O  
  return (T2 & )r2; )"jG)c^1*  
} }vxb, [#  
} ; hX 9.%-@sR  
0:h;ots'  
RoLUPy9U  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 7J,W#Ql)5  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: {{[).o/  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ^QB/{9#  
|RwD]2H  
return l(i, j) = r(i, j); CjOaw$s  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) B8|=P&L7N  
o]}b#U8S  
  return ( int & )i; pt(GpbtWK  
  return ( int & )j; ()(@Qcc  
最后执行i = j; b UAjt>+  
可见,参数被正确的选择了。 Xe*@`&nv@  
L1Fn;nR  
omECes)  
I4  Tc&b  
JQsS=m7Et  
八. 中期总结 u$&7fmZ  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: +sE81B  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Gc4N)oq)}b  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Rh9>iA@fd  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 9 o-T#~i  
A,lcR:@w  
@p|[7'  
23pHB |X  
`\q4z-<-  
f>waF u-  
九. 简化 Zj~tUCc  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 1 < <`T%&  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 0d`s(b54;O  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: d~S.PRg=  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 =NF},j"  
  +-*/&|^等 ?_m;~>C  
2. 返回引用。 '8i np[_  
  =,各种复合赋值等 A7+eWg{  
3. 返回固定类型。 tV*g1)'zX  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) AvEJX0"\df  
4. 原样返回。 (LTm!"Q  
  operator, g}$]K! F  
5. 返回解引用的类型。 8\. #  
  operator*(单目) x~j%  
6. 返回地址。 4eBM/i  
  operator&(单目) c(ZkK  
7. 下表访问返回类型。 bX|Z||img  
  operator[] XdLB1H  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 lp!@uoN^T  
  operator<<和operator>> #2_phm'  
G:c)e ,pD  
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。 {G%`K,T  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: cEve70MV  
-7'>Rw  
template < typename Left > s#)fnNQ ,  
struct value_return ,U],Wu)  
  { *1ku2e]z  
template < typename T > 6}n_r}kNR  
  struct result_1 R\A5f\L9  
  {  #XQEfa  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; }4#%0x`w  
} ; KNQX\-=  
4}W*,&_  
template < typename T1, typename T2 > 3 5B0L.R  
  struct result_2 g>/,},jv[x  
  { ^Ml)g=Fq  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Rl.3p<sX  
} ; +QtK "5M  
} ; 'F5&f9 A  
rzLpVpTaz  
X*]uLgbl  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ;pBSGr 9  
*-3K],^a  
下面我们来剥离functor中的operator() yJppPIW^  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ~>k<I:BtrT  
< :<E~anH  
return l(t) op r(t) (O\5gAx  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) X4Q ?]{  
return op l(t) ;} Ty b  
return op l(t1, t2) HP:ee+n  
return l(t) op P`@d8 %*;  
return l(t1, t2) op iNe;h|  
return l(t)[r(t)]  pzg|?U  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] :JV= Kt  
Ldf<  
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: =v:vc~G6  
单目: return f(l(t), r(t)); :~~}|Eu  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); pTprU)sa7  
双目: return f(l(t)); CDK0 $W n  
return f(l(t1, t2)); -ce N}Cb3  
下面就是f的实现,以operator/为例 O7g ?x3  
X#Y0g`muW  
struct meta_divide ~ZweP$l  
  { /$|C s  
template < typename T1, typename T2 > =$X5O&E3'  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) z4HIDb  
  { |j^^ *z@  
  return t1 / t2; *Cz>r}W  
} o:.={)rX  
} ; g"EvMv&  
|cEJRs@B  
这个工作可以让宏来做: -Ds}kdxw  
0BMKwZg  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ xdFm-_\-  
template < typename T1, typename T2 > \ )D{L<.i_  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 6NPCp/  
以后可以直接用 B5GT^DaT  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) FIL?nkYEO  
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 ,|D_? D)U  
(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。。。) Iojyku\W.  
4/;hA z  
-*~ = 4m<  
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 lr'h  
|_"JyGR2  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > cY8X A6  
class unary_op : public Rettype {F6>XuS=u  
  { ;IZ*o<_  
    Left l; n+QUT   
public : ##+|zka!U  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Ls< ";QJc  
O-J;iX}  
template < typename T > 7I;xRo|  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ajC'C!"^Ty  
      { 9>yLSM,!rS  
      return FuncType::execute(l(t)); ~P8 6=Vw  
    } 6i|5`ZO  
Veo*-sl  
    template < typename T1, typename T2 > i8iv{e2  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %sxLxx_x!  
      { 'n4Ro|kA  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); W; yNg  
    } Yv<' QC  
} ; =lT~  
a~ q_2S]h  
Y)#x(s?t  
同样还可以申明一个binary_op `B6*wE-|  
QZ?#ixvJ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 2;Vss<hR4A  
class binary_op : public Rettype 5.m&93P  
  { Ne<={u%  
    Left l; Z6s-n$dSm  
Right r; BIGln`;,f  
public : mN^w?R41m  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Loz5[L  
`_%U K=m  
template < typename T > sB!#`kh  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !%MI9Ok  
      { TL&`Ywy  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); <A|X4;  
    } W*J_PL9j  
?tzJ7PJ~B  
    template < typename T1, typename T2 > O[}{$NXw  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A*+pGQ  
      { LGnb"ZN  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); #1Zqq([@  
    } [|iWLPO1&k  
} ; R[_Q}W'HG  
g)?Ol  
 +kA>^  
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 /{1sU}k-  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 (rKyX:Vsy  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) sX8d8d`}  
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。 OlU')0Y  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! cp1-eR_&  
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。。。 ~[8n+p+&X  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 @!p bR(8  
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) 0gRj3al(  
下面是修改过的unary_op 7gWT[  
G)|Xj70  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Zv]'9,cbk  
class unary_op Borr  
  { 7eNLs  
Left l; zH"a>+st=  
  VSx9aVPkC  
public : gB _/(  
]& 8c 45c  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} zA%YaekJ  
^fiJxU  
template < typename T > _0cCTQE  
  struct result_1 ]z5kYU&  
  { q t(+X  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; *S xDwN  
} ; t1JU_P  
L@5sY0 M  
template < typename T1, typename T2 > p< Y-b,&  
  struct result_2 M)F_$ ICE-  
  { #fYRsVQ  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; g6 H}a  
} ; a8WWFAC[  
! k[JP+;  
template < typename T1, typename T2 > `uKsFX M  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const '[Sm w'n6-  
  { F9} zt 9  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); nt&"? /s  
} h;+{0a  
#<LJns\t   
template < typename T > tk)J E^'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const C66 9:%  
  { eMV{rFmT  
  return OpClass::execute(lt(t));  Vp7d  
} qzj.N$9]  
J$W4AT  
} ; o)bKs>` U  
gSa!zQN6  
<{+U- ^rzR  
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 V3% >TNp  
好啦,现在才真正完美了。 *HsA.W~2W  
现在在picker里面就可以这么添加了: ~.tl7wKkR/  
zviTGhA  
template < typename Right > NXk~o!D  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const {Rdh4ZKh  
  { ~<.{z]*O  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); d5>EvK U  
} Q>q-6/|UX  
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。 <vE|QxpR  
uHsLlfTn  
o}&{Y2!x  
nC%<BatQ  
b^STegz  
十. bind p"FWAC!  
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。 i&1rf|  
先来分析一下一段例子 cyLl,OA  
EJP]E)  
K5rra%a-7  
int foo( int x, int y) { return x - y;} i)]f0F  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 T, +=ka$  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ny%$BQM=  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 it-]-=mqb  
我们来写个简单的。 VP~(;H5%  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: C;5`G *e  
对于函数对象类的版本: 33 S CHQ  
Q5hOVD%  
template < typename Func > z9:yt5ar  
struct functor_trait QI'-I\Co  
  { _R(9O?;q  
typedef typename Func::result_type result_type; aZ|?i }  
} ; E]v]fy"  
对于无参数函数的版本: ubZJUm  
c^O&A\+;  
template < typename Ret > Y]_$+Si:NK  
struct functor_trait < Ret ( * )() > D66NF;7q  
  { d&+0JI<  
typedef Ret result_type; JQ;.+5 N<K  
} ; 1l/t|M^I  
对于单参数函数的版本: Z ^}[CQ&Am  
(/0dtJ  
template < typename Ret, typename V1 > xFekSH7[F  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > \>>P%EU,  
  { S8B?uU  
typedef Ret result_type; FrUqfTi+W  
} ; |d z2Drc  
对于双参数函数的版本: kh{3s:RQfC  
98)C 7N'  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > xmEom  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Y+o\?|q-E  
  { Gov.;hy  
typedef Ret result_type; qo$ls\[X  
} ; yoJ.[M4q  
等等。。。 Q-!gO  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy hkyO_ns  
9J~\.:jH-  
template < typename Func >  }JWkV1  
struct func_return o$Ylqb#  
  { 9pPLOXr ,  
template < typename T > /Wcx%P  
  struct result_1 n*Dn{ 7v#z  
  { 'l`prp3  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; O@ H.k<zn  
} ; 6bc\ )n`  
@D !*@M6  
template < typename T1, typename T2 > \gkhSL q  
  struct result_2 x@QNMK.7  
  { a|= ^   
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; vG.KSA  
} ;  BdiV  
} ; !V(r p80  
s*_fRf:  
1og+(m`BL  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 G&Dl($  
5 2 Qr  
template < typename Func, typename aPicker > (hdu+^Qj=  
class binder_1 SASLeGaV  
  { jI0gf&v8  
Func fn; c|`$ h  
aPicker pk; }IZw6KiN  
public : *Ow2,{Nn  
79c M _O  
template < typename T > Ncsh{.  
  struct result_1 ;9WUt,R  
  { R|'W#"{@  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Vs{\ YfF  
} ; 8PH4v\tJEK  
mNacLkh[  
template < typename T1, typename T2 > {:("oK6w  
  struct result_2 QRK\74'uY  
  { oQ,<Yx%E3  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; v*qbzW`  
} ; -aVC`  
ZZZ9C#hK^9  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} b=xn(HE8|  
$ ,]U~7S  
template < typename T > kE .4 #  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @v ^j<B  
  { }mK,Bi?bj  
  return fn(pk(t)); ^g|cRI_"  
} s[y.gR.(  
template < typename T1, typename T2 > ls&H oJ7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {QylNC9  
  { (YYg-@IO  
  return fn(pk(t1, t2)); GVJ||0D  
} ;Su-Y!&%  
} ; ![_0GFbT  
xQDQgvwa  
HnKgD:  
一目了然不是么? jq*`| m;Q  
最后实现bind S} OO)  
2vLun   
72"H#dy%U  
template < typename Func, typename aPicker > ;h+~xxu=X  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) |u^S}"@3sU  
  { :o{,F7(P  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Gj-nT N  
} e%L[bGW'  
;*<R~HJt  
2个以上参数的bind可以同理实现。 uO eal^uS  
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。 vg[3\!8z[  
@-Q l6k  
十一. phoenix -qDqJ62mC  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: znTi_S  
-u'"l(n)~  
for_each(v.begin(), v.end(), 2;WbXc!#!  
( 8$A0q%n  
do_ ls:oC},p*  
[ ^M6lF5  
  cout << _1 <<   " , " nL/]Q'(5  
] 1J/'R37lP  
.while_( -- _1), $8UW^#Bpq  
cout << var( " \n " ) kt)Et  
) +sjzT[ Dn  
); "QNQ00[T`>  
w/ rQOHV{  
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: y42 Cg  
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 aMY@**^v  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ~[t#$2d}  
那么我们就照着这个思路来实现吧: `qs}L  
]&]DF Y~n  
A| A#|D  
template < typename Cond, typename Actor > wV==sV  
class do_while C&H'?0Y@  
  { Fy Ih\  
Cond cd; J'|=J   
Actor act; q0VAkVHw4  
public : s$hO/INr  
template < typename T > v { >3)$1  
  struct result_1 JOY&YA$U  
  {  XyE$0i~t  
  typedef int result_type; ^ZQMRNP{r  
} ; Z>g>OPu  
rx2'].  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} |_TI/i>?'  
|*NZ^6`@  
template < typename T > )/>BgXwH  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [M~tH *4"  
  { O%\cRn8m  
  do zvdut ,6<  
    { "4\  
  act(t); 3< ?+Yhq  
  } >bf.T7wy  
  while (cd(t)); mW%8`$rVEO  
  return   0 ; s<F*kLib  
} Zyz#xMmM  
} ; {+WY,%e  
e6j1Fa9  
#Z2 'Y[@.  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). . &j+&  
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。 .5G`Y  
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。 J@I>m N1\  
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。 F&czD;F  
下面就是产生这个functor的类: N,Ma\D+^t  
ErK1j  
-t|/g5.w_  
template < typename Actor > 0d_)C>gcF  
class do_while_actor l5Bm.H_  
  { hbx4[Pf  
Actor act; Cj8&wz}ez  
public : `w:kY9  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 9hIKx:XCg  
Ldz]FB|  
template < typename Cond > WDIin6u-  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; *{w0=J[15  
} ; M<w.q|P  
fYk>LW  
W7!gD  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 '37 {$VHw  
最后,是那个do_ J#Hh4Kc  
H **tMq  
uH9Vj<E$K  
class do_while_invoker O0qG 6a  
  { [G|.  
public : ``WTg4C(Y  
template < typename Actor > '2r  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const <x^$Fu  
  { Z?'CS|u d  
  return do_while_actor < Actor > (act); H:~p5t  
} 9u( pn`e 3  
} do_; 1PwtzH .w  
Hloe7+5UD  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ^}-l["u`  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 cRnDAn#42  
最后来说说怎么处理break和continue KNAvLcg  
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。 dRron_'  
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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