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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda JFewOt3  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ]{ ^'{z$i  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, Y7vUdCj  
b~>kTO  
'guXdX]Gu  
RUco3fZ   
  class filler fqpbsM;M]  
  { 4&N#d;ErC  
public : MkLXMwuQ&  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} P|j|0o,8p  
} ; H{ M7_1T  
)cP &c=  
}$%j}F{  
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: 8L1 vt Yz  
H?oBax:  
+{#65 z  
/]pJ(FFC  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); zbY2gq@?  
*yl?M<28  
N> 7sG(!'"  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 x%_VzqR`  
nwS @r  
G.")Bg  
u:]c  
二. 战前分析 w :nYsuF  
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。 I-Q@v`  
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 amTeT o]Tg  
P aD6||1F  
6C'W  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); {{6D4M|s  
  /* --------------------------------------------- */ Jn7T5$pJ  
vector < int *> vp( 10 ); atiyQuT6Wh  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); )d~{gPr.  
/* --------------------------------------------- */ \+M6R<Qw  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ~ k"r  
/* --------------------------------------------- */ o%yfR.M6$  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); _sqj~|K  
  /* --------------------------------------------- */ ;NMv>1fI  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Bo,>blspw  
/* --------------------------------------------- */ /9pN.E  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); %<)!]8}P*  
&=^YN"=Z  
~U r  
?kIyo  
看了之后,我们可以思考一些问题: oyT`AYa  
1._1, _2是什么? K<rv|bJ  
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。 : E`78  
2._1 = 1是在做什么? $fCKK&Wy  
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。 >^6|^rc  
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。 ;9CbioO  
c>Tf@A og>  
9])Id;+91  
三. 动工 f\;w(_  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: $l $p|  
v<@3&bot  
w/z o  
7{Lp/z%r  
template < typename T > dl.gCiI  
class assignment < z#.J]  
  { S zNZY&8 f  
T value; })+iAxR  
public : 0GlQWRa  
assignment( const T & v) : value(v) {} 7W'&v+\  
template < typename T2 > eQz.N<f"  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ,\?s=D{  
} ; Mkh/+f4  
fig~z=m  
3$?nzKTW\  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 @HzK)%@  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment m@Dra2Cv'@  
D<hX%VJ%M  
R; w$_1  
blLl1Ak  
  class holder Jk v!]C  
  { K ton$%Li  
public : &q&~&j'[  
template < typename T > /d+v4GIB  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const sib/~j  
  { deQ {  
  return assignment < T > (t); r$v \\^?2  
} o|u4C{j  
} ; %"cOX  
Oq$-*N  
CIui9XNU  
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: p$G3<Z&7  
NT2XG& $W>  
  static holder _1; 3ZC@q #R A  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ,Ne9x\F  
(t){o> l  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); !rs }83w!  
而不用手动写一个函数对象。 ]cv/dY#  
nrA 4N1  
T+x / J]A  
W\($LD"X  
四. 问题分析 Yecdw'BW?  
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。 {sxdDl  
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 =CZtjUt  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 #D#kw*c  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 C?k\5AzT  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 amq,^  
<& 3[|Ca  
五. 问题1:一致性 [ #ih o(/  
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?| fN@ZJ~F%j  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 P* i 'uN  
<2oMk#Ng^  
struct holder & kVa*O  
  { Qn|8Ic` *  
  // G)^/#d#&  
  template < typename T > skXzck  
T &   operator ()( const T & r) const {0lu>?<  
  { @-L\c>rqT  
  return (T & )r; q sUBvq  
} FA>.1EI  
} ; n&o"RE 0~0  
t*; KxQ+'?  
这样的话assignment也必须相应改动: &^K(9"  
:Tv>)N  
template < typename Left, typename Right > daP_Kz/2K  
class assignment 7x77s  
  { `\|@w@f|;  
Left l; Nmd{C(^o  
Right r; St(jrZb  
public : $&qLr KJ  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} B|V!=r1%  
template < typename T2 > r\#nBoo(  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ZXL'R |?  
} ; gG@4MXq.  
?w!8;xS8  
同时,holder的operator=也需要改动: ~NPhVlT  
6`iYIXnz  
template < typename T > cHVJ7yAZI  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const `k*;%}X\  
  { `#w#!@s#@  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 2@?X>,  
} (,t[`z  
GRJ6|T$!?$  
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。 VwRZgL  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 E%;$vj'2  
!Y r9N4  
return l(rhs) = r; ,;5%&T  
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。 mn=b&{')e  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: TDbSK&w :s  
 @)0  
template < typename Tp > -9 .lFuI  
class constant_t $j(d`@.DN~  
  { hr&&b3W3p  
  const Tp t; T)%6"rPL3!  
public : livKiX`  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 63%V_B|  
template < typename T > wsQ],ZE  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ,C"6@/:l  
  { }:YL'$:5!  
  return t; j24DL+  
} LLT6*up$  
} ; !'rdHSy  
,Y6]x^W  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 7sQHz.4  
下面就可以修改holder的operator=了 us~cIGm  
rM,f7hm[S*  
template < typename T > '(C+qwdRv  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const AX%}ip[PC  
  { ,52Lm=n  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); T n/Zs|  
} Cse`MP  
?>{u@tYL  
同时也要修改assignment的operator() T@{ab1KV  
Y'm;xA  
template < typename T2 > ]\ !ka/%  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } +6l#hO7h  
现在代码看起来就很一致了。 P_0[spmFU  
)eT>[['fm  
六. 问题2:链式操作 hu} vYA7ZH  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 :j .:t  
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。 tY]?2u%)  
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>YSXh`W`y  
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。 ?;htK_E\*  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct J5F@<vi  
Dn J `]r  
template < typename T > l'_]0%o]  
struct result_1 Nu?A>Q  
  { 7FPSBvU#/  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; &L5 )v\z  
} ; XEbVsw  
Al6%RFt  
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: 3u[8;1}7Q  
 !QvmzuK  
template < typename T > TfkGkVR  
struct   ref P(Rl/eyRM  
  { W|Sab$h  
typedef T & reference; eR>8V8@  
} ; b/qK/O8J  
template < typename T > vdvnwzp!l  
struct   ref < T &> Kr'?h'F  
  { %Vltc4QU  
typedef T & reference; ; U7P{e05  
} ; i.7_i78\"  
h%$^s0w  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: H"^9g3 U  
f OR9N/  
template < typename T > u&c%L0)E&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ?Y -;781  
  { axt;}8  
  return l(t) = r(t); [jlum>K  
} ]NBx5m+y@i  
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。 <yX  u!  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 GRYw_}Aa  
Rvu5#_P  
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 K-\wx5#l/  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: <`=Kt[_BQ  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ~7KH/%Z-  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 wG7>2*(  
最后的布局是: @:PMb Ub  
                Add :x[()J~N  
              /   \ Ri`6X_xU  
            Divide   5 Mb[4_Dc  
            /   \ @$^4Av-  
          _1     3 $.$nv~f  
似乎一切都解决了?不。 5EVypw?]x  
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。 hZ>m:es  
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。 KWjhkRK4]  
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: g9JZ#BgZ  
<EgJm`V  
template < typename Right > {_*G"A 9  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const MG.c`t/w  
Right & rt) const "|dhmV[;  
  { psmDGSm,&  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Or?c21un  
} )V>OND  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 #[x*0K-h  
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。 R\&z3<-S  
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。 #"!ga)a%L  
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。 XI[n!)3  
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。 +:ms`Sr>  
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? }PBL  
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: n!~ $Z/  
f1'X<VA  
template < class Action > 8'zl\:@N  
class picker : public Action 65O 8?I  
  { T6\]*mlr  
public : B@ufrQ#Y.  
picker( const Action & act) : Action(act) {} n.'Ps+G(  
  // all the operator overloaded <Fx%P:d  
} ; CEw%_U@8  
{.e+?V2>_  
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。 sk 8DW  
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: NV(jp'i~  
4t%Lo2v!X%  
template < typename Right > d&|5Rk ~  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const \P":V  
  { IOC$jab@  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); eE .wnn  
} v_U/0 0  
gk?H@b*  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > )l m7ly8a|  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 [) >Yp-n  
ZQ`4'|"  
template < typename T >   struct picker_maker )OFN0'  
  { I!9>"s12  
typedef picker < constant_t < T >   > result; kiyKL:6D|  
} ; ju;OQC~[L]  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   >  gsi2  
  { VE*`J i  
typedef picker < T > result; D'ZUbAh!  
} ; 1GkoE  
GoX<d{  
下面总的结构就有了: jz;{,F  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 NPO!J^^  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 *w ^!\  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 | ~>7_:  
至此链式操作完美实现。  Glx{Zu=  
jZmL7 V  
vNdX  
七. 问题3 Z]2z*XD  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 Oi~Dio_?  
^e_uprZWm  
template < typename T1, typename T2 > aA>!p{/x  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /5epDDP-t5  
  { &Y9%Y/Y  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ume70ap}m  
} IS[q'Cv*  
Uh1UZ r  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 8 ks\-38n1  
^j pQfDe6  
template < typename T1, typename T2 > ER&\2,fZ  
struct result_2 G i(  
  { 6kR3[]:16v  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; YaQ5Z-c  
} ; fo>_*6i74  
fh1-]$z`~  
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? /']`}*d  
这个差事就留给了holder自己。 N(J#<;!yb  
    h;#^?v!+  
?/@XJcm+  
template < int Order > t(.vX  
class holder; I'n}6D.M  
template <> =)iAU/*N  
class holder < 1 > "9*MSsU  
  { e_rEu'[av  
public : /yUKUXi  
template < typename T > /9D mK%d  
  struct result_1 (&V*~OR  
  { t v`c" Pb  
  typedef T & result; z([HGq5  
} ; ,*x/L?.Z!  
template < typename T1, typename T2 > L KZ<\% X  
  struct result_2 %|R]nB  
  { wJgGw5  
  typedef T1 & result; fcohYo5mh  
} ; KNP^k$=)3c  
template < typename T > q/@r#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const H#nJWe_9A  
  { &!'R'{/?X  
  return (T & )r; +zo\#8*0MF  
} jzi^ OI7  
template < typename T1, typename T2 > M#8_Qbvfk  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const JH2-'  
  { ]D2 d=\  
  return (T1 & )r1; fv* $=m  
} p>T  
} ; |x _jpR  
2*n~r  
template <> mpIR: Im  
class holder < 2 > 7fT_]H8  
  { +^rt48${ y  
public : H2+Ijn19E  
template < typename T > K}whqe]j  
  struct result_1 dg0WH_#  
  { E( *CEW.V*  
  typedef T & result; -"2%+S{  
} ; FiXE0ZI$0q  
template < typename T1, typename T2 > YXU2UIY<~  
  struct result_2 bQ0+Y?,+/  
  { !0KN A1w,  
  typedef T2 & result; dg(sRTi{  
} ; ^O"o-3dte  
template < typename T > LTb#1JC  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const THCvcU?X  
  { o6 :]Hvqjr  
  return (T & )r; x IL]Y7HWM  
} b'`C<Rk  
template < typename T1, typename T2 > [ 4PiQyr  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ;_=dB[M  
  { 5'wFZ=>vMt  
  return (T2 & )r2;  N=!k2+  
} )fke;Y0  
} ; es$<Vkbp  
'|&?$g(\h  
+' .o  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 _2}/rwVg  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: OZ<fQf.Gh}  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: iVM% ]\  
 O&dh<  
return l(i, j) = r(i, j); Ff[GR$m  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 7U&<{U<  
1w 9zl}  
  return ( int & )i; Ui"3'OU'  
  return ( int & )j; _Vt CC/  
最后执行i = j; PiNf;b^9  
可见,参数被正确的选择了。 .;:dG  
-x>2Wb~%  
rGQ([e  
d}^hZ8k|  
0\o5+  
八. 中期总结 <M,=( p{  
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: ]L\]Ll;  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 z{U^j:A  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 X;dUlSi  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor [](] "r  
Uee$5a>(  
'W p~8}i@  
5^{).fig  
hx}X=7w  
.DhB4v&  
九. 简化 05YsLNh  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 mk3,ke8  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ebf/cC h  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: gt(!I^LHYc  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 QM=Y}   
  +-*/&|^等 8iUKG  
2. 返回引用。 {jEEAH)  
  =,各种复合赋值等 FBA th !E  
3. 返回固定类型。 G,@ Jo[e  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) kclZ+E  
4. 原样返回。 AaDMX,  
  operator, j<d,7  
5. 返回解引用的类型。 p3cb_  
  operator*(单目) E qt\It9  
6. 返回地址。 F@-8J?Hl:  
  operator&(单目) BvpUcICJ  
7. 下表访问返回类型。 i[ n3ILn  
  operator[] M4L<u,\1s  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 -N1X=4/fg  
  operator<<和operator>> ?#/~ BZR!  
v}uzUY  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 207h$a,  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: n,b6|Y0  
S 0mt8/ M  
template < typename Left > j k/-7/r  
struct value_return >d^DN;p  
  { 0@}:`OynX  
template < typename T > ,o6,(jJU  
  struct result_1 '6f)^DYA'?  
  { ;^so;>F  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; n6#z{,W<3  
} ; zkHyx[L  
B3&ETi5NTU  
template < typename T1, typename T2 > D#d \1g  
  struct result_2 Wf-Pa9  
  { Q6%Pp_$k  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; NxN~"bfh  
} ; )*9,H|2nS  
} ; lQ?_1H~4=  
;% l0Ml>  
_?;74VWA  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait fI-f Gx  
Eyg F,>.4  
下面我们来剥离functor中的operator() v=?/c-J*  
首先operator里面的代码全是下面的形式: wRe2sjM  
Ca#T?HL  
return l(t) op r(t) &*o{-kw  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 8>!-|VSn  
return op l(t) Kq}-)  
return op l(t1, t2) kFQx7m  
return l(t) op E[>A# l53  
return l(t1, t2) op U/>l>J5  
return l(t)[r(t)] W%< z|  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] }n?D#Pk,  
]oyWJ#8  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: >$;,1N $bd  
单目: return f(l(t), r(t)); PS`F  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); \kC'y9k  
双目: return f(l(t)); d(9C7GLC,  
return f(l(t1, t2)); kQO5sX$;  
下面就是f的实现,以operator/为例 QzV%m0  
ZEG~ek=jM  
struct meta_divide hGU 3DKHT  
  { Z>ztFU  
template < typename T1, typename T2 > SBamgc  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) :hDv^D?3  
  { 71,GrUV:  
  return t1 / t2; :Oi}X7\  
} a*!9RQ  
} ; 9Q&]5| x  
6'jgjWEe3&  
这个工作可以让宏来做: 4+F@BxpB  
t9&=; s  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ m%)S <L7 l  
template < typename T1, typename T2 > \ p+^K$w^Cs  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; hCB _g  
以后可以直接用 X@%4N<  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) zTfl#%  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 Bn*QT:SKC  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) N'I9J?e Q  
:qtg`zM/4  
Fuo.8  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 +D M,+{}  
%=i/MFGX  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > YG6Y5j[-X~  
class unary_op : public Rettype HK`r9frn  
  { pzxlh(a9  
    Left l; ,A>cL#Oe  
public : yUg'^SEbLk  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} /F}dC/W  
'F7UnkKO|  
template < typename T > E{[>j'dwc  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `i6q\-12n  
      { 7E R!>l+  
      return FuncType::execute(l(t)); j.KV :zJU  
    } 3SI%>CO}  
MG3xX;  
    template < typename T1, typename T2 > - *xn`DH  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 14p{V} f3  
      { Mqm9i  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Y$FhV~m  
    } gTg[!}_;\N  
} ; {1'M76T  
cEEnR1  
E=qfI>2U&  
同样还可以申明一个binary_op /!W',9ua6  
L}>ts(!q&  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > K#dG'/M|Pb  
class binary_op : public Rettype @mEB=X(-l=  
  { {hx=6"@  
    Left l; j]6YLM@5$  
Right r; gflO0$i  
public : p I@!2c:}  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ,UneS  
q5>!.v   
template < typename T > h{CyYsQ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }\vw>iHPX@  
      { hIwqSKq9  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); #x(3>}  
    } Wfh+D[^  
mxTuwx   
    template < typename T1, typename T2 > 6#kK  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const O,0j+1?  
      { lt#3&@<v  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); cd)}a_9  
    } {$v>3FG  
} ; ?cgb3^R'  
29f4[V X  
/^,/o  
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 4JGU`L:~  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 )D ':bWP  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) h~k+!\  
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。 _j|U>s   
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! HvW6=d(#  
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。。。 '.#3h$d  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 b%e7rY2  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) MG74,D.f  
下面是修改过的unary_op T@Th?  
BU=Ta$#BZ  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > u$+nl~p[&  
class unary_op NzbHg p  
  { MDfC%2Q  
Left l; u{|^5%)  
  QVWUm!  
public : +aRHMH  
X/23 /_~L`  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} &5 R-bYGW  
y_{v&AGmgm  
template < typename T > &(~"OD  
  struct result_1 3 /LW6W|  
  { 6?= ^8  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; t flUy\H>  
} ; 4_o+gG%HaM  
49dN~k=  
template < typename T1, typename T2 > It5n;,n  
  struct result_2 zc!q a"4yM  
  { yz_xWx#9  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ^c:I]_Ww  
} ;  q #X[oVq  
|}<!O@<|  
template < typename T1, typename T2 > .< -~k@ P  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x$6FvgP(  
  { cDh\$7'b  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); D~@lpcI  
} !-q)9K?  
q8 Rep  
template < typename T > fnudy% oo  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Px?0)^"2  
  { fx/If  
  return OpClass::execute(lt(t)); ^Rmrre`uU  
} N1X;&qZDd  
z2OXCZ*/  
} ; 2 m2$jp0  
{)& b6}2h  
avxI%%|  
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 QykHB k  
好啦,现在才真正完美了。 pcPRkYT[ M  
现在在picker里面就可以这么添加了: Is }?:ET  
RH&}'4JE:  
template < typename Right > BmCBC,j<v>  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const qim|=  
  { "oT]_WHqo  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); lsB.>NlU  
} KL8WT6!RZ  
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。 YtY.,H;  
W29GM -,K  
@D@'S:3  
2w /qH4  
c/`Rv{ *'o  
十. bind mv1|oFVW  
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。 Cj# ?Z7}z  
先来分析一下一段例子 ufS0UD8%H  
hPrE  
n16TQe"8  
int foo( int x, int y) { return x - y;} *ZF:LOnU  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 s:Z1 ZAxv  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 mp17d$R-  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 3H,>[&d  
我们来写个简单的。 )-S;j)(+  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: T%1Kh'92  
对于函数对象类的版本: H^8t/h  
|p":s3K"Hy  
template < typename Func > ]d,#PF  
struct functor_trait R!7a;J}  
  { =8x-+u5}rK  
typedef typename Func::result_type result_type; M pLn)  
} ; Tg6nb7@P  
对于无参数函数的版本: zjwo"6c>  
x DX_s:A  
template < typename Ret > L'}^Av_+  
struct functor_trait < Ret ( * )() > mW @Z1Plxs  
  { rcG-V f@  
typedef Ret result_type; [300F=R  
} ; 9XW[NY#)#  
对于单参数函数的版本: fFd"21 >  
a|@1RH>7H  
template < typename Ret, typename V1 > LrnE6 U9  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > D}EH9d  
  { \t]aBT,  
typedef Ret result_type; "'mr0G9X  
} ; _tVrLb7`s  
对于双参数函数的版本: ]=m0@JTbG  
+ZeK,Y+Xy  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 5c3&4,,eR  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > "aeKrMgc6V  
  { mS >I#?  
typedef Ret result_type; ?=\_U  
} ; )\,hc$<=m  
等等。。。 d,%@*v]S  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy KS(Ms*k;'  
Zj2tQ}N  
template < typename Func > }}~ t! /x  
struct func_return z;[Z'_B  
  { 3|.KEJC"  
template < typename T > SLI358]$<  
  struct result_1 e+P|PW  
  { )lB*] n`Z]  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; p?eQN Y  
} ; HZzdelo  
,Y2){8#l  
template < typename T1, typename T2 > +0FmeM&`h_  
  struct result_2 8:4`q 9  
  { h_ J|uu  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; j=TG&#e  
} ; XX'Rv]T  
} ; K iG/XnS  
[[d@P%X&  
qVmG"et'J  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 %#b+ =J  
^tFgkzXm  
template < typename Func, typename aPicker > YM]ZL,8  
class binder_1 ?3Dsz  
  { vCtag]H2@  
Func fn; 6d|%8.q1  
aPicker pk; >,%7bq=T!  
public : H1g"09?h6o  
OX/}j_8E^(  
template < typename T > $)Pmr1==  
  struct result_1 *`.4M)Ym~  
  { LjA>H>8%[  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; h;sdm/  
} ; 7q,M2v;  
~`x<;Ts  
template < typename T1, typename T2 > t= oTU,<  
  struct result_2 gEQevy`T%c  
  { Cn(0ID+3f  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; xT1{O`  
} ; p&ml$N9fd  
v_Y'o _  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} j=,]b6(  
nH]F$'rtA  
template < typename T > za@`,Yq  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const b?FTwjV+#  
  { ZICcZG_y  
  return fn(pk(t)); {,rVA(I@  
} Nm]\0m0p-  
template < typename T1, typename T2 > fr<, LC.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -KG3_kE  
  {  a7UfRG  
  return fn(pk(t1, t2)); )q+9_KU q  
} xkzC+ _A  
} ; bbO1`b-  
N/fH%AtM  
t'0dyQ%u  
一目了然不是么? `[5QouPV  
最后实现bind sj?7}(s  
&Kgl\;}  
Qv@Z#  
template < typename Func, typename aPicker > |%~sU,Y\(  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) .5x+FHu7  
  { /N&)r wc  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Z[{: `  
} 1RF? dv  
*@,>R6)jI  
2个以上参数的bind可以同理实现。 m*S[oy&  
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。 &% \`Lwh  
^.9I[Umua  
十一. phoenix YSE6PG   
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 7!E?(3$#"  
9}2E+  
for_each(v.begin(), v.end(), Qm X(s  
( N yK7TKui  
do_ s~(iB{-  
[ @gZ<!g/vza  
  cout << _1 <<   " , " CS*wvn;.  
] p}'uCT ga  
.while_( -- _1), c{u~=24;%#  
cout << var( " \n " ) EO5k?k[*  
) d?/?VooU  
); !~&vcz0>)9  
R2af>R  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: I bd na9z7  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor O0gLu1*1v  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 iZ3%'~K<3J  
那么我们就照着这个思路来实现吧: kG7q4jFwP  
Z) zWfv}  
~agzp`!M  
template < typename Cond, typename Actor > &&;ol}W  
class do_while ]' F{uDm[  
  { 5Go&+|cvJ  
Cond cd; }bVWV0Aeim  
Actor act; -PSI^%TR#  
public : w8Mi: ;6  
template < typename T > mb\}F9  
  struct result_1 zW_V)U Ne  
  { /i]!=~\qFs  
  typedef int result_type; VzR (O B  
} ; *$Df)iI6  
t1)b26;  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 0UmKS\P  
q1Si*?2W  
template < typename T > s}d1 k  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S3=M k~_&  
  { =;/4j'1}9  
  do ,xew3c'(W  
    { b&;1b<BwD  
  act(t); XK (y ?Y1  
  } l0 H,TT~2  
  while (cd(t)); 3 G?^/nB  
  return   0 ; pH%cbBm  
} Ab <4F 7  
} ; -k p~p e*T  
*@q+A1P7@  
$C UmRi{T  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ,Z;z}{.hq  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 nz|;6?LCLY  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 NW`.RGLI<  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 xP.B,1\X  
下面就是产生这个functor的类: ,x?H]a)  
{g2cm'hD  
IPU'M*|Q  
template < typename Actor > .-;K$'YG  
class do_while_actor 6}.B2f9  
  { Ds$8$1=L=k  
Actor act; \guZc}V]:\  
public : .[hQ#3)W  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} %:n1S]Vr  
6rEt!v #K[  
template < typename Cond > *Rv eR?kO  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; n<p`OKIV3  
} ; hv'~S  
.#uRJo%8  
3,bA&c3  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 oAX-Sg-/$  
最后,是那个do_ ';x .ry  
9x,Aqr$t  
fv !l{  
class do_while_invoker ujZki.x  
  { ,|_ewye  
public : :".:Wd  
template < typename Actor > ObIi$uJX  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const TR,,=3n  
  { J_s?e#s  
  return do_while_actor < Actor > (act); =z]&E 78Y  
} K,[g<7X5  
} do_; 2*Uwp; 0  
O`O{n_o^u  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? aC>r5b#:  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 TRrO-  
最后来说说怎么处理break和continue .9Bimhc6K  
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。 e0HG"z4  
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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