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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda mbkt7. ,P  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 [%bGs1U  
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, E8r6P:5d`  
?j/FYi  
XyN " Jr  
\;~Nj#  
  class filler *w4#D:g  
  { f EL 9J{  
public : Vq]ixag2^  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 4Z%1eOR9V  
} ; cdL]s^z  
rIFW1`N}i  
l%_K$$C  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 7 nnF!9JOv  
<<?32r~  
|D-[M_T5  
|E?r+]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); T}^3Re`i  
kR97 )}Y  
$L0sBW&  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Up?RN%gq  
I?PqWG!O  
P#V!hfM  
^4 $4x  
二. 战前分析 .o`Io[io  
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。 :po6%}hn  
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 hJxL|5Uo  
;@qS#7SRB  
@6~lZgXOV[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ``jNj1t{}  
  /* --------------------------------------------- */ $T3_~7N  
vector < int *> vp( 10 ); wO%lM  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); H@@ 4n%MK  
/* --------------------------------------------- */ ow9a^|@a  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); lj}3TbM  
/* --------------------------------------------- */ 8_4!Ar>2  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ;dUKFdKH}  
  /* --------------------------------------------- */ j3 6Y Iz$a  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); { DP9^hg  
/* --------------------------------------------- */ #fa,}aj  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Hj r'C?[  
^7+;XUyg  
F\+AA  
ZcjLv  
看了之后,我们可以思考一些问题: W !j-/ql  
1._1, _2是什么? (4 ZeyG@  
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。 -(?/95 Y  
2._1 = 1是在做什么? Jfr'OD2$ %  
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。 Lp:VU-S  
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。 ! 1I# L!9  
wJ2cAX;"  
F_:zR,P%#  
三. 动工 VnW6$W?g  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 8%B_nVc  
ben-<3r  
;iX~3[]  
{7m2vv?Z  
template < typename T > *$%~/Q@]  
class assignment 2{=D)aC$f  
  { D%o(HS\E  
T value; -&7? !<f  
public : 2o<*rH  
assignment( const T & v) : value(v) {} w>f.@luO4  
template < typename T2 > ho{%7\  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } }:faHLYT  
} ; dj (&"P  
`Z,WKus  
m   uO.  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 :'wxm3f  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment QEqYqAGzu|  
wnd #J `  
 DlCN  
Vc9Bg2f5  
  class holder aPxSC>p  
  { D+uo gRS61  
public : 7WmLC  
template < typename T > %!Eh9C*  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const (v?@evQ  
  { wwdmz;0S  
  return assignment < T > (t);  m,+PYq  
} 9U<WR*H  
} ; 0(+<uo~6p1  
V z  
,X_3#!y  
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: %52e^,//  
Fu{VO~w  
  static holder _1; !%R):^R8  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 `m(ZX\W]  
19GF%+L ,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 6 DQOar>d  
而不用手动写一个函数对象。 UUWRC1EtI  
4 `l$0m@>  
_Ml?cT/J.O  
Pn^:cr|  
四. 问题分析 aOg9Dqtg)f  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 U>!TM##1QD  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 Y~*p27@fR  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 "Fmq$.$%  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 > )Qq^?U  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 wE1GyN  
]vcT2lr]  
五. 问题1:一致性 PYi<iSr  
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?| ?pJ2"/K   
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ph b ;D  
HHw&BNQG  
struct holder Yl au  
  { oVk!C a  
  // (BH<\&yHE  
  template < typename T > uHquJQ4  
T &   operator ()( const T & r) const %fld<O  
  { R $<{"b  
  return (T & )r; ,.{M1D6'R`  
} .mrv"k\<  
} ; tpzWi W/  
)2EvZn  
这样的话assignment也必须相应改动: %Jl6e}!  
p?Ux1S  
template < typename Left, typename Right > fGj66rMGw  
class assignment s'tXb=!HO  
  { &0* l:uw  
Left l; y /8iEs  
Right r; A#q.)8  
public : 0?FJ ~pu  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} jm&[8ApW  
template < typename T2 > ]D@aMC$#  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } !|VtI$I>x  
} ; ]Y?ZUSCJ  
D{8B;+  
同时,holder的operator=也需要改动: W1o6Sh8v(  
4avkyFj!h  
template < typename T > s!gVY!0  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const c9uu4%KG6<  
  {  1l}Am>}  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); dc emF  
} 8M3DG=D  
4Z{R36 {  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ,?K5/3ss  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 R ^@`]dX$  
6U|"d[  
return l(rhs) = r; #.]W>hN8\  
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。 o|84yT!~  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: =dKk #*  
-H\j-k  
template < typename Tp > "7(@I^'t6  
class constant_t B2BG*xa  
  { 'q/C: Yo  
  const Tp t; &% (1?\~u  
public : ,{"K^  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Kzt:rhiB  
template < typename T > b<r*EY  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 92,@tNQQ}  
  { kot KKs   
  return t; RM%Z"pc Y6  
} =fy.'+  
} ; TgRG6?#^l  
H- WNu+  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 \Ym$to  
下面就可以修改holder的operator=了 C]zgVbu  
Pa; *%7  
template < typename T > _{B2z[G}  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const jt @2S  
  { x)q$.u+  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); !"08TCc<  
} z&qOu8Jh  
KJ-Q$ M  
同时也要修改assignment的operator() u91  
|CS&H2!s  
template < typename T2 > nu|?F\o!  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ,:81DA  
现在代码看起来就很一致了。 =/xXB  
k]TJL9Q  
六. 问题2:链式操作 3U?^49bJ  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 X5tV Xd  
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。 zb9vUxN [  
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。 hB:+_[=Kj.  
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。 Z\?!& &  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct p7*7V.>X  
9FT==>  
template < typename T > brn>FFAwO  
struct result_1 a}Jy o!.  
  { 7w0=i Z>K  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; giN(wPgYP  
} ; uMC0XE|S  
5'0kf7  
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: A_6Dol=J@  
 q,'~=Y5  
template < typename T > %#]/ ]B/4  
struct   ref Ga *  
  { OL&VisJ{75  
typedef T & reference; 6z67%U*8r  
} ;  ~#z b  
template < typename T > r2Q) Q  
struct   ref < T &> k#@)gL  
  { #|e5i9l*B  
typedef T & reference; 9+>%U~U<  
} ; rHtX4;f+><  
7aN oqS+  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: z<<aT  
%x$mAOUv  
template < typename T > ZOzyf/?.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const (b1rd  
  { Fg^zz*e  
  return l(t) = r(t); RKz _GEH)  
} D_cd l^  
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。 odq3@ ziO  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 xWty2/!h  
/^Lo@672  
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 ~_SVQ7P  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: YpbJoHiSH  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 7m 9T'  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 =0mGfT c  
最后的布局是: $Jj0%?;  
                Add k Nw3Qr  
              /   \ ; >>/}Jw\  
            Divide   5 Fd0\T#k  
            /   \  *FoPs  
          _1     3 #9hSo  
似乎一切都解决了?不。 TsZX'Yn  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 +&TcTu#.`  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 kC6s_k  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: C}mWX7<Z.  
x1*@PiO,.  
template < typename Right > - e"XEot~  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const QWxl$%`89<  
Right & rt) const 6NqLo^ "g  
  { k+&1?]   
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); zzBqb\Ky  
} -wV0Nv(V8  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 @-qC".CI  
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。 Tn3f5ka'  
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。 ku=XPmZ.\  
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。 j~Xn\~*n  
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。 j2|!h%{nI  
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? kOuQR$9s  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: Th//uI+  
5Bc)QKh`l|  
template < class Action > mJ5LRpXN  
class picker : public Action 3/hAxd  
  { 4.mbW  
public : ui6B  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Ycx$CU C  
  // all the operator overloaded YPq`su7m9  
} ; OG}D;Ew  
P X<,/6gz  
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。 DWH)<\?  
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: #TSLgV'U  
6.'+y1yS)  
template < typename Right > U!x\oLP  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const f?C !Br}  
  { wbId}!  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); H{T)?J~  
} cBA2;5E  
way-Q7  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > rzqUI*4%  
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。 K\ \U F  
g)iSC?H  
template < typename T >   struct picker_maker .tb~f@xL  
  { br'/>Un"  
typedef picker < constant_t < T >   > result; w,.Hdd6  
} ; ~qT+sc!t  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ~dwl7Qc  
  { jWW2&cBm\  
typedef picker < T > result; Va/ p   
} ; y!^RL,HIL  
:1>R~2  
下面总的结构就有了: Z [5HI;  
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。 F<w/@ .&m  
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"{q  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 EH$wW l^  
至此链式操作完美实现。 {UYqRfgbZ  
6C/D&+4  
()>\D  
七. 问题3 MU&5&)m  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 I>-jKSkwc  
X6<HNLgra  
template < typename T1, typename T2 > }Gz"og*8  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xt"/e-h }  
  { ~ab"q %  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); N]yk<55  
} *<#&ne 8  
1ck2Gxn  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: .+B)@?  
3G8uXB_`}  
template < typename T1, typename T2 > nhCB ])u8l  
struct result_2 8a)EL*LH`  
  { a<gzI  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ,_lwT}*w  
} ; ak;Z;  
xHr  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 3nK'yC  
这个差事就留给了holder自己。 G%kXr$?W  
    sX_^H%fd  
b8v$*{  
template < int Order > IB*%PM TF  
class holder; {2:H`|x  
template <> #t(?8!F  
class holder < 1 > IW BVfN->}  
  { kb7\qH!n  
public : BS|-E6E<  
template < typename T > oG*lU h}  
  struct result_1 tc,7yo\".  
  { wc,y+C#V  
  typedef T & result; :6M0`V;L  
} ; @g=A\2  
template < typename T1, typename T2 > bo -Gh`  
  struct result_2 D@JHi'F  
  { =k/n  
  typedef T1 & result; Xs`:XATb/  
} ; Dk"M8_-_  
template < typename T > F9+d7 Y$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const *r% mqAx(  
  { mmKrmM*1  
  return (T & )r; .$OInh  
} b{dzbmak  
template < typename T1, typename T2 > TwhK>HN  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const F'~/  
  { ' R@<4Ib|  
  return (T1 & )r1; (7wR*vO^  
} =}"hC`3e  
} ; D&^:hs@  
slmxit  
template <> 4*,q 1yK  
class holder < 2 > JZnWzqFw  
  { OLR1/t`V  
public : 7lj-Z~1  
template < typename T > &+^ # `nq  
  struct result_1 T8(wzs  
  { Yptsq@s  
  typedef T & result; Y'HF^jv]R  
} ; %7@H7^s}9  
template < typename T1, typename T2 > i|O7nB@  
  struct result_2 z0UO<Y?9  
  { eJA{]^Zf  
  typedef T2 & result; #<e7 Y0  
} ; ii2Z }qe  
template < typename T > <EUSl|6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const '_<`dzz  
  { _NZHrN  
  return (T & )r; :y %~9=  
} W.R'2R#  
template < typename T1, typename T2 > lG+ltCc$9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const BT1'@qF  
  { iQIw]*h^  
  return (T2 & )r2; Xda<TX@-  
} '9dtIW6E  
} ; W9Lg}[>:)  
!U!E_D.O  
<`*P/V  
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> >。 JT9<kB/07  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: zLqp@\sT  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: %Tb|Yfyr C  
)89jP088V  
return l(i, j) = r(i, j); A m1W<`  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) "poTM[]tZ7  
D` X6'PP  
  return ( int & )i; `4q}D-'TF8  
  return ( int & )j; v`w?QIB]  
最后执行i = j; M\6`2q  
可见,参数被正确的选择了。 $Ig,cTR.b  
@/(7kh +  
j1C.#-P[  
zn!  
z\Y^x 9  
八. 中期总结 E <SE Fn  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: z{0;%E  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 =*}Mymhk(  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 K-C,+eI  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor e:D"_B  
PcHFj+:  
3/=QZ8HA&-  
#/dde9y  
vaOL6=[#:g  
;Hb[gvl   
九. 简化 I?g__u=n~  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 kte.E%.PE  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ] *VF Ws  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: faOWhIG  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 5)5bt q)[  
  +-*/&|^等 f1$mh1J W  
2. 返回引用。 s)8M? |[`I  
  =,各种复合赋值等 n{r#K_  
3. 返回固定类型。 y]_8. 0zM  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) HHTsHb{7  
4. 原样返回。 $2CGRhC  
  operator, @h$0S+?:  
5. 返回解引用的类型。 cloSJmUlQ  
  operator*(单目) tB=D&L3  
6. 返回地址。 Q]5^Eiq8  
  operator&(单目) \g1@A"  
7. 下表访问返回类型。 sg"D;b:X  
  operator[] @dCPa7:>&  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 3t{leuO'  
  operator<<和operator>> 4 6lEJ  
WTYFtZD[yH  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 K[ gWXBP  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: e=z_+gVm  
tq:tY}:4  
template < typename Left > i!$^NIcJ  
struct value_return ~)a ;59<$  
  { LsQ8sFP_"  
template < typename T > |z]2KjF&w-  
  struct result_1 q VdC?A|  
  { YQ@6innT  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; r82o[+$u0K  
} ; lJzy)ne  
_6UAeZ*M  
template < typename T1, typename T2 > 71"JL",  
  struct result_2 WmjzKCl  
  { 8{<[fZyC  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 9N D+w6"  
} ; `$sY^EX  
} ; nlebFDb7  
JD{MdhhV  
"x|NG,<[9  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 99Yo1Q 0  
iE^a%|?}  
下面我们来剥离functor中的operator() \}x'>6zr2  
首先operator里面的代码全是下面的形式: "8muMa8Q%  
VHT@s7u0"  
return l(t) op r(t) Lcs{OW,  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) K>cz63}S  
return op l(t) h [IYA1/y  
return op l(t1, t2) |^PLZ>  
return l(t) op ?S&w0}R  
return l(t1, t2) op p=~h|(M|  
return l(t)[r(t)] 3U~lI&  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] q#(/*AoU  
XJ h:U0  
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: 9S1Ti6A  
单目: return f(l(t), r(t)); j:e^7|.   
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); u.kYp  
双目: return f(l(t)); &oeN#5Es8C  
return f(l(t1, t2)); <m>l-]  
下面就是f的实现,以operator/为例 27a* H1iQ  
e*P=2*]M  
struct meta_divide t{X?PF\>o  
  { P*SCHe'  
template < typename T1, typename T2 > >I d!I  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 9PKoNd^e  
  { t[?a @S~6  
  return t1 / t2; [X }@Ct6  
} G;Wkm|  
} ; ]<q}WjXD'  
7rdw`  
这个工作可以让宏来做:  L%WME8PB  
NuD[-;N]  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ e?!L}^f6X  
template < typename T1, typename T2 > \ SH vaV[C  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; wHt J_Y  
以后可以直接用 ;v1NL@w*  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) /bmXDDYH4  
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 v]:+` dV  
(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。。。) ^`rpf\GX(  
PEW4J{(W  
`*NO_ K  
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 4bi NGl~  
e"fN~`NhY  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 382*  
class unary_op : public Rettype %AG1oWWc>.  
  { '%SR.JL  
    Left l; FjZc#\^9  
public : 5{13 V*<  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} D0 /DI  
iiX\it$s  
template < typename T > &|.hkR2k  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const OJP5k/U$  
      { i<T P:  
      return FuncType::execute(l(t)); MzQ\rg_B7  
    } (#!] fF"!x  
qKdS7SoS  
    template < typename T1, typename T2 > C$<"w,  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u5w&X8x  
      { y=AsgJ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); =&A!C"qK4[  
    } bLgL0}=n  
} ; (j' {~FB  
E6Q]A~  
{p`mfEE (  
同样还可以申明一个binary_op {O^TurbTFA  
p%q.*trUb9  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Al7<s  
class binary_op : public Rettype mZ~qG5@/F  
  { 7}be>(  
    Left l; z % x7fe  
Right r; D ]OD.  
public : qib 7Z]j  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} <B6[i*&  
EgTFwEj  
template < typename T > X8/Tl \c  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const OAv>g pw  
      { vUNisVA  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); pDu{e>S|:  
    } +TC1nkX  
?c!:81+\  
    template < typename T1, typename T2 > #HeM,;Xp  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ddsUz1%l  
      { UVB/vqGg  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); .~3kGf":  
    } Q1Ux!$_  
} ; gQ37>  
b1u}fp GF  
[,=d7*b(l  
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 #G_F`&  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 JqEW= 5  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) m0|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。 ]q{ PDZ   
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! [C1 LT2a  
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。。。 #EbGL])F}  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 79ckLd9  
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) e,HMwD  
下面是修改过的unary_op rK7W(D}  
}j46L1T  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > z}ElpT[(;  
class unary_op kbxg_UI;  
  { n@!wp/J,  
Left l; 62[8xn=(%  
  n`(~O O  
public : jd 1jG2=f  
jin db#)bz  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} B5ea(j  
G?`-]FMO  
template < typename T > j!\dn!Xwt  
  struct result_1 nnwJ YEi  
  { 2j&v;dmh<  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; J8?2R^;{  
} ; V1B(|P  
dC.bt|#Oz  
template < typename T1, typename T2 > { p;shs5  
  struct result_2 jk*tL8?i  
  { 0,_b)  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; h}Rx_d  
} ; ?]#OM_,8  
)I`if(fG  
template < typename T1, typename T2 > 9sSN<7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `'i( U7?  
  { ;au*V5a%  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); wN97_Y=`n  
} |a-fE]{7  
]kD"&&HV  
template < typename T > xCXQ<77  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9CJ(Z+;OM  
  { qnChM ;)  
  return OpClass::execute(lt(t)); :@eHX&  
} fE]XWA4U  
N\NyXh$  
} ; 8w_7O> 9  
o.m:3!RW  
a~PK pw2%  
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 eF~dQ4RZ  
好啦,现在才真正完美了。 !m;H@KR{  
现在在picker里面就可以这么添加了: h!gk s-0  
SmhGZ  
template < typename Right > d$t40+v  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const /(hUfYm0  
  { 3BG>Y(v  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); IgIYguQ   
} 6*45Vf  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ,WD X(  
dY(;]sxFr  
B07v^!Z>  
wSEWwU[  
*JX;|S  
十. bind 7fHc[,  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 - +> 1r  
先来分析一下一段例子 t `kui.  
8|6 4R:  
1oiRWRe  
int foo( int x, int y) { return x - y;} P 43P]M2  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 jYRP8 Yi  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 xtfBfA  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 PPkx4S_>  
我们来写个简单的。 - VxDNT}Tr  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: .,0bE  
对于函数对象类的版本: q_kdCO{:df  
,m_WR7!$E  
template < typename Func > 0@I S  
struct functor_trait nUS| sh  
  { #|[ M?3  
typedef typename Func::result_type result_type; \xv;sl$f  
} ; [F!Y%Zp  
对于无参数函数的版本: 1r Ky@9   
]\ !5}L  
template < typename Ret > nKa$1RMO  
struct functor_trait < Ret ( * )() > +N`ua  
  { N@ \&1I`c$  
typedef Ret result_type; LbEM^ D  
} ; br-]fE.be  
对于单参数函数的版本: 8N&+7FK  
VTy9_~q  
template < typename Ret, typename V1 > Q7Iw[=;\  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 6AG`&'"  
  { >NYW{(j  
typedef Ret result_type; 1W7% 1FA  
} ; 2c6g>?  
对于双参数函数的版本: tW WWx~k  
;OqB5qd  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > h/?l4iR*  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 0}!\$"|D  
  { X+UJzR90  
typedef Ret result_type; (aOv#Vor]%  
} ; svxw^ 0~a  
等等。。。 OC-gA}FZ-}  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy I:K"'R^  
vz.>~HBP  
template < typename Func > )W/;=K  
struct func_return i&{DOI%w  
  { okbQ<{9  
template < typename T > 7}M2bH} \K  
  struct result_1 ,eTU/Q>{,&  
  { 1UPC e  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; AGLscf.  
} ; 'Ut7{rZ5  
0 a80 LAK  
template < typename T1, typename T2 > SkmT`*v@  
  struct result_2 +$g}4  
  { ;L']e"G  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; u~A6bK*  
} ; L 4!{h|  
} ; g$b<1:8  
,^uEYT}j  
&mb{.=  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Q ]}Hd-  
#O+),,WS  
template < typename Func, typename aPicker > C=eF.FB;'  
class binder_1 C.FI~Z  
  { zux{S; :?  
Func fn; AvfNwE  
aPicker pk; 4O35 "1  
public : !QvZ<5(  
-3Hy*1A.  
template < typename T > c@893<_  
  struct result_1 Q)IKOt;N]  
  { H '  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; >r !|sC  
} ; =>_\fNy  
))"6ern  
template < typename T1, typename T2 > RS8Hf~0G  
  struct result_2 !O<)\ )|g  
  { b45-:mi!&#  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; iv4H#rJ  
} ; L U={")TdQ  
Ru>MFG  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} v_DedVhe  
2+e}*&iQpp  
template < typename T > .=s&EEF  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "$YJX1u3  
  { a ?)NC  
  return fn(pk(t)); ?`PvL!'  
} ++`0rY%  
template < typename T1, typename T2 > wY[+ZT  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pe 1R(|H  
  { ;EP:o%r  
  return fn(pk(t1, t2)); QC}CRkp  
} R8a3 1&  
} ; ~ v|>xqWV  
M 0U 0;QJ  
YwjKAyLU  
一目了然不是么? Na]:_K5Dp  
最后实现bind ddJe=PUb  
`T5W}p[6  
Ezd_`_@R  
template < typename Func, typename aPicker > paCV!tP  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) j}.\]$J  
  { HMh"}I2n  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); #."-#"0  
} GLeK'0Q@  
Dv5D~on{  
2个以上参数的bind可以同理实现。 KUlp"{a`,K  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 f'EuY17w  
LnH?dy  
十一. phoenix 8c9*\S  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: #W4dkCd(pF  
\o*5  
for_each(v.begin(), v.end(), I 8`VNA&b  
( *zb Nd:i9  
do_ i:Y^{\Z?V  
[ +0nJ  
  cout << _1 <<   " , " g| I6'K!<  
] 5B3G @KR  
.while_( -- _1), N"Zt47(  
cout << var( " \n " ) &8Cu#^3  
) R;uvkg[o  
); R;&AijS8  
_=F=`xu  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: !Qu"BF   
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 5\:^ y'g[  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。  *x@Onj  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Ug>~Rq]  
6t[+pL\b  
RzE_K'M  
template < typename Cond, typename Actor > vWz m @  
class do_while SJb&m-  
  { /R]U}o^/(%  
Cond cd; %Nlt H/I  
Actor act; 1"MhGNynB>  
public : ;K:zmH  
template < typename T > {6|38$Rl  
  struct result_1 pjKWtY@=X  
  { gc_:%ki  
  typedef int result_type; Rr&h!YMb  
} ; %g{X?  
5Dm.K?l;  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} kCWV r  
md)c0Bg8~  
template < typename T > ]7W&JKmA&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +h|`/ &,  
  { Ns>- o  
  do fInb[  
    { 5sj4;w[  
  act(t); AifWf2$S  
  } _hAcJ{Y  
  while (cd(t)); )B"jF>9)[  
  return   0 ; [kVS O  
} PxWT1 !  
} ; KKj a/p  
\ub7`01  
}aa'\8  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). !Q2d(H>  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 \=VtHu92=  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 1gL2ia  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 '.IW.{;$  
下面就是产生这个functor的类: oR)Jznmi}  
b[r8 e  
Q|S.R1L^  
template < typename Actor > 2e+UM$  
class do_while_actor ~ (|5/ p7t  
  { >c1qpk/  
Actor act; ]l_\71  
public : orzZ{87  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} %<\vGqsM  
\ :%(q/v"X  
template < typename Cond > lHN5Dr  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; cvn@/qBq*t  
} ; :KQ~Cb  
b6 cBg  
27eooY1  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ^n*)7K[  
最后,是那个do_ "@e3EX7h  
[<Mx2<8f  
C)[,4wt,  
class do_while_invoker faE t6  
  { (yH'{6g\  
public : F&!6jv  
template < typename Actor > Bd!bg|uO*  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const RD!&LFz/}  
  { dPW#C5dm  
  return do_while_actor < Actor > (act); nHM~  
} pj\u9 L_  
} do_; \\iQEy<i  
]FJjgu<  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? pR*VdC _mY  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 k0OYJ/  
最后来说说怎么处理break和continue |B?cVc0  
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。 L7n D|  
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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