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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda |:9Ir^  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 _E6} XNS  
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, -@L's{J{M  
"]m*816'  
sc8DY!|OYN  
CofH}-  
  class filler ns#~}2"d  
  { NaA+/:  
public : C4{\@v}t  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} y?#9>S >:\  
} ; :Sc8PLT  
-~][0PVL9  
Vf 0fT?/K  
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: C.>  
"#twY|wW  
(a `FS,M  
MCeu0e^)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); l RDxIuTK  
(`6%og#8  
\&iil =H8!  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 2vc\=  
~o@\ n  
e40udLH~x  
JoCA{Fa}  
二. 战前分析 0/\PZX+  
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。 't( }Rq@  
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 rLJ[FqS  
hOPe^e"  
> BNw  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); CE#\Roi x)  
  /* --------------------------------------------- */ cJ(BiL-uF  
vector < int *> vp( 10 ); M XZq  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); f xDj+Q1p  
/* --------------------------------------------- */ 8xF)_UV  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Wp5]Uk  
/* --------------------------------------------- */ B6bOEPQ  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); H`m:X,6}  
  /* --------------------------------------------- */ oYz!O]j;a  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); tAqA^f*{  
/* --------------------------------------------- */ x(PKFn  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 3ai (x1%  
QCOLC2I  
hH%,!tSx  
-J,Q;tj  
看了之后,我们可以思考一些问题: B0oxCc/'sZ  
1._1, _2是什么? <%z@  
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。 1E8H%2$ V  
2._1 = 1是在做什么? S _!hsY  
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。 }:`5,b%Y_  
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。 V+lRi"m?|  
4'SaEsA~  
FY]pv6@  
三. 动工 5Yi Z-CQ>  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: _Vjpw,  
GQN98Y+h  
lhqQ CV  
nr OqH  
template < typename T > k(P3LJcYQ  
class assignment _(C^[:s  
  { QDS0ejhp  
T value; gnt45]@{  
public : (I4y[jnD  
assignment( const T & v) : value(v) {} v f`9*xF  
template < typename T2 > +YTx   
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } &Y1`?1;nw  
} ; uBmxh%]C~  
}A|))Ao|  
Wo{K}  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 0G5'Y;8  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment :pwa{P  
|;P^clS3  
8xgJSk  
'61i2\[lZQ  
  class holder 91u p^   
  { u4YM^* S.  
public : &Yp+k}XU  
template < typename T > Xo Y7/&&  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const @,k7xm$u  
  { R"*R99  
  return assignment < T > (t); -vV'Lw(  
} \c{R <Hh  
} ; BCx!0v?9  
`<^*jB@P  
u_.HPA  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 6xarYh(  
iJ)0Y~  
  static holder _1; ivfXat-  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 #{x5L^v>]  
@l~7 x  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); %M9;I  
而不用手动写一个函数对象。 KmQ^?Ad- C  
LeSHRoD  
lUv=7" [  
lkA^\ +Ct  
四. 问题分析  \~>e_;  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ExCM<$,  
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。 WL l_'2h  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 -es"0wS<u  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 WfG(JJ  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 'wZ_4XjD  
mc ZGg;3  
五. 问题1:一致性 'T7x@a`b)  
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?| dQ9 ah  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 G2]^F Y  
sqpGrW.  
struct holder )11W)G`w  
  { \jyjQ,v)  
  // =&Xdm(  
  template < typename T > 0|XKd24BN  
T &   operator ()( const T & r) const )iU^&@[S  
  { tPU-1by$  
  return (T & )r; Uoj i@  
} _s+c+]bO  
} ; ;W{b $k@g  
9#k0_vDoW  
这样的话assignment也必须相应改动: p@ygne 4  
r`6:Q&&  
template < typename Left, typename Right > 5& !'^!  
class assignment XP-C  
  { |]W2EV ,b  
Left l; #?Mj$ZB  
Right r; b5pMq$UVL  
public : ~Ky4+\6o>  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} !][F  
template < typename T2 > )(m0cP{7  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 7,'kpyCj  
} ; ?NG=8.p  
+=eR%|!@  
同时,holder的operator=也需要改动: 51by  
+Ok%e.\ZM  
template < typename T > 6|!NLwa  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const {38\vX,I(w  
  { XErUS80  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ?Elg?)os  
} V8PLFt;  
n ~,t QV  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 m\vmY  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 h*w6/ZL1  
? \m3~6y  
return l(rhs) = r; @{d\j]Nw  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 <7 )Fh*W@  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: s0C:m  
mR+Jws'  
template < typename Tp > *1A&'T2  
class constant_t a#0;==#  
  { 3fr^ T  
  const Tp t; OgCy4_a[f  
public : wLJ]&puwm  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} p&N#_dmlH  
template < typename T > oyx^a9  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const E m{aM  
  { WE6\dhJ<  
  return t; }Ln@R~[  
} '6-$Xq0^E  
} ; o 3N]`xD'  
\we\0@v  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ?&X6:KJQ  
下面就可以修改holder的operator=了  HpW 42  
SVWIEH0?  
template < typename T > $t/rOo9cV  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 9&Ne+MY^%  
  { d]wD[]  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 86qI   
} PmX2[7  
sL^yB  
同时也要修改assignment的operator() < <Y}~N  
+K~NV?c  
template < typename T2 > TgfrI  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } \Kav w  
现在代码看起来就很一致了。 ^G1%6\We  
Yu3zM79'k  
六. 问题2:链式操作 l7}g^\I  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 K@u&(}  
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:+8J,jW  
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。 gfa[4 z  
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。 `BY&>WY[  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct uQqWew8l+  
Pbu{'y3J  
template < typename T > gTf|^?vd  
struct result_1 oPQtGl p  
  { [xZU!=  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; )R2XU  
} ; $V>yXhTh  
r[txlQI9  
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: ZKpvDH'  
#{J,kcxS  
template < typename T > 5|8^9Oe5  
struct   ref sLL7]m}  
  { I f-_?wZe  
typedef T & reference; T7*wS#z)h  
} ; !#yq@2QX  
template < typename T > ~I=Y{iM  
struct   ref < T &> O(Jj|Z  
  { "3CJUr:Q  
typedef T & reference; ~P*4V]L^  
} ; /t%u"dP"T~  
O9M{  ).  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: +A8j@d#:  
MGpt}|t-  
template < typename T > ;#/@+4@a&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const f3MRD4+-  
  { &&> tf%[  
  return l(t) = r(t); 0(TTw(;  
} !CTxVLl"F  
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。 eU@Cr7@,|  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 iq$$+y,  
,m3e?j@;r  
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 :[l\@>H1tX  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: iBg3mc@OO  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 uQ1@b-e`5  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 u{<"NR h  
最后的布局是: |*5 =_vF  
                Add OhZgcUqQ8  
              /   \ u+m,b76  
            Divide   5 :mppv8bh  
            /   \ -Z-f1.Dm5  
          _1     3 )u%je~Vw  
似乎一切都解决了?不。 ~&dyRt W4  
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。 feM6K!fL`  
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。 ZP\M9Ja  
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: bm~W EX  
=wWpP-J&  
template < typename Right > {Ro2ouQ!V  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 1T&Rc4$Sn7  
Right & rt) const - YqYcer  
  { b}^S.;vNj  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); LpbsYl  
} v X~RP *  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 DTRJ/ @t  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 1Na@|yY  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 ^2D1`,|N  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 "ww|&-W9  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 K)tQ]P  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? "p&Y^]  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: CqMhk  
d[^KL;b?6  
template < class Action > z4%uN |V  
class picker : public Action ipnV$!z  
  { HAzBy\M{  
public : 2j JmE&)7,  
picker( const Action & act) : Action(act) {} s9;#!7ms  
  // all the operator overloaded 6 gL=u-2  
} ; Qj{8?lew  
|~`as(@Ih  
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。 +d}E&=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: kl!wVLE  
O|IG_RL]  
template < typename Right > BF*kb2"GZ6  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const $ i)bq6  
  { ^ 2GHe<Y  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 2,2Z`X  
} C&LBr|  
+Mewo  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > P9Yy9_a|x  
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。 8 ;d$54 b  
{'sY|lou  
template < typename T >   struct picker_maker N[]Hc  
  { j`'`)3f  
typedef picker < constant_t < T >   > result; T3UMCqc=  
} ; zLs|tJOVp  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > : JzI>/  
  { ,j;m!V  
typedef picker < T > result; )UgX3+@  
} ; `+'rib5  
x9/H/'  
下面总的结构就有了: kE>0M9EdH  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 o./.Q9e7  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 FuG4F  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 .;y#  
至此链式操作完美实现。 'FlJpA}  
6=4wp?  
El_wdbbT  
七. 问题3 nkxzk$  
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。 Hgeg@RP Q  
>^q7c8]~g  
template < typename T1, typename T2 > XZ&KR .C,  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +d+@u)6  
  { gTgMqvt  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); F>tQn4  
} h5%<+D<  
X'.qYsS  
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: @2pu^k^  
C*U'~qRK  
template < typename T1, typename T2 > n55Pv3}C  
struct result_2 v(*C%.M)  
  { h~&gIub  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; UDhG :  
} ; {FRAv(,\  
2" |2a@  
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? [b%:.bjY  
这个差事就留给了holder自己。 B\J^=W+`  
    9TF f8'?d  
GRb*EeT  
template < int Order > T2}FYVj?!g  
class holder; =U8a ?0  
template <> ~$' \L  
class holder < 1 > Fc~'TBf,,`  
  { ZX ?yL>4  
public : D3|oOOoG  
template < typename T > QM3,'?ekRH  
  struct result_1 0TfS=scT  
  {  tz#gClo  
  typedef T & result; 4h@Z/G!T3  
} ; /9o!*K  
template < typename T1, typename T2 > o7mZzzP  
  struct result_2 X;<BzA!H  
  { k(zsm"<q  
  typedef T1 & result; ?9l [y  
} ; $0bjKy  
template < typename T > 6KD `oUx  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const -':Y\:W  
  { Hzrtlet  
  return (T & )r; ;a-$D]Db  
} +/#Ei'do  
template < typename T1, typename T2 > >=]'hyn]]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const C6O8RHg  
  { ??n*2s@t  
  return (T1 & )r1; /Q,{?';~  
} W@y J AQ  
} ; qo<&J f  
)o\jJrVDf  
template <> 'V8N  
class holder < 2 > pO8ePc@=D  
  { >iS`pb  
public : Yvn\x ph3  
template < typename T > +C1QY'>I  
  struct result_1 {]"]uT#  
  { Pnd `=%w%]  
  typedef T & result; ;<UWA.  
} ; `ptj?6N-  
template < typename T1, typename T2 > n@ w^ V   
  struct result_2 sA gKg=)  
  { P&Pj>!T5  
  typedef T2 & result; mv5n4mav  
} ; ?"z]A7<Hj  
template < typename T > V5p= mmnA,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const :>p8zG  
  { 3Tn)Z1o  
  return (T & )r; 5 H#W[^s"  
} \rVQQ|l   
template < typename T1, typename T2 > 7' S@3   
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const =)hVn  
  { p7:{^  
  return (T2 & )r2; O?<&+(uMTT  
} _EF&A-kX|u  
} ; Oy 2+b1{  
j5 g# M  
+ >cBVx6  
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> >。 bzdb|I6Z  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 0i8LWX_M  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ^ wY[3"{  
<>m }}^  
return l(i, j) = r(i, j); v)2M1  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 7\ nf:.  
 9CCkqB/  
  return ( int & )i; )5|I_PXB  
  return ( int & )j; ='TE,et@d  
最后执行i = j; 6sa"O89   
可见,参数被正确的选择了。 ~G27;Npy  
8foJI^3  
%*#n d  
;<0LXYL;  
'R&uD~Q  
八. 中期总结 Yq(G;mjM  
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: /m!Cc/Hv  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 )[1)$-Ru  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 bFA!=uvA  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor LN_xq&.  
7Sz?S_N/j  
F @Te@n  
 iD= p\  
>Z1q j>  
&qS[%K )  
九. 简化 4mn&4e  
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。 y>*xVK{D  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 S$2b>#@UJ  
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: K(XN-D/c  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 8u!"#S#>a  
  +-*/&|^等 *m2=/Sh  
2. 返回引用。 *Z_C4Tj  
  =,各种复合赋值等 iMfngIs |  
3. 返回固定类型。 XJ2^MF2BU  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) kh%{C] ".1  
4. 原样返回。 jYiv'6z  
  operator, yjJ5P`j]  
5. 返回解引用的类型。 <L&m4O#|  
  operator*(单目) /x{s5P 3  
6. 返回地址。 Py`N4y ~  
  operator&(单目) P,sjo u^  
7. 下表访问返回类型。 j[Uxa   
  operator[] 7<H |QL&  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 LHJ":^  
  operator<<和operator>> XT;u<aJs  
o!Rd ^  
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。 'Wa,OFd\8  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: si4don  
1".v6caW  
template < typename Left >  jq08=  
struct value_return oA1a/[#  
  { w1;hy"zPsj  
template < typename T > )G7=G+e;  
  struct result_1 :W@#) 1=  
  { ." $  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; jF[ 1za  
} ; U\rh[0  
y,pZTlE  
template < typename T1, typename T2 > N?X~w <  
  struct result_2 1,5E `J  
  { h=_mNG>R)  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; @(C1_  
} ; GElvz'S~  
} ; k<+0o))  
I7^zU3]Ul  
Hi]cxD*`  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 7)%+=@  
67y Tvr@a  
下面我们来剥离functor中的operator() Ngg?@pG0y  
首先operator里面的代码全是下面的形式: !;_H$r0  
`yF`x8  
return l(t) op r(t) !z{-?o/  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) z4E|Ai  
return op l(t) kF>o.uSV  
return op l(t1, t2) {)AMwq  
return l(t) op 4~U'TE @  
return l(t1, t2) op jmg!Ml  
return l(t)[r(t)] !a$ D4(`v  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] mXUYQ 82  
-Z-IF#%  
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: ](F#`zUQ  
单目: return f(l(t), r(t)); 9_sA&2P{uV  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); -+t]15  
双目: return f(l(t)); *%vwM7  
return f(l(t1, t2)); `>o?CIdp  
下面就是f的实现,以operator/为例 {,OS-g  
}h 3K@R   
struct meta_divide `mT$s,:h  
  { s}j1"@  
template < typename T1, typename T2 > 7OW bAu;  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) =+w*gDr  
  { G^"Vo x4  
  return t1 / t2; ]59i>  
} c]B$i*t  
} ; hXGwP4  
/*Qq[C  
这个工作可以让宏来做: XlI!{qj|  
OiDhJ  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 8>/Q1(q0  
template < typename T1, typename T2 > \ #P#-xz  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; b|z g<  
以后可以直接用 Z!0]/mCE8  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) "7>>I D  
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 f&D]anf33  
(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。。。) 8}w6z7e|{  
w:' dhr':  
kF7V.m/~o  
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 mJB2)^33a  
 fI\9\x  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > _7DkS}NJs  
class unary_op : public Rettype m`6Yc:@E  
  { W(RF n`g\  
    Left l; oUQ07z\C  
public : @Mvd'.r<;  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} i ZL2p>  
c"!lwm3b  
template < typename T > |#l=  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z>)][pL  
      { G;3~2^lB\  
      return FuncType::execute(l(t)); zY+Fl~$S  
    } ?[x49Ux,P  
:R):b  
    template < typename T1, typename T2 > .}')f;jH5<  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !se0F.K  
      { [#YE^[*qK  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); H&b3{yOa  
    } kqG0%WtQ  
} ; .yENM[-bQ  
G#Ou[*O'  
#GaxZ  
同样还可以申明一个binary_op |lH;Fq{\  
j'i0*"x  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ZtVAEIZ)  
class binary_op : public Rettype y$hp@m'@C  
  { midsnG+jnf  
    Left l; fx8EB8A7K7  
Right r; QCPID:  
public : >s3gqSDR  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} fQ+VT|jzx  
[~D|peM3  
template < typename T > Z['\61  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const M\b")Tu{0  
      { PN+G:Qv  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); hl&-\dc+  
    } g/=K.  
}Vu\(~  
    template < typename T1, typename T2 > 6I_Hd>4  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N?dvuB  
      { {5*|C-WWtG  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); bU 63X={  
    } 0^'B3$>  
} ; 0i[zup  
\bCX=E-  
=rPrPb  
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 Kt>X3m,  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 @&1Wy p  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 9@ $,oM=  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 N^VD=<#T  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! /RLq>#:h**  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 `nR%Cav,U  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 t<:D@J]a  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) #0b&^QL  
下面是修改过的unary_op CGw--`#\  
pO<-.,  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 6)\dBOz  
class unary_op m xw dugr`  
  { "HM{b?N  
Left l; u!N{y,7W)  
  h06ku2Q  
public : =R*Gk4<Y  
v;y0jD#b  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} xa( m5P  
V@=V5bZLs  
template < typename T > %,b X/!  
  struct result_1 &Y@#g9G  
  { 3HyhEVR-#~  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; O\;=V`z-  
} ; !}3,B28  
P];JKE%  
template < typename T1, typename T2 > u%O-;>J  
  struct result_2 ]Pn !nSg  
  { f7}"lG]q  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; P4 ul[zZ  
} ; ,gnQa  
LE?u`i,e=+  
template < typename T1, typename T2 > !a1i Un9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const VS?@y/\In  
  { ]6tkEyuq  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); t qOi x/  
} Ccfwax+  
~!%0Z9>ap  
template < typename T > xSpC'"   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const k7_I$ <YDj  
  { Z#`0txCF  
  return OpClass::execute(lt(t)); SP 2 8  
} -7'#2P<)  
c)C5KaiPG  
} ; IN^9uL]B  
4lc)&  
KGZ?b2N?Va  
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 8dT'xuch  
好啦,现在才真正完美了。 :s8A:mx  
现在在picker里面就可以这么添加了: Wf02$c0#K  
yt.c5> B^  
template < typename Right > {g/wY%u=  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const dGH_ z8  
  { 1TqF6`;+  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 0rMqWP  
} .")b?#K  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 PB~_I=  
&yH#s 8^8  
2]jPv0u  
>L2*CV3p  
<D/al9  
十. bind D#sf i,O  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ].DY"  
先来分析一下一段例子 '\p;y7N  
SqB/4P   
m>Ux`Gp+  
int foo( int x, int y) { return x - y;} {ctwo X[;  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 .+#Lx;})  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 F1|zXg)  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 {K aN,td9  
我们来写个简单的。 d O A%F$Mk  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: _[E\=  
对于函数对象类的版本: xi {|  
}F{=#Kqn^  
template < typename Func > O OlTrLL  
struct functor_trait +!&$SNLh(  
  { :B#EqeI  
typedef typename Func::result_type result_type; M1=_^f=&.  
} ; zi!#\ s^  
对于无参数函数的版本: t/:w1rw  
O4+F^+qN  
template < typename Ret > <GWR7rUH  
struct functor_trait < Ret ( * )() > P!+v:'P5f  
  { okBE|g  
typedef Ret result_type; 6zYaA  
} ; 'tWAuI  
对于单参数函数的版本: cqQRU  
nlfPg-78B+  
template < typename Ret, typename V1 > H/i<_LP  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > k8&FDz  
  { RebTg1vGu  
typedef Ret result_type; z}5<$K_U  
} ; 1k>naf~O  
对于双参数函数的版本: 8$ DwpJ  
\RE c8nsLy  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > SMq9j,k  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > _^; ;i4VZ  
  { Yn 1?#%%  
typedef Ret result_type; GoeIjuELR  
} ; a>b8- j=J  
等等。。。 w`#fH  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy {,f[r*{Y  
lwsbm D  
template < typename Func > ]C)|+`XE@  
struct func_return 3i(Jon/p  
  { iBHw[X,b  
template < typename T > :`zV [A:D  
  struct result_1 X8b#[40:  
  { 5Bd(>'ig_  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; N*1  
} ; G;2[  
FQ##397  
template < typename T1, typename T2 > !w=,p.?V=  
  struct result_2 6 6dTs,C  
  { =~",/I?  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; V2QW\2@$  
} ; [|z'"Gk{  
} ; _FFv#R*4  
]-EN/V  
]+lF=kkc %  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 \4@a  
'RQiLUF  
template < typename Func, typename aPicker > Loc8eToZ  
class binder_1 +I.v!P!^  
  { R_9 o!s TZ  
Func fn; LT& /0  
aPicker pk; uH] m]t  
public : XC}1_VWs  
:3gFHBFDj  
template < typename T > (k#t }B[  
  struct result_1 * 2%oZX F  
  { [U']kt  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; bQpoXs0w;  
} ; #8&#E?^d  
/=- h:0{M  
template < typename T1, typename T2 > 8'% +G  
  struct result_2 "Y(%oJS]D  
  { ]]3Q*bq4  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; q!@c_o  
} ; D zE E:&*=  
i2U/RXu  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} }M="oN~w  
YZ{;%&rB  
template < typename T > d>~`j8,B  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v'$ykZ!Z  
  { r.Lx%LZ\^  
  return fn(pk(t)); sHF%=Vu  
} '1lx{U zD  
template < typename T1, typename T2 > ) _ #T c  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |/t K-c6J  
  { JQr36U  
  return fn(pk(t1, t2)); ]ci RiMkT(  
} @NBXyC8,Z  
} ; W -3w7^  
gi '^qi2  
Yr:>icz|  
一目了然不是么? qm~Kw!kV  
最后实现bind " _mmR M  
8@Q"YA 3d+  
}0krSzcn#,  
template < typename Func, typename aPicker > EtPgzw[#c9  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) =$[W,+X6f  
  { (s.o  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); br10ptEx  
} pM,#wYL  
zcZ^s v>  
2个以上参数的bind可以同理实现。 z{AM2Z  
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。 "^!j5fZ  
jw/ wcP  
十一. phoenix J511AoQ{R  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: x[Hhj'  
;Xz(B4N~o  
for_each(v.begin(), v.end(), W0+u)gDDz  
( %jpH:-8'2  
do_ Z#%}K Z  
[ "rL"K  
  cout << _1 <<   " , " Sw/J+FO2  
] A<]&JbIt  
.while_( -- _1), j`Tm\!q  
cout << var( " \n " ) #dL5x{gV=  
) uTxX`vH@!  
); s-fKh`  
PZ~`O  
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: EC0zH#N  
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 n&3iz05}  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 e3G7K8  
那么我们就照着这个思路来实现吧: u87=q^$  
]Pz|Oi+]  
Z+OAs0}mV  
template < typename Cond, typename Actor > T<! \B]  
class do_while 3{6ps : w  
  { o$*bm6o  
Cond cd; Q=dw 6  
Actor act; Au~+Zz|mQ  
public : A3m{jbh  
template < typename T > q|?`Gsr  
  struct result_1 8|fLe\"  
  { D<lQoO+  
  typedef int result_type; Cln^1N0  
} ; <aD'$(N5  
jt0H5-x  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} pW`ntE#L  
xzuPie\  
template < typename T > &E} I  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ka[Sm|-q  
  { 0-6:AHix  
  do SjFF=ib  
    { qQwJJjf  
  act(t); MHC.k=  
  } B:B0p+$I  
  while (cd(t)); nD^{Q[E6=  
  return   0 ; ]t8{)r  
} JI28O8  
} ; $1:}(nO,  
9[6G8;<D&  
_Ac/ir[,:  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). WK/b=p|#o  
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。 7*R{u*/e  
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。 DKe6?PG  
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。 aUsul'e;M  
下面就是产生这个functor的类: 7O;BS}Lv=  
[i2A{(x  
V,99N'o~x  
template < typename Actor > ;P 0,60  
class do_while_actor yaCd4KP  
  { l"2^S6vU  
Actor act; R (+h)#![  
public : =vB]*?;9  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 3t J=d'U  
!y[}|  
template < typename Cond > z(8)1#(n7  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; h0'8NvalQ  
} ; dm/-}  
[flu |v  
^T uP=q5?  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 G~b`O20N  
最后,是那个do_ bW,BhUb,|  
E#IiyZ  
N>W;0u!  
class do_while_invoker 4i ~eTb  
  { #`fi2K&]j  
public : 0:7v/S!:  
template < typename Actor > ]j%*"V  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const DctX9U(  
  { x9FLr}e  
  return do_while_actor < Actor > (act); /h.:br?M#P  
} ~Hp#6+  
} do_; A)O_es 2  
M6o xtt4  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ^+.+I cH  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 C}M0XW  
最后来说说怎么处理break和continue hlSB7D"d  
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。 (r#5O9|S  
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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