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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 8sGaq [  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 :;u?TFCRx  
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, k\`~v$R3  
YQ#o3 sjs  
sQ>L3F;A`  
~ (/OB w  
  class filler F)^:WWVc#  
  { ?Z[`sm  
public : >{huaN B  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} QocR)aN=+  
} ; ?5MOp  
FCMV1,  
!e0~|8  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: t/L:Y=7w  
AQa;D2B$  
hRKA,u/G  
<u%&@G$F>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 5 Yf T  
1T@#gE["Ic  
o2#_CdU   
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ilpP"B  
M5>cYVG  
t?<pyw $  
tj=l!  
二. 战前分析 wYIlp  
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。 {e'V^l.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 +ZK12D}  
380M &Guh  
cas5  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); I# U"DwM  
  /* --------------------------------------------- */ \>@QJ  
vector < int *> vp( 10 ); c1L0#L/F6"  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); jX8,y  
/* --------------------------------------------- */ `bx}!;{lx  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); z),@YJU"z  
/* --------------------------------------------- */ V'jvI  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 5fqQ;r  
  /* --------------------------------------------- */ "hi)p9 _cR  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); /a:sWmxMT  
/* --------------------------------------------- */ sp'f>F2]  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); d iGkwKj  
236,o {9e  
 8%W(",nd  
! >l)*jN8  
看了之后,我们可以思考一些问题: V$';B=M  
1._1, _2是什么? i r/-zp_  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 MX\v2["FoV  
2._1 = 1是在做什么? zv}3Sl@  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 3}lT"K  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 F vt5vQ  
;+-M+9"?O  
:$J4T;/{  
三. 动工 "{F e  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Oj~4uT&"  
MhXJ /bup  
+#a_Y  
\Q m1+tg  
template < typename T > />,KWHR|:  
class assignment 9yt)9f  
  { PBo;lg`  
T value; qZz?i  
public : ;H;c Sn5uL  
assignment( const T & v) : value(v) {} RAps`)OR?  
template < typename T2 > 0l&#%wmJ,  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } h~R= ?%H[  
} ; a(BEm_l3  
M~jV"OF=  
S%t*!  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 *[SOz)  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment P UJkC  
48 n5Y~YS  
{ *&Wc Os  
y.PsC '  
  class holder 5U!yc7eBI/  
  { n?=d)[]  
public : )J<VDO:_YA  
template < typename T > V+'C71-P  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const DN%b!K:  
  { (o5^@aDr  
  return assignment < T > (t); V0ig#?]  
} S7Tc9"oqV  
} ; @P@j9yR  
,/uVq G  
0 P]+/  
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: v3 q.,I_  
nS5g!GYY,k  
  static holder _1; b|KlWt'  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 xh) h#p.  
n B .?=eUa  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); aI'MVKwMk  
而不用手动写一个函数对象。 )=]u]7p}  
-cL{9r&X  
&}q;,"  
f+xhS,iDR  
四. 问题分析 T4lE-g2%M  
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。 cU  
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?H@HoF  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 e#/SFI0m  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 (n+FEE<  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 @3_[NI%  
&u}]3E'-k  
五. 问题1:一致性 94CHxv  
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?| Q`{2 yU:r  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 z 7 s&7)a  
J% mtlA  
struct holder XJI ff$K  
  { h:3^FV&#  
  // :)eU)r"s4  
  template < typename T > ]aN]Ha  
T &   operator ()( const T & r) const ~( ~ y=M  
  { q0y#Y  
  return (T & )r; Fk*C8  
} KW 78J~u+  
} ; u4QBD5T"  
dum(T  
这样的话assignment也必须相应改动: (l ]_0-Z  
zS<idy F`  
template < typename Left, typename Right > px>g  
class assignment |iLf;8_:  
  { Rxfhk,I  
Left l; .FWi$B';  
Right r; Fd(o8z8Q  
public : /ho7O/aAa  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ;T,`m^@zf  
template < typename T2 > ]r\d 5  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Gj ka %  
} ; ^2 }p%j >  
4Y `=`{Q  
同时,holder的operator=也需要改动: WLkfo6Nw  
=_:Mx'7  
template < typename T > (BG wBL  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const >= VCKN2'j  
  { nSR<(-j!  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); I/`\>Hk  
} *ud/'HR8]  
Y0Bd[  
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。 RJ0:O   
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 k,0lA#>  
.;,` bH0  
return l(rhs) = r; g* DBW,  
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。 NS3qNj  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 1kdQh&~G  
kl[Jt)"4@  
template < typename Tp > oa q!<lI  
class constant_t dm`:']?  
  { l37) Q  
  const Tp t; 5kdh!qy[$,  
public : I\WBPI  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} tuIQiWHbM  
template < typename T > <#>{7" }  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const %Xjg/5G-  
  { ;/s##7qf  
  return t; ]rM HO  
} Q35jJQ$<`  
} ; #y>q)Ph  
$dkkgsw 7  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 jk9/EmV*r  
下面就可以修改holder的operator=了 cOrFe;8-.  
Z.E@aml\  
template < typename T > =?oYEO7  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 3`U^sr:[%  
  { =Eb4Iyz  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); & T&>4I!'M  
} g), t  
,WgEl4  
同时也要修改assignment的operator() qx2M"uFJ  
R Y ";SfYb  
template < typename T2 > S*w;$`Y  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } >4iVVs  
现在代码看起来就很一致了。 9~ r YLR(v  
JK9 J;c#T  
六. 问题2:链式操作 Q8?:L<A  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 dSPye z  
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。 Uf\,U8UB  
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。 1%Su~Z"W>  
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。 |Q*OA  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct HBiUp$(mB  
1|/-Ff"1@  
template < typename T > F|! ib5  
struct result_1 2Mw^EjR  
  { 0*F<tg,+]  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; k@Mt8Ln  
} ; \I+#M-V  
p|RFpn2ygF  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: \wM8I-f!  
rGUu K0L&  
template < typename T > pZV=Co3!I  
struct   ref F*J@OY8i  
  { 8/BWe ;4  
typedef T & reference; owKOH{otf  
} ; h;JO"J@H  
template < typename T > H%G|8,4  
struct   ref < T &> Gzkvj:(V  
  { cTu"Tu\Qw  
typedef T & reference; wNQhg  
} ; 2e| m3  
r31)Ed$  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: $c1xh.  
=.\PG [  
template < typename T > ?*dt JL  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ck\TTNA  
  { M=#'+CF}W  
  return l(t) = r(t); vV*i)`IXe  
} 0.z\YTZ9  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 MNu\=p\Eq  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 s]'EIw}mo  
G' 0JK+=o  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 s~g0VNu Y  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 6`V~cVu  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 d$#DXLA\P  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 g\Akf  
最后的布局是: SK t&BnW  
                Add vNSeNS@jxC  
              /   \ Ee097A?1vj  
            Divide   5 Ck>{7 Gw  
            /   \ |?<^4U8  
          _1     3 f`bRg8v  
似乎一切都解决了?不。 c$b~? Mx  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 {N'<_%cu  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 ~fY\;  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: ,HECHA_"  
a2SXg A  
template < typename Right > :]uz0s`>  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const PS'SIX  
Right & rt) const 1g>>{ y  
  { ++Fv )KY@  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Y^-D'2P]P  
} "/0Vvy_|  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 L7PM am  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 W_RN@O  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 F42?h:y8I  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 ,KFF[z  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 k<QZ_*x}G  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? f?W"^6Df  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 5KC Zg'h  
*_H^]wNJG  
template < class Action > aK?PK }@  
class picker : public Action M~P h/  
  { MwTouEGGgA  
public : P]<15l  
picker( const Action & act) : Action(act) {} DT[WO_=  
  // all the operator overloaded >?|c>HGX  
} ; {VT**o  
; fxrOfb  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 i<-a-Z+^  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 4;V;8a\A  
NEW0dF&)  
template < typename Right > O6$n VpD3  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const t-?#x   
  { w" ,ab j  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); p@[n(?duC.  
} +Y"HbNz  
4MPR  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > k\Z@B!VAq  
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。 FJ{6_=@D  
6ac_AsFK  
template < typename T >   struct picker_maker {ug*  
  { Q3rLCg,;  
typedef picker < constant_t < T >   > result; @j'GcN vs  
} ; wj 15Og?  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > U$ Od)  
  { $/"QYSF  
typedef picker < T > result; v{pW/Fu~  
} ; 04#<qd&ob@  
Tl L\&n.$  
下面总的结构就有了: 7=a=@D[  
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。 4a zqH;i  
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。 y1#*c$ O  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 sGO+O$J  
至此链式操作完美实现。 >oL| nwn  
F!zGk(Pu  
=k##*%  
七. 问题3 {Lugdf'  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 !dOpLUh l  
C=x70Y/  
template < typename T1, typename T2 > k|3hs('y|  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const />2zKF?  
  { 5,9cD`WR^  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); <z8z\4Hz  
} cv-;fd>'  
_*-b0}T   
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: )0zg1z  
gf70 O>E  
template < typename T1, typename T2 > )WsR 8tk  
struct result_2 +2g}wH)l  
  { SXx4^X  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; rm4t  
} ; V(;c#%I2  
DWupLJpk;c  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? +do* C =z  
这个差事就留给了holder自己。 RmJ|g<  
    K6s tkDhb  
=Y*zF>#lP  
template < int Order > 5h6-aQU[  
class holder; \?[m%$A  
template <> i4lB ]k  
class holder < 1 > &n]]OPo  
  { g=jB'h?  
public : '#lc?Y(pJ2  
template < typename T > pER[^LH_)  
  struct result_1 MUUhg  
  { ?N]G;%3/  
  typedef T & result; W/.Wp|C}K3  
} ; 2/ejU,S  
template < typename T1, typename T2 > |y&vMx~t  
  struct result_2 FTu<$`!1L  
  { &Z%'xAOGR  
  typedef T1 & result; *1h@Jb34  
} ; 0u bf]Z  
template < typename T > SK 5__Ix  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const zvwv7JtB  
  { }ISR +./+  
  return (T & )r; qRXHaQi@9  
} F]cc?r312  
template < typename T1, typename T2 > r o8C^d]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const (@Eb+8Zd  
  { 6kO+E5;X  
  return (T1 & )r1; wlpcuz@  
} 0s6eF+bs  
} ; jvhD_L/  
Tsocc5gWZ*  
template <> h9QQ8}g  
class holder < 2 > 7%W@Hr,%F  
  { irMBd8WG  
public : Ct]? /  
template < typename T > /w2NO9Q  
  struct result_1 J9P\D!  
  { .}Hs'co  
  typedef T & result; \zzPsnFIg  
} ; c 6/lfgN  
template < typename T1, typename T2 > l"%WXi"X  
  struct result_2 99~ZZG  
  { QB*n [(?  
  typedef T2 & result; U["IXR#  
} ; j.:f =`xf  
template < typename T > -Fc 9mv(H  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const kfq<M7y  
  { o3HS|  
  return (T & )r; USH>`3  
} +1Pu29B0  
template < typename T1, typename T2 > G$s=P  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const g_?bWm4br  
  { ,irc=0M(  
  return (T2 & )r2; 4"eeEs h  
} u?KG%  
} ; +f,I$&d.V  
r@ba1*y0  
BJjxy0+  
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> >。 Pt7C/ qM/  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 1~vv<`-  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: |T{ZDJ+  
5#::42oE  
return l(i, j) = r(i, j); :AyZe7:(D  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) TSj)XU {W  
\b?O+;5Cj  
  return ( int & )i; XlJ+:st  
  return ( int & )j; 5D>cbzP@  
最后执行i = j; XQcE  ZJ2  
可见,参数被正确的选择了。 'Me(qpsq  
8xHjdQr  
BG+X8t8\  
=6B I[_0  
hroRDD   
八. 中期总结 e)oi3d.wJf  
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: X:W}S/  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 \$ :)Ka  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 cyWDtq  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor m^4Ojik  
EI@ep~  
kv`5"pa7M  
+'UxO'v3]  
t_Ul;HVPS  
+Q!Kj7EU/  
九. 简化 (ewcj\l4*  
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。 IXsOTBM  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 8\[qR_LV  
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: _RX*Ps=  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 D66!C{  
  +-*/&|^等 rm,h\  
2. 返回引用。 `(8RK  
  =,各种复合赋值等 /P*ph0S-  
3. 返回固定类型。 #M92=IH  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) D$SO 6X~  
4. 原样返回。 b<KKF'  
  operator, I# |ib  
5. 返回解引用的类型。 Og kb N`  
  operator*(单目) eb<' >a  
6. 返回地址。 g= s2t"&  
  operator&(单目) X($@E!|  
7. 下表访问返回类型。 !}HT&N8[r  
  operator[] bfA9aT  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 2^&5D,}0  
  operator<<和operator>> Zh_ P  
\>4x7mF!  
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。 p fg>H  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: IeBb#Qedz  
.T}S[`Yx5  
template < typename Left > dNz!2mbO  
struct value_return |R(rb-v  
  { r'u[>uY  
template < typename T > Fi"TY^-E;  
  struct result_1 .vXe}%  
  { 2|LkCu)~,"  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; y#5;wb<1  
} ; t8-LPq  
!_h<w?)  
template < typename T1, typename T2 > JP 8v2) p  
  struct result_2 mC84fss  
  { kk3G~o +  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; S;S_<GX  
} ; JC4Z^/\.  
} ; }C&kzJBEF  
.gd'<l  
ZAMS;e+e  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait F6)/Iiv  
DKqO5e\l8@  
下面我们来剥离functor中的operator() `d:cq.OO  
首先operator里面的代码全是下面的形式: BmFs6{>~c  
n\H.NL)  
return l(t) op r(t) 6-uB[$ko  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) F% K}&3  
return op l(t) 7(KVA1P66  
return op l(t1, t2) "_e /O&-cH  
return l(t) op GZ/vUe  
return l(t1, t2) op h:'wtn@l(  
return l(t)[r(t)] o^~KAB7  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] AN-;*n<'  
@KC;"u'C  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: R8R,!3 N  
单目: return f(l(t), r(t)); <4P"1#nHQ+  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); u\|Ys  
双目: return f(l(t)); 0"$'1g^]7  
return f(l(t1, t2)); /<oBgFMoJ  
下面就是f的实现,以operator/为例 Hsz).u  
'} LAZQ"  
struct meta_divide !Ql&Ls  
  { 9~WjCa*,&  
template < typename T1, typename T2 > yn-TN_/Y,  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) \~'+TW  
  { p*(]8pDC  
  return t1 / t2; V .VV:`S  
} Fs)m;C  
} ; .=4k'99,  
v"G)G)*z  
这个工作可以让宏来做: Tof H =d  
j4.deQ,  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 4';(\42  
template < typename T1, typename T2 > \ bO?Us  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; C\p _  
以后可以直接用 Qz/1^xy  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ' fP`ET5  
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 0CRk&_ht  
(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。。。) ~b.e9FhdA  
S4BU!  
w@ =Uf7  
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 *^P$^lm?S  
t.WWahNyY  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > w"K;e(S  
class unary_op : public Rettype 4E DwZR>./  
  { Qcr-|?5L  
    Left l; lVQy {`Ns  
public : }Ii5[nRN  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 3F6=/  
x(/{]$h  
template < typename T > iSxuor ^;  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const VVyms7 VN  
      { ~!{y3thZ  
      return FuncType::execute(l(t)); ZJ|'$=lR  
    } > H(o=39s  
7cJh^M   
    template < typename T1, typename T2 > w(Hio-l=  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 42mZ.,<  
      { uKocEWB=/F  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); H '(Ky  
    } g}=opw6z  
} ; <rpXhcR  
Qcf5* ]V  
k3B-;%3I;  
同样还可以申明一个binary_op OJF41Z  
L H`z '7&/  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > [Vaw$c-+[y  
class binary_op : public Rettype VDP \E<3"  
  { J#^oUq  
    Left l; R87e"m/C%  
Right r; {)d{:&*K.  
public : b)Px  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} %VD>S  
7xmif YC  
template < typename T > #n8jn#  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9(;I+.;8k  
      { $m-rn'Q  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); h!L6NS_Q,  
    } zU)Ib<$  
$M=W`E[g  
    template < typename T1, typename T2 > {)8!>K%G  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]FLi^}ct  
      { CUR70[pB)  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); {b6$F[e   
    } ^1^mu c[  
} ; r g$2)z1  
+/E yX =  
F};G&  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 =,-&h V  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ]wQ#8}zO  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) BL^8gtdn  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 'sCj|=y2Qc  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! c$>$2[*=  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 pjP R3 r  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 \Y{^Q7!>:8  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) f2"1^M  
下面是修改过的unary_op tM$w0Cj  
Mh+ym]6\(k  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > GDW$R`2  
class unary_op Lh(` 9(tX  
  { cj!Ew}o40D  
Left l; yfd$T}WW6  
  QIMoe'p  
public : &~xzp^&  
2-<i#nA3  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} J~jR`2+r  
%fyah}=  
template < typename T > /bd1Bi  
  struct result_1 LPNJuz  
  { u#l@:p  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 8sG0HI$f+  
} ; rI E m  
2yyJ19Iul  
template < typename T1, typename T2 > ^U`Bj*"2  
  struct result_2 [;F%6MPK^  
  {  0"VL6$  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; }sm PP*  
} ; H^c8r^#  
i.e1?Zk1  
template < typename T1, typename T2 > ; =FSpZ@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d/k70Ybk  
  { dt -=7mz#  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); J AK+v  
} f2JeXsOI  
&ZRriqsQg  
template < typename T >  Nx8~Rn  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~P47:IZf  
  { i@C1}o-/  
  return OpClass::execute(lt(t)); Oz[]]`C1  
}  jx3J$5  
cBO.96ZHE  
} ; &pCNOHi|  
[a<u cJ  
&C.{7ZNt  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 8~=<!(M)m/  
好啦,现在才真正完美了。 'TF5CNX  
现在在picker里面就可以这么添加了: 0 2lI-xHe  
!`rR;5&sT  
template < typename Right > ^rmcyy8;g  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 'V=i;2mB*  
  { :q.g#:1s  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); tR,&|?0  
} i7D)'4gkW  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 <R TAO2  
@nuMl5C-`  
PE IUKlX  
5p.vo"7  
tf VK  
十. bind 0.9%m7.m  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 f8T6(cA  
先来分析一下一段例子 VuOZZ7y  
CBqeO@M  
_%xe:X+ M  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ^4WNP  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 {!lC$SlJ  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 :/c40:[  
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。 ZB)`*z>*  
我们来写个简单的。 k_E Jg;(  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: pQGlg[i2/  
对于函数对象类的版本: f(^? PGO  
4pin\ZS:C  
template < typename Func > 29xm66  
struct functor_trait X#bK.WN$  
  { m+t<<5I[-  
typedef typename Func::result_type result_type; F ka^0  
} ; (9#$za>  
对于无参数函数的版本: *?2aIz"  
&DX&*Xq2  
template < typename Ret > /Ria"lLv  
struct functor_trait < Ret ( * )() > % Rv ;e  
  { e;M#MkP7  
typedef Ret result_type; qSg#:;(O  
} ; J <"=c z$  
对于单参数函数的版本: y_>l'{w3^  
+ [JvpDv%  
template < typename Ret, typename V1 > ^/0c`JG!x  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > AG3iKk??T  
  { "Cj {Z@n  
typedef Ret result_type; &tNnW   
} ; )Vn(J#s  
对于双参数函数的版本:  }de {-  
Yq6e=?-  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > <sALA~p|0  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 7Rba@ cs9  
  { A#yZh\#  
typedef Ret result_type; |6cz r  
} ; eSqKXmH[m  
等等。。。 m W/6FC  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy G`/5=  
kB2]Z}   
template < typename Func > 3 #8bG(  
struct func_return 5^,"Ve|  
  { +N|}6e  
template < typename T > )p$a1\ ~m  
  struct result_1 I@$cw3  
  { '7oWN,-  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; yHXQCWY{8;  
} ; }T)0:DF1,  
]^ e4coC  
template < typename T1, typename T2 > c Y C@@?  
  struct result_2 qG]G0|f  
  { \aEarIX#*  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; AHo4% 5  
} ; ?M}W ;Z  
} ; jkVX>*.|oy  
K&Sz8# +  
Q7!";ol2  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 q =\3jd  
}nsxo5WP  
template < typename Func, typename aPicker > '%W`:K'  
class binder_1 #nD]G#>e  
  { #FZoi:'Q  
Func fn; 4x2 ;@Pd  
aPicker pk; 8\N`2mPt  
public : >FR;Ux~a  
A-&'/IHR"B  
template < typename T > )YtdU(^J$  
  struct result_1 ?;bsg 9  
  { JO3x#1~;_  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; qg`8f?  
} ; 6>X9|w  
5DI&pR1eZ  
template < typename T1, typename T2 > <>Nq ]WqA  
  struct result_2 ?o D]J  
  { 5x2m ]u  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 6EX_IDb  
} ; ;8~tt I  
< Z>p1S  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} nNEIwlj;  
J7RO*.O&Iq  
template < typename T > ![ce=9@t<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~jpdDV&u\  
  { ru#CywK{{;  
  return fn(pk(t)); 7 {n>0@_  
} @V7HxW7RX  
template < typename T1, typename T2 > GyVRe]<>B  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Edp%z"J;C  
  { ,&q Q[i  
  return fn(pk(t1, t2)); "!AbH<M;@  
} %3@a|#g  
} ;  |Ok=aV7  
oIJ.Tv@N(  
< %t$0'  
一目了然不是么? V6CRl&ZKO  
最后实现bind Z8vR/  
0ECQ>Ux:  
67{3/(`x  
template < typename Func, typename aPicker > -s!cZ3  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ng-rvr  
  { VQV%1f  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 'KU)]v  
}  {ch+G~oS  
z~f;5xtI  
2个以上参数的bind可以同理实现。 w vQ.9  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ~stG2^"[  
mC,:.d  
十一. phoenix l2S1?*  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: k0e {c  
P'Gf7sQt7  
for_each(v.begin(), v.end(), DOa%|H'P  
( ukAE7O(W&  
do_ :W6R]y  
[ OngUZMgdb  
  cout << _1 <<   " , " ^rX5C2}G\D  
] }TDoQ]P  
.while_( -- _1), fhp+Ep!0Y  
cout << var( " \n " ) VmbfwHRWb  
) b;~?a#Z}  
); m+LP5S  
+ak<yV1=  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: "/~KB~bB  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor Tg;1;XM%  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 {*NM~yQ  
那么我们就照着这个思路来实现吧: upc-Qvk  
#FwTV@  
h)o5j-M>4  
template < typename Cond, typename Actor > G,,7.%eib=  
class do_while -h`[w:  
  { iYR`|PJi  
Cond cd; 6z3`*B  
Actor act; }[O/u <Z  
public : c) q'" r  
template < typename T > '#ow 9w+^  
  struct result_1 y/\0qQ/  
  { P6 ~& ,a  
  typedef int result_type; 5W4Tp% Lda  
} ; }n;.E&<[  
Pg%k>~i  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 6jpfo'uB$  
+j!$88%Z{  
template < typename T > $Ao iH{f  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const yM`QVO!;  
  { e'MLLC [  
  do OY'6~w9  
    { 37U$9]  
  act(t); .EXxNB]%Y&  
  } "( NJ{J#A  
  while (cd(t)); $?M$^- (e  
  return   0 ; *3s,~<''%  
} #P/}'rdt  
} ; $>6Kn`UX  
SYaL@54  
Nxr%xTD  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). {Hr P;)  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 NB)$l2<d  
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。 0m>?-/uDx  
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。 o7^u@*"F  
下面就是产生这个functor的类: Hr}pO"%  
*;!p#qL  
c[zaYcbl  
template < typename Actor > &$<7]a\dM  
class do_while_actor rd hM#?  
  { K=Y{iHn  
Actor act; ~H\1dCW  
public : =Dc9|WuHN  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} C[2LP$6*/  
1yT\|2ARZ%  
template < typename Cond > I>n2# -8  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; hutdw>  
} ; hY}.2  
~X2 cTG!,  
ov%.+5P  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Y. 1dk  
最后,是那个do_ ^^ +vt8|  
sA1 XtO<&7  
2 i:tPe&  
class do_while_invoker geJO#;  
  { > a"4aYj  
public : b+!I_g4P  
template < typename Actor > ("T8mt[w>  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const gVU&Yl~/^  
  { :!WKD@]  
  return do_while_actor < Actor > (act); -h1FrDBt  
} ~9h/{$  
} do_; ZB5u\NpcW  
v3Xt<I=4y  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? vI1UFD D  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 5nh:S0M6V  
最后来说说怎么处理break和continue -gR }^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。 e,I{+ ^P  
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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