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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ryzz!0l  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 U0'>(FP~2  
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, i(9=` A}  
\1'3--n  
*6~ODiB  
;cl\$TDL  
  class filler _^Lv8a3(O  
  { /5 Wy) -  
public : >*H>'O4  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} LZm6\x  
} ; T^u][I3*  
LtKiJ.j?A  
Dt)\q^bH)  
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: }fnp}L  
7''l\3mIn  
}^WQNdws56  
oK&LYlU  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); an^"_#8DA@  
24"Trg\WK[  
~U`oew  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 WyVFh AuU  
Eq^k @  
k|Vq-w  
/ <WB%O  
二. 战前分析 / ]_T  
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。 y0>asl  
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 'M185wDdAl  
Rk.YnA_J6  
Rkm1fYf  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 6H67$?jMyJ  
  /* --------------------------------------------- */ <jF]SN  
vector < int *> vp( 10 ); $.kP7!`:,  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); yC !`6$  
/* --------------------------------------------- */ wXp A1,i  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); '/U[ ui0{  
/* --------------------------------------------- */ ~n%~ Z|mMF  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Pcut#8?  
  /* --------------------------------------------- */ <y=VDb/  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); /%|JP{   
/* --------------------------------------------- */ r(iT&uz  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); aYr?J Ol  
4>nY't;0  
E%OY7zf`%  
W-q2|NK  
看了之后,我们可以思考一些问题: G$pTTT6#  
1._1, _2是什么? w*<XPBi  
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。 NR-d|`P;  
2._1 = 1是在做什么? ?>5[~rMn  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 $9<q'hf<w  
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。 <uUQ-]QOIh  
yjUZ 40Dq  
90> (`pI=  
三. 动工 `rsPIOu  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Mg;%];2Nt  
$Z6g/bD`E  
mZ 39 s  
dt(~)*~R  
template < typename T > ;]zV ?9  
class assignment K,e"@G  
  { 0xrr9X<  
T value; QQUeY2}  
public : 3Yf&F([t  
assignment( const T & v) : value(v) {} w2!G"oD  
template < typename T2 > T%~w~stW  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } I&~kwOP  
} ; \Zz"%i  
0 3fCn"  
j_*$ Avy  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 JP`$A  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment _O)xE9t#ru  
/!;oO_U:#  
XlUM~(7+v  
[ qt hn[3  
  class holder s.I%[kada  
  { B.CUk.  
public : \"Z^{Y[,;  
template < typename T > AE`X4q  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const *,<A[XP  
  { vdw5T&Q{{C  
  return assignment < T > (t); z<aBGG  
} tJ[yx_mf  
} ; l+!!S"=8)~  
KBJw7rra  
>p#`%S  
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: %jz]s4u$5j  
0fwmQ'lW(  
  static holder _1; LVKvPi  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 m3W:\LTTp  
Q^X  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); |{ W4JFKJ  
而不用手动写一个函数对象。 ly"Jl8/<  
pgbm2mT9  
0$)s? \  
EdFCaW}""  
四. 问题分析 "%fh`4y3\  
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。 0/K?'&$yvb  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 873$EiyXR  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ]j> W9n?  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 hkV;(Fr&z  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 {hQ0=rv<  
S :)Aj6>6  
五. 问题1:一致性 ]D?//  
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?| n^aSio6  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 xi['knUi2-  
VP0q?lh  
struct holder MmiC%"7wt  
  { wZ6D\I  
  // rk$&sDc/3  
  template < typename T > o V"d%ks  
T &   operator ()( const T & r) const xxjg)rVuy  
  { B1<:nl  
  return (T & )r; D.d(D:  
} ZrY #B8  
} ; I\ e?v`e  
n@5Sp2p  
这样的话assignment也必须相应改动: nOq?Q  
K$v SdpC  
template < typename Left, typename Right > rEz-\jLD~  
class assignment $pW6a %7  
  { iV9wqUkMv  
Left l; j>j Zg<}J  
Right r; J{>9ctN  
public : )9/.K'o,dy  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} p3tu_If  
template < typename T2 > hOYm =r  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ?bFP'.  
} ; k1tJ$}  
od~^''/b  
同时,holder的operator=也需要改动: (Z:(f~;  
8vQGpIa,  
template < typename T > ,n\"zYf ]^  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const >,c$e' h  
  { -7MR2)U  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); wEju`0#;  
} i%BrnjX  
cr GFU?8  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。  1B}q?8n  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Zop3[-  
<Q57}[$*)  
return l(rhs) = r; N:R6 b5 =}  
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。 n(X{|?  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: "FuOWI{in  
-CV_yySc  
template < typename Tp > U -RR>j  
class constant_t  R&oC9<  
  { EQQ/E!N8l  
  const Tp t; b"D? @dGB,  
public : ^RL#(O  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ~K'e}<-G  
template < typename T > feJzX*u  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 9Z?P/ o  
  { 7D'-^#S5  
  return t; /#mq*kNIM6  
} mCM7FFl I  
} ; Q` ?+w+y7  
x"g-okLN  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 &d,chb (  
下面就可以修改holder的operator=了 ~nit~ ;  
`As| MYv  
template < typename T > &[u>^VO8  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const %>,B1nt  
  { F; upb5  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); zzlqj){F  
} jbQ N<`!  
XKp$v']u  
同时也要修改assignment的operator() E`E$ }iLs  
+IS+!K0?)  
template < typename T2 > )-qWcf?   
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } TcB^Sctf  
现在代码看起来就很一致了。 -Iq W@|N  
~bm VpoI  
六. 问题2:链式操作 jM <=>P  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 /"~ D(bw0=  
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。 4Vv~  
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。 u_kcuN\Sq  
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。 ceiUpWMu,  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct +SM&_b  
9gu$vF]9!  
template < typename T > |X}H&wBWo  
struct result_1 j[E8C$lW  
  { [cJQ"G '  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; U2Uf69R  
} ; 7CKpt.Sz6  
cZ8lRVaWW  
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: !WTZ =|  
x" N{5  
template < typename T > | aAu 4   
struct   ref oAnNdo  
  { j@w+>h  
typedef T & reference; 3HtLD5%Q  
} ; :S['hBMN  
template < typename T > ioIOyj  
struct   ref < T &> Drn{ucIs  
  { 7!-3jU@m  
typedef T & reference; kzky{0yKk=  
} ; %:jVx  
2 X];zY  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:  {J aulg  
;HKb  
template < typename T > 5,Q3#f~!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 7z.(pg=  
  { /mdPYV  
  return l(t) = r(t); #F>7@N:5  
} ^*6So3  
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。 }JP0q  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 S\\3?[!p  
8|-j]   
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 oK-T@ &-  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: S%NS7$`a  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 jruXl>T!U  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Lg;b17  
最后的布局是: YN=dLr([<  
                Add [>P9_zID  
              /   \ D]n"`< Ho  
            Divide   5 =)h<" 2  
            /   \ O }ES/<an  
          _1     3 \hlQu{q.  
似乎一切都解决了?不。 ;-aF\}D@n  
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。 /]xu=q2  
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。 $0-}|u]5U  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 7@[HRr  
y_s^dQe  
template < typename Right > /0S2Om h  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const MC 8t"SB  
Right & rt) const 'zRi ;:UHA  
  { %i!=.7o.  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); .Lwp`{F/  
} jY~W*  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 |JUb 1|gi  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 a&sVcsX  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 y v$@i A  
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。 |8QXjzH  
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。 2H,^i,  
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? FW~{io]n  
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: .Mn_T*F  
U<pG P  
template < class Action > pCB^\M%*  
class picker : public Action t K $r_*  
  { BLepCF38  
public : U-U^N7  
picker( const Action & act) : Action(act) {} "7> o"FQ  
  // all the operator overloaded NmH1*w<A  
} ; g6s&nH`Z2  
@Cnn8Y&'  
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。 {OH @z!+d  
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: Moldv x=M  
A`5/u"]*D  
template < typename Right >  (0wQ [(  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const "e3T;M+  
  { i 4}4U  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 31y>/*}  
} x4_xl .  
jfLkp>2E'  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > |D@/4B1P  
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。 fZq_]1(/uP  
gv6}GE  
template < typename T >   struct picker_maker dy }O6  
  { vU4Gw4  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 0mb|JoE(  
} ; zL^`r)H  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Kyr3)1#J  
  { O_E\(So  
typedef picker < T > result; 6~oo.6bA  
} ; a>05Yxw  
{vp|f~}zTw  
下面总的结构就有了: A`#/:O4|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。 )335X wA+  
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。 !nm[ZrS P  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 5W Z9z-6  
至此链式操作完美实现。 nDFF,ge;a#  
Q; V*M  
p{V_}:|=Q  
七. 问题3 71RG1,  
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。 Y:x,pPyl  
X\=m  
template < typename T1, typename T2 > ]-rhc.Gk@1  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ym]12PAU5  
  { EMTAl;P  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 7_=7 ;PQ<  
} nfldj33*  
q2$-U&  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ]_hrYjX;  
>*wF~G*k  
template < typename T1, typename T2 > wU"0@^k]<  
struct result_2 w!5@PJ)~U  
  { D*nNu]|j  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; CnXl 7"  
} ; ,/bSa/x`  
<[oPh(!V  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 5z T~/6-(  
这个差事就留给了holder自己。 51)Q&,Mo#  
    "mk4O4dF  
tM% f#O  
template < int Order > TJ5g? #Wul  
class holder; 7CGxM  
template <> ^zfO=XN  
class holder < 1 > l%f &vOcd  
  { q n6ws  
public : L@&(>  
template < typename T > %k"qpu  
  struct result_1 3IlflXb  
  { rw|;?a0  
  typedef T & result; =JR6-A1>  
} ; 5PRS|R7  
template < typename T1, typename T2 > NCXr$ES{  
  struct result_2 ZaZm$.s n  
  { `Z' h[-2`  
  typedef T1 & result; }|Ao@UvH  
} ; 4t]YHLBS  
template < typename T > _Yms]QEZ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const R.Uwf  
  { W ZAkp|R  
  return (T & )r; /A4^l]H;+3  
} (v@)nv]U  
template < typename T1, typename T2 > zK_+UT  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 82>90e(CH]  
  { iPuX  
  return (T1 & )r1; XMLJ X~  
} \ y^Ho1Fj  
} ; p$:ERI  
k0/S&e,*  
template <> \-h%z%{R  
class holder < 2 > MT3TWWtZ:  
  { Mx]![O.ye  
public : G9|w o)N  
template < typename T > -aV!ZODt  
  struct result_1 A><q-`bw  
  { l$\OSG  
  typedef T & result; P{gGvC,  
} ; B(zcoWQ*B  
template < typename T1, typename T2 > GdlzpBl  
  struct result_2 T`7HQf ;  
  { oRALhaI  
  typedef T2 & result; Z=|NoDZ  
} ; ?6#F9\  
template < typename T > ~CRd0T[^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const PL}c1Ud  
  { W74Y.zQ  
  return (T & )r; }}Kj b  
} P\nz;}nv  
template < typename T1, typename T2 > h;lg^zlTb  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const "{@Q..hxC  
  { ) u(Gf*t  
  return (T2 & )r2; [d3i _^\  
} |n/qJIE6  
} ; !%lcn O  
oLh 2:c  
_[:>!ekx  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 )UoF*vC(  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ib,BYFKEW  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 3$yOv "`  
~ZuFMVR  
return l(i, j) = r(i, j); fp)%Cr  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) [J-uvxD  
knS(\51A  
  return ( int & )i; |Q\O% cb  
  return ( int & )j; VUF$,F9  
最后执行i = j; h't! 1u  
可见,参数被正确的选择了。 4[P]+Z5b+  
<8,,pOb  
qtI42u{  
)/vse5EG+  
Ig{ 3>vB  
八. 中期总结 ToXgl4:kd  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ;J&p17~T9  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 #=81`u  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ]aDU*tk  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ?\.DG`Zxc  
=U- w!uW  
zcrM3`Zh  
#JD:i%  
oj'a%mx  
=mQdM]A)2  
九. 简化 2Vwv#NAV k  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 v&]k8Hc-  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 P =jRof$  
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: :5DL&,,Q3  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ":meys6t#  
  +-*/&|^等 Gkr?M^@K  
2. 返回引用。 }9FAM@x1K&  
  =,各种复合赋值等 iS@+qWo1  
3. 返回固定类型。 H-g CY|W  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) |3SM  
4. 原样返回。 "+{>"_KV  
  operator, 9ZVzIv(   
5. 返回解引用的类型。 >bUxb-8  
  operator*(单目) ,g~Iup  
6. 返回地址。 Kwmtt  
  operator&(单目) F39H@%R  
7. 下表访问返回类型。 921m'WE  
  operator[] IJQ" *;  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 O+w82!<:  
  operator<<和operator>> 5 >c,#*  
W3M1> (  
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。 5B)z}g^h  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: a@ v}j&  
O>tz;RU  
template < typename Left > 3X:)r<  
struct value_return 'Z}3XVZEN  
  { 3 [r9v!l  
template < typename T > f j:q>}V  
  struct result_1 'i;/?'!W6  
  { ,>Yl(=&  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; s,|"s|P  
} ; }v4T&/vt-  
oksAQnQe  
template < typename T1, typename T2 > {^*K@c  
  struct result_2 CBKLct>  
  { );!IGcgF  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; < .knM  
} ; 4T??8J-J  
} ; LM2S%._cj;  
$i9</Es P  
es!>u{8)  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait pybE0]   
#<o=W#[  
下面我们来剥离functor中的operator() X4dxH_@  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ^hRx{A  
8~j1  
return l(t) op r(t) k}hTSL  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) G<W;HMj2  
return op l(t) m'PU0x  
return op l(t1, t2) T8W;Lb9hQ  
return l(t) op _L% =Q ulu  
return l(t1, t2) op pZ)N,O3  
return l(t)[r(t)] FByA4VxB  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)]  \<u  
+cwuj  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: K:L_y 1!T  
单目: return f(l(t), r(t)); 5MHc gzyp  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); #D ]P3  
双目: return f(l(t)); G/N1[)  
return f(l(t1, t2)); E2i'lO\P  
下面就是f的实现,以operator/为例 :>K8oE  
t->I# t7  
struct meta_divide :ZsAWe{%,J  
  { h1Nd1h@-   
template < typename T1, typename T2 > 60--6n  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) yN{TcX  
  { Csf!I@}Z  
  return t1 / t2; M97MIku~9  
} vX}#wDNP  
} ; <^(>o  
T8NDS7&?  
这个工作可以让宏来做: aL^ 58My&  
g@|2z  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ xU;/LJ6  
template < typename T1, typename T2 > \ (Tv~$\=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; @bF4'M  
以后可以直接用 ni?5h5-  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ^ ^T xx  
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 RMs+pN<5  
(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。。。) Ny5$IIF e  
Y6RbRcJw  
ApTE:Fm1  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 NnRX0]  
&a!MT^anA~  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > HlOn=>)<  
class unary_op : public Rettype U W' @3#<?  
  { 9GtVcucN  
    Left l; p8(Z{TSv  
public : `5 Iaz  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} a`6R}|ZB  
Y2aN<>f  
template < typename T > [w{x+6uX'  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #+8G`  
      { #CRd@k ?  
      return FuncType::execute(l(t)); s<{) X$  
    } m[qW)N:w  
>4&0j'z"  
    template < typename T1, typename T2 > KsQn%mxS  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N(`XqeC*  
      { Pos(`ys;  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); h9kwyhd"  
    } @tlWyUju  
} ; B^@X1EE  
Xbu P_U'  
>Xi/ p$$7u  
同样还可以申明一个binary_op UsgrI>|l  
TjS &V  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > G=PX'dS  
class binary_op : public Rettype .`jYrW-k  
  { rGlnu.mK^  
    Left l; n;LjKE  
Right r; a FL; E  
public : H,EGB8E2  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} a= (vS  
\Vx_$E  
template < typename T > 1ZY~qP+n+  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wwE3N[  
      { .u:aX$t+  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); :6J&%n  
    } R(f6uO!m  
Ch_eK^ g1  
    template < typename T1, typename T2 > RMHJI6?LB  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const e2kW,JV/<$  
      { }H:wgy`  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); LZDJ\"a-  
    } Y)2#\ F   
} ; (qzBy \\p  
'7 t:.88  
r7FpR!  
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 "R]wPF5u  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 '"T9y=9]s  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ;_#<a*f  
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。 M9~6ry-_  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 1s.>_  
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。。。 ;tC$O~X  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 0ax ;Q[z2  
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) ?\$6"c<G  
下面是修改过的unary_op 6w~Cyu4Ov  
+ />f?+  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 06e dVIRr  
class unary_op [1e]_9)p  
  { W5>emx'>  
Left l; !8&EkXTw,  
  [lGxys)J  
public : B+z>$6  
Xi;<O&+  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Aw&0R"{  
LfN,aW  
template < typename T > Ax*xa6_2  
  struct result_1 mrBK{@n  
  { )E m`kle  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; u.Tknw-X  
} ; s8dP=_ `  
Z1_F)5pn  
template < typename T1, typename T2 > Dt\rrN:v  
  struct result_2 beB3*o  
  { [\rzXE  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ]3~ u @6  
} ; }Fsr"RER@{  
\h?6/@3ob  
template < typename T1, typename T2 > 5A+@xhRf  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *T~b ox  
  { 1024L;  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); e*Y<m\*  
} b[J0+l\!"  
/=g/{&3[a>  
template < typename T > Yl =-j  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >[;L.  
  { 8erG](  
  return OpClass::execute(lt(t)); +J#8w h  
} TfHL'u9B  
A4(k<<xjE  
} ; frc9   
"]|7%]  
7A h   
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug )Y6\"-M[  
好啦,现在才真正完美了。 {yDQncq'^  
现在在picker里面就可以这么添加了: Z5 7.+z<  
YFDOp *  
template < typename Right >  DTa!vg  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const <s%Ft  
  {  : 76zRF  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 8`6G_:&X  
} DF UTQ:N  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ;y-:)7J  
j{D tjV8  
&xZSM,  
)+ 'r-AF*  
7 IJn9b  
十. bind 4sW'pH  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 u%lUi2P2E  
先来分析一下一段例子 kP'm$+1or  
p:W{c/tV  
efE=5%O  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ":q+"*fy  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 *Ms&WYN-  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 I;n <) >  
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。 5{#s<%b.  
我们来写个简单的。 =iH9=}aBFC  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: [$td:N *  
对于函数对象类的版本: +v$W$s&b-h  
0+u >"7T  
template < typename Func >  v7Ps-a)  
struct functor_trait R+_!FnOJ  
  { yz,0 S'U  
typedef typename Func::result_type result_type; H_Xk;fM  
} ; uUV"86B_  
对于无参数函数的版本: 'oH3|  
eoXbZ  
template < typename Ret > Bl^ BtE?-b  
struct functor_trait < Ret ( * )() > >; tE.CJH  
  { yPY{ZADkQ  
typedef Ret result_type; HA7%8R*.2i  
} ; O /:FY1  
对于单参数函数的版本: \w"~DuA  
&n#yxv4  
template < typename Ret, typename V1 > BO7XN;  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > J Vxja<43  
  { xR8.1T?8  
typedef Ret result_type; c{ +bY .J  
} ; D _ 1O4/  
对于双参数函数的版本: Ji:<eRx)  
.<Jv=  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > [^7P ]olW  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 42p1P6d  
  { KV8<'g+2?  
typedef Ret result_type; qj `C6_?  
} ; a2ho+TwT  
等等。。。 $rTb'8  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 8Lgm50bs  
M<*WC{  
template < typename Func > jVZ<i}h0B  
struct func_return Pf<yLT]  
  { |i #06jIq  
template < typename T > =FI[/"476  
  struct result_1 Jgg<u#  
  { l5~O}`gfh  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; t`{T:Tjc  
} ; */_'pt  
^\kH^   
template < typename T1, typename T2 > SH#*Lc   
  struct result_2 !s?SI=B8  
  { FvYciU!  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; a s('ZD.9  
} ; L &hw- .Q  
} ; >fth iA  
)B)f`(SA"<  
z1 MT@G)S$  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 XogCq?_m  
v;U5[  
template < typename Func, typename aPicker > rGXUV`5Na  
class binder_1 RjTGm=1w  
  { <P'FqQ]  
Func fn; 'TuaP `]<  
aPicker pk; !c{F{ t-a  
public : $IjI{%  
U8y?S]}vo  
template < typename T > R&&&RI3{  
  struct result_1 jWV}U a  
  { yP>025o't  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 7S&$M-k  
} ; j;7E+Yp  
%[s%H)e)  
template < typename T1, typename T2 > ?FjnG_Uz`D  
  struct result_2 Wz"H.hf  
  { Kop(+]Q&n  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; h3&|yS|  
} ; 5V\",PA W  
JAP(J~  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 3fB]uq+eD%  
CaO-aL  
template < typename T > OXbShA&1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Gyy4zK  
  { EwU)(UK  
  return fn(pk(t)); k.K#i /t  
} P\<:.8@$S  
template < typename T1, typename T2 > I[v`)T'_{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t89Tt@cf  
  { a!-J=\>9  
  return fn(pk(t1, t2)); c.b| RM0;  
} **kix  
} ; vNrn]v=|}7  
Z b$]9(RS  
Qubu;[0+a  
一目了然不是么? pr7lm5  
最后实现bind #v xq|$e  
m%apGp'=1  
KR%WBvv   
template < typename Func, typename aPicker > X!/Sk1  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) >5:O%zQ@  
  { zBTW&  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); : ?BK A0E  
} y%; o  
q~[s KAh  
2个以上参数的bind可以同理实现。 S#v3%)R  
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。 YzQ1c~+  
|\?u-O3  
十一. phoenix PnaiSt9p?r  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: kaB4[u  
%K-8DL8|(  
for_each(v.begin(), v.end(), '&B4Ccn<V  
( H~nZ=`P9&  
do_ FX|&o >S(8  
[ L 1!V'Hm{  
  cout << _1 <<   " , " e@anX^M;  
] )X[2~E  
.while_( -- _1), )"6-7ii7(f  
cout << var( " \n " ) $HsNV6  
) ~'KqiUY  
); 0]iaNR %  
#Gg^QJ*  
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: ,NS*`F[O  
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 O^row1D_  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 <?5|(Q"@:  
那么我们就照着这个思路来实现吧: C-;w}  
uW[[8+t|  
JHvev,#4  
template < typename Cond, typename Actor > kVs YB  
class do_while OM&GypP6&  
  { 4d4+%5GE  
Cond cd; ] 2qKc  
Actor act; X_hDU~5{wC  
public : !Kg ']4  
template < typename T > CssE8p>"F  
  struct result_1 [i ~qVn2vT  
  { ?zm]KxIC  
  typedef int result_type; 6{HCF-cQd  
} ; u"*DI=pwb  
(H !iK,R  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} l[ $bn!_ e  
9yC22C:  
template < typename T > tOLcnWt   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~vt9?(h  
  { :vG0 l\  
  do n*=#jL  
    { p\ ;|Z+0=  
  act(t); M\5|  
  }  k-=LD  
  while (cd(t)); aW&)3C2-x  
  return   0 ; II}M|qHaK  
} >a<1J(c  
} ; .E}lAd.Mn  
I"vkfi#=  
;ISnI  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). T TN!$?G3  
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。 9"]#.A^Q*  
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。 ={zTQ+7S`  
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。  Q}L?o  
下面就是产生这个functor的类: yW= +6@A4  
C$1W+(  
\>- M&C  
template < typename Actor > }QE*-GVv]  
class do_while_actor u/u(Z&  
  { 3^+D,)#D^  
Actor act; U*$xR<8v  
public : @i;)`k5b  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ?e<2'\5v  
}ARA K^%  
template < typename Cond > K8_v5  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; >9dD7FH  
} ; ! I0xq"  
7}UG&t{  
JN|6+.GG  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 1d<Uwb>  
最后,是那个do_ aY>v  
R; c9)>8L  
nJ2x;';lA  
class do_while_invoker PU/<7P*  
  { 96(Mu% l  
public : 7*{f*({  
template < typename Actor > L!If~6oD(  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ZhA_d#qH  
  { sjg`4^!wDD  
  return do_while_actor < Actor > (act); | :-i[G?n  
} "a8E0b  
} do_; .PUp3X-  
!{t|z=Qg  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? _y^r==  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 5o dT\>Sn  
最后来说说怎么处理break和continue ^ U*y*l$  
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。 !B}9gT  
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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