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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda tc_3sC7jN  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 YPI-<vM~  
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, KoT%Mfu  
 rjnrju+  
(TT}6j  
Ml-6OvQ7g  
  class filler c@L< Z`u  
  { U|R_OLWAg  
public : dG?*y  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} \YrUe1  
} ; $6R-5oQ  
5]:U9ts#  
Nu)NqFG,  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: [j+sC*  
>Cq<@$I2EB  
gw<q.XL  
Tpa5N'O  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); \1M4Dl5!  
'PW5ux@`<  
`C'H.g\>2Q  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 j8:\%|  
+] {G@pn  
<t!W5q  
)MT}+ai  
二. 战前分析 jq0O22 -R  
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。 }3WxZv]I}  
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 aV0"~5  
B/Ws_Kv  
dft!lBN  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); !&@615Vtw  
  /* --------------------------------------------- */ ":N9(}9  
vector < int *> vp( 10 ); &m;*<}X  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); :e+jU5;]3  
/* --------------------------------------------- */ QIFgQ0{  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); R`-S/C  
/* --------------------------------------------- */ AbW6x  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); +R75v)  
  /* --------------------------------------------- */ TIg3` Fon  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); sU^1wB Rj  
/* --------------------------------------------- */ Pr C{'XDlU  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ~v6D#@%A  
)%fH(ns(  
0jWVp- y  
Bk{]g=DO  
看了之后,我们可以思考一些问题: ;5( UzQU  
1._1, _2是什么? "_?nN"A7  
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。 VuZr:-K/  
2._1 = 1是在做什么? %E;'ln4h&,  
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。 %mgE;~"&  
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。 YtLt*Ig%  
vW@=<aS Z  
K wVbbC3  
三. 动工 XL/u#EA0<  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: sV*H`N')S  
NvX[zqNP_R  
4s oJ.j8  
*lJxH8\  
template < typename T > [dVL&k<P  
class assignment 5 SQ 8}Or3  
  { .*Qx\,  
T value; ql~J8G9  
public : +1!ia]  
assignment( const T & v) : value(v) {} 1G`Pmh@  
template < typename T2 > tfWS)y7  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Yx`n:0  
} ;  /G`]=@~  
|JsZJ9W+J  
_,*r_D61S  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 <%mRSv  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment :b!s2n!u  
l;E(I_ i)  
ZYNsHcTY  
Z4bNV?OH  
  class holder F((4U"   
  { 0<*<$U  
public : IdN41  
template < typename T > )QJUUn#  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const (**oRwr%  
  { 1=v*O.XW`  
  return assignment < T > (t); NwfVL4Xg  
} tO&^>&;5  
} ; ue>D 7\8  
JlJ a #  
Zj Z^_X3  
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: iU:cW=W|M\  
aDN` 6[  
  static holder _1; zKK9r~ M  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 HK% 7g  
~F#j#n(=`q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 7-V/RChBm  
而不用手动写一个函数对象。 5~S5F3  
-tU'yKhn  
9j Gu}V o  
!PE]C!*gv&  
四. 问题分析 c+GG\:gM  
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。 6wg^FD_Q  
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。 bhs _9ivw  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 J9 I:Q<;  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 *=xr-!MEk  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 #rg6,.I)<  
*OQ2ucC8j  
五. 问题1:一致性 <{cQ2  
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?| !TcJ)0   
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 &,)&%Sg[  
onV>.7sG  
struct holder (QiAisE  
  { O.JN ENZf  
  // 8l">cVo]T  
  template < typename T > $NO&YLS@  
T &   operator ()( const T & r) const VG~Vs@c(  
  { :MDKC /mC  
  return (T & )r; 'O-"\J\  
} M'l ;:  
} ; ;GD]dW#  
ll?X@S  
这样的话assignment也必须相应改动: .o}v#W+st  
wS3'?PRX  
template < typename Left, typename Right > ,wPr"U+7  
class assignment <\S:'g"(  
  { Xlt|nX~#;  
Left l; 7o}J%z  
Right r; \.}c9*)  
public : x$(f7?s] 1  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 8a"%0d#  
template < typename T2 > C9 j|OSgk  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } a-J.B.A$Z/  
} ; P1f[% 1  
AwF:Iu^3n  
同时,holder的operator=也需要改动: ]J]h#ZHx  
{(?4!rh  
template < typename T > -35;j'a  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const rU(+T0t?I  
  { rQ snhv  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); An/|+r\  
} t.C5+^+%  
9(<@O%YU  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 YZJyk:H\  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 FXU8[j0P_G  
Oa>Ppldeg  
return l(rhs) = r; l}M!8:UzU  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 1yY0dOoLG)  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: _GPl gp:  
] @fk] ]R  
template < typename Tp > IEvdV6{K  
class constant_t sW8dPw O  
  { "5$B>S(Q  
  const Tp t; ht}wEvv  
public : C+&l< fM&  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} %vi83%$'4  
template < typename T > eh#(eua0/  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const [z9Z5sLO  
  { kB%JNMF{A  
  return t; #C@FYO f*  
} ENY+^7  
} ; BTrn0  
kylVH! @l  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 x'R`. !g3  
下面就可以修改holder的operator=了 \Y}8S/]  
Pg7Yp2)Oli  
template < typename T > )wh A<lC  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ;i:d+!3XwC  
  { R ViuJ;  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); U :_^#\p  
} 0_t!T'jr7  
b>JDH1)  
同时也要修改assignment的operator() |$_sX9\`?|  
y"wShAR  
template < typename T2 > Pk)1WK7E  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } GWip-wI  
现在代码看起来就很一致了。 ~ W]TD@w  
3sZ\0P}   
六. 问题2:链式操作 $PHvA6D  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 u,4eCxYE$  
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。 Thit  
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。 }JAG7L&{  
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。 jW@Uo=I[  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct =w0R$&b&  
$iz|\m  
template < typename T > _:27]K:  
struct result_1 (Ep\Z 6*  
  { [ !OxZ!  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ,zY$8y]  
} ; lHX72s|V  
Pgea NK5Y  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: k$^`{6l  
1&Zj  
template < typename T > pyvSwD5t  
struct   ref C;urBsC  
  { "'\$ g[k  
typedef T & reference; PwLZkr@4^  
} ; -3Vx76Y  
template < typename T > Z?QC!bWb  
struct   ref < T &> 5XB H$&Td  
  { TRq6NB  
typedef T & reference; ^gnZ+`3  
} ; o " #\ >  
OI*Xt`  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: }`~+]9 <   
&.?'i1!  
template < typename T > b SU~XGPB  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 'b{]:Y  
  { o`*,|Nsq  
  return l(t) = r(t); 9q[oa5INd  
} Dm<A ^u8  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 n6a`;0f[R  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 oILZgNe'  
:6\qpex  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 :20W\P<O!A  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: X}\:_/  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 em N*l]N  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 N<injx  
最后的布局是: )I.$=s  
                Add [u*5z.^  
              /   \ s!7y  
            Divide   5 Z?m3~L9L2  
            /   \ c\ lkD-\  
          _1     3 N//K Ph  
似乎一切都解决了?不。 ,nDaqQ-C!!  
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。 :Fvrs( x  
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。 SI-Ops~e  
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: jtc]>]6i  
6jLCU%^  
template < typename Right > ikiypWq  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const |8tilOqI  
Right & rt) const `RL"AH:+  
  { w&T9;_/  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 0Z{ZO*rK  
} E09 :E  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 :&9s,l   
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。 PxDh7{  
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。 kL"2=7m;  
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。 V[Ui/M!9Z  
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。 wi6 ~}~%  
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? W v+?TEP  
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: o:Sa, !DK  
%M|hA#04vZ  
template < class Action > @i IRmQ  
class picker : public Action L0WN\|D  
  { b!5~7Ub.No  
public : ,wAF:7'  
picker( const Action & act) : Action(act) {} O[JL+g4  
  // all the operator overloaded ZX./P0  
} ; YGC L2Y  
U#WF ;q0L  
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。 q'Tf,a  
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: q9r[$%G  
Cd}<a?m,  
template < typename Right > VQ9/Gxdeo  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const vuY~_  
  { ZeaA%y67U  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); JYbL?N  
} x)O!["'"  
D7Q$R:6|  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > -fW*vE:  
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。 hy"\RW  
0[?Xxk}s0  
template < typename T >   struct picker_maker A@{PZ   
  { _5Ct]vy  
typedef picker < constant_t < T >   > result; R|87%&6']  
} ; jkF^-Up.  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > \\B(r  
  { )W _v:?A9  
typedef picker < T > result; 68C%B9.b'  
} ; 5f K_Aq{  
aNspMJ  
下面总的结构就有了: #( 146  
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。 3eAX.z`D  
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。 6) [H?Q  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 N]=q|D  
至此链式操作完美实现。 p}pjfG  
sLT3Y}IO  
O:{~urV  
七. 问题3 rlSeu5X6  
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。  < !C)x  
C{xaENp  
template < typename T1, typename T2 > e)? .r9pA;  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =|y9UlsD  
  { B7E:{9l~s{  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); #r~# I}U  
} YWO)HsjP  
T;a}#56{^  
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: LG|fq/;  
tGE$z]1c@  
template < typename T1, typename T2 > 9`X\6s  
struct result_2 ? _9  
  { 2E)-M9ds  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 9ZsVy  
} ; l'E*=Rn  
]dmrkZz:  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? Ee%%d  
这个差事就留给了holder自己。 `MN4uC  
    i^Y+?Sx  
w(3G&11N?  
template < int Order > SBk4_J/_  
class holder; u$Jz~:=,  
template <> 6@F9G 4<Z  
class holder < 1 > cO+qs[ BQ  
  { bSi%2Onj  
public : x,@B(9No  
template < typename T > U- (01-  
  struct result_1 E`usknf>l  
  { pG^  
  typedef T & result; m6\E$;`  
} ; B:S>wFE(.  
template < typename T1, typename T2 > SaAFz&WRl  
  struct result_2 Q}K"24`=  
  { b;W3j   
  typedef T1 & result; &P}_bx  
} ; #3@rS  
template < typename T > S8wLmd>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const g<; q.ZylT  
  { yT"Eq"7/Y#  
  return (T & )r; ;oKZ!ND  
} 6"5A%{ J  
template < typename T1, typename T2 > gpvYb7Of0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const *-=(Q`3  
  { bL+_j}{:N  
  return (T1 & )r1; RSyUaA  
} D4lG[qb  
} ; ^?7-r6  
lH x^D;m6  
template <> 4 I k{  
class holder < 2 > M2>Vj/  
  {  +yH7v5W  
public : Ms5ap<q#  
template < typename T > ~"&|W'he[  
  struct result_1 HU8900k+  
  { $=8  NED5  
  typedef T & result; Xq]w<$  
} ; , j2Udn}  
template < typename T1, typename T2 > fF$<7O)+]  
  struct result_2 2G67NC?+  
  { 7Oa#c<2]  
  typedef T2 & result; \K{0L  
} ; GmeQ`;9,  
template < typename T > D9 CaFu  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const J6s`'gFns  
  { a LroD$#  
  return (T & )r; 1EO7H{E=  
} 8>2.UrC  
template < typename T1, typename T2 > |+FubYf?$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const HZzDVCU  
  { .779pT!,M  
  return (T2 & )r2; L%*!`TN  
} !*F1q|R  
} ; nA-.mWD_C  
H1pO!>M  
=)H.c uc  
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> >。 hLd^ agX  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 7 S#J>*  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: pXT4)JDpc  
h:b)Wr  
return l(i, j) = r(i, j); UUYSFa %  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) @w#-aGJO  
?*G|XnM&  
  return ( int & )i; 8rnwXPBN  
  return ( int & )j; $<dH?%!7  
最后执行i = j; k$z_:X  
可见,参数被正确的选择了。 (Ft+uuG  
(^8Y|:Tz  
:j9l"5"  
n71r_S*  
V%7WUq  
八. 中期总结 ~9,,~db  
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: 6"L cJ%o  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 RVnjNy;O`  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 o lR?n(v  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor }W C[$Y_@  
[64:4/<}  
'Vzp2  
 acajHs  
Ex Y]Sdx  
{nBhdM:i  
九. 简化 fa jGZyd0:  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 BM%e0n7  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 )#0O>F~  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: !1jBC.G1  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Q 04al=  
  +-*/&|^等 )al]*[lY  
2. 返回引用。 VZp5)-!\  
  =,各种复合赋值等 guq{#?}  
3. 返回固定类型。 oA7tE u   
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) :;RMo2Tl  
4. 原样返回。 O%WIf__Q  
  operator, SB;&GHq"n  
5. 返回解引用的类型。 pz!Zs."f)  
  operator*(单目) rT=rrvV3g  
6. 返回地址。 {g'(~ qv  
  operator&(单目) IA fc T!{  
7. 下表访问返回类型。 g+8OekzB5  
  operator[] 'Cb6Y#6  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 CmP9Q2  
  operator<<和operator>> !hA-_  
B?eCe}*f;B  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 j2t7'bO_  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: lZd(emH@  
.Yamc#A-  
template < typename Left > a{L%7  
struct value_return G*?8MTP8![  
  { |%BOZT  
template < typename T > b <tNk]7  
  struct result_1 >2Y=*K,:  
  { +RHS!0  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Q4#.X=.d  
} ; w49t9~  
Yj<a" Gr4[  
template < typename T1, typename T2 > k90YV(  
  struct result_2 I {SjlN}d  
  { E'f{i:O "~  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; SJlr53  
} ; rP'me2 B  
} ; u%GEqruo[  
R)?*N@.s  
D5gFXEeh  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait s-NX o  
M :=J^0  
下面我们来剥离functor中的operator() F0m-23[H  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ^7`BP%6  
vRTkgH#4l  
return l(t) op r(t) &Gc9VF]o  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) VnSCz" ?3  
return op l(t) DcS+_>a\{l  
return op l(t1, t2) {Ea b j  
return l(t) op 7RQR)DG  
return l(t1, t2) op ]E{NNHK%2N  
return l(t)[r(t)] =?5]()'*n  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] w$>u b@=  
PioZIb/{  
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: B5`EoZ  
单目: return f(l(t), r(t));  }t!Gey  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); HRpte=`q  
双目: return f(l(t)); JB\UKZXw  
return f(l(t1, t2)); 9V a}I-  
下面就是f的实现,以operator/为例 2/U.| *mH  
qRu~$K  
struct meta_divide qfX6TV5J}!  
  { mupT<_Y  
template < typename T1, typename T2 > ynp8r f  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 5G}?fSQ>  
  { .w:DFk^E]b  
  return t1 / t2; JT~4mT  
} E[OJ+ ;c  
} ; gZVc 5u<  
n5|fHk^s  
这个工作可以让宏来做: a1+oj7  
1l9 G[o *  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ [=C6U_vU  
template < typename T1, typename T2 > \ eB2a-,  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; T%+ #xl  
以后可以直接用 ?C]vS_jAh  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) >:SHV W  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 &.3"Uo\#  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) Xa[.3=bV?  
y4yhF8E>;U  
]43/`FX  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 -+-?w|}qV  
@?ebuj5{e  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ]IaMp788  
class unary_op : public Rettype vo?9(+:|e  
  { JhYe6y[q  
    Left l; `Uq#W+r,  
public : aNsBcov3O  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} W@>% {eE  
5; C|  
template < typename T > 5#6|j?_a  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4>YR{  
      { cs48*+m  
      return FuncType::execute(l(t)); m5n #v  
    } .Cv6kgB@c  
'JtBZFq  
    template < typename T1, typename T2 > 50h! X9  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _IMW {  
      { &md`$a/  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); hXw]K"  
    } SZ7:u895E  
} ; ME$[=?7XX  
a"1t-x  
?Rb9|`6  
同样还可以申明一个binary_op P.se'z)E  
W<{h,j8  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > alJ)^OSIe  
class binary_op : public Rettype VO5#Qgen  
  { q~Hn -5H4Q  
    Left l; Xxj- 6i  
Right r; lM`2sy  
public : 1}+3dB_s  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} !"e5h`/ADM  
B^=-Z8  
template < typename T > -12UN(&&Z  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2YL?,uLS  
      { U)TUOwF  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 3ZuZ/=  
    } Xfc-UP|}  
`?H]h"{7Q  
    template < typename T1, typename T2 > -]Bq|qTH[(  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rw[ph[\X  
      { |T /ZL!  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); u~N?N W Q  
    } 1dY}\Sp  
} ; PN%zIkbo  
, u=`uD  
u2 I*-K  
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 ZmqKQO  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ]OhiYU4  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) },?kk1vIT{  
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。 <\ y@*fg+  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! &, vcJ{.  
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。。。 C.:<-xo  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 2ACCh4(/P  
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) R+:yVi[F]U  
下面是修改过的unary_op OF>mF~  
?PxP% $hS  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > )CYGQMK  
class unary_op KM0ru  
  {  'c&Ed  
Left l; \&:nFb%=  
  5<k"K^0QS  
public : h f)?1z4  
UXz<)RvB  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 8,Z_{R#|  
t,Lrfv])  
template < typename T > >{ ]%F*p4  
  struct result_1 v~+(GqR=+  
  { @s>Czm5  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; @u+]aI!`-  
} ; `RT>}_j  
R-wp9^  
template < typename T1, typename T2 > S\EyCi+  
  struct result_2 LP^$AAy  
  { H'5)UX@LP  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; NX.6px17  
} ; EP&,MYI%E  
KkyVSoD\  
template < typename T1, typename T2 > BZ#(   
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const unzr0x {  
  { ,pfG  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); M^Yh|%M  
} ssA`I<p#  
pX<`+t[  
template < typename T > ;+_:,_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Q}JOU  
  { 2W(s(-hD  
  return OpClass::execute(lt(t)); 3NqB <J  
} /<k/7TF`  
N% B>M7-=  
} ; M?49TOQA  
j_[tu!~  
r6Dz;uz  
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 C& f= ywi0  
好啦,现在才真正完美了。 }K>d+6qk5  
现在在picker里面就可以这么添加了: \K{ z  
3*bU6$|5FP  
template < typename Right > FUzzB94a  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const CW K7wZM  
  { uZYF(Yu  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ,ng Cv;s  
} }#+^{P3;  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 }&D WaO]J7  
R^fPIv`q  
]0OR_'?,  
:4w ?#  
U>SShpmZA  
十. bind xH,a=8&9  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 qkqIV^*R  
先来分析一下一段例子 Oszj$C(jF  
B mb0cF Q  
V &T~zh1  
int foo( int x, int y) { return x - y;} RBd7YWo\|j  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ">nxHU  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 DfD&)tsMQ  
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。 ^ +\dz  
我们来写个简单的。 `RW HN/U  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: .V<+v-h  
对于函数对象类的版本: $wa{~'  
E&w7GZNt  
template < typename Func > `(;m?<%  
struct functor_trait (mB&m@-N  
  { V Q@   
typedef typename Func::result_type result_type; $HzBD.CF|x  
} ; d1T!+I  
对于无参数函数的版本: ,qwuLBW  
Dy&i&5E.-l  
template < typename Ret > Nx;~@  
struct functor_trait < Ret ( * )() > H8jpxzXv  
  { y.k~Y0  
typedef Ret result_type; 8Fh)eha9f  
} ; >'$Mp<  
对于单参数函数的版本: HJH{nz'Lw  
XT*sGM  
template < typename Ret, typename V1 > Jpq~  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > t?gic9 q  
  { BlO<PMmhT&  
typedef Ret result_type; FV!q!D  
} ; 0mVNQxHI  
对于双参数函数的版本: qR{=pR  
|Ez>J+uye(  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > @HCVmg:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ~~P5k:  
  { J;e2&gB  
typedef Ret result_type; B6 ;|f'e!  
} ; n@i HFBb  
等等。。。 T-L||yE,h  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy }.(B}/$u  
r u%y  
template < typename Func > "sCRdx]_  
struct func_return BO&bmfp7,  
  { :Yl-w-oe  
template < typename T > V!=,0zy~Z  
  struct result_1 q;CiV  
  { HC8e>kP9b  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; yyJ  f%{  
} ; "S]TP$O D  
Llo"MO*sr  
template < typename T1, typename T2 > 3$R1ipb  
  struct result_2 RqrdAkg  
  { P@B]  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; kzLsoZ!I  
} ; ND;#7/$>  
} ; %> eiAB_b  
7}>EJ  
xp{tw$  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 n84|{l581  
~!L} yw  
template < typename Func, typename aPicker > ]ieeP4*  
class binder_1 \b x$i*  
  { 2ilQXy  
Func fn; =,8]nwgo  
aPicker pk; >GRxHK@G  
public : 4HlQ&2O%#  
IJ"q~r$  
template < typename T > yf+)6D -9n  
  struct result_1 da(<K}  
  { ##*3bDf$-5  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; R 9\*#c  
} ; +0Y&`{#Z  
;_(4Q*Yx  
template < typename T1, typename T2 > L4HI0Mx  
  struct result_2 /4Gt{yg Sr  
  { 25?6gu*Z  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; &QgR*,5eo  
} ; R m( "=(  
tD)J*]G  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} e7 o.xR  
VPo".BvG6  
template < typename T > o+'6`g'8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {wKB;?fUvk  
  { 7. oM J  
  return fn(pk(t)); fHFE){  
} ]a`$LW}  
template < typename T1, typename T2 > !Vk^TFt`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const hgq;`_;1,  
  { ZECfR>`x  
  return fn(pk(t1, t2)); XL ^GZ  
} /N{*"s2)  
} ; !Uo4,g6r+  
$UwCMPs X  
Dd|VMW=  
一目了然不是么? yWSGi#)1  
最后实现bind @yYkti;4-  
F^:3?JA _  
75lA%| *X  
template < typename Func, typename aPicker > Z`i(qCAd(  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) I?CZQ+}Hq  
  { $& c*'3  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); _[BP 0\dPW  
} h*\%vr  
RA 6w}:sq7  
2个以上参数的bind可以同理实现。 1% `Rs  
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。 e0 ecD3  
'&b+R`g'  
十一. phoenix nw<uyaU-t  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: m&3xJuKih  
3v-~K)hl?  
for_each(v.begin(), v.end(), P%n>Tg80M  
( $`8wJf9@w  
do_ ]SEZaT  
[ sI2^Qp@O1  
  cout << _1 <<   " , " AbM'3Mkz  
] n$R)>n Y  
.while_( -- _1), A#,ZUOPGH  
cout << var( " \n " ) ~W/z96' 5  
) X?Q4}Y  
); 8Zdn,}Z  
c71y'hnT  
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: !4!~L k=  
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 ;tf=gdX;  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 uxz^/Gk  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ]?4hyN   
(9)Q ' 'S  
|w=zOC;v  
template < typename Cond, typename Actor > 4qa.1j(R/  
class do_while '"s@enD0y  
  { zt%Mx>V@  
Cond cd; WIGi51yC.x  
Actor act; 0g;|y4SN=  
public : #-J>NWdt  
template < typename T > xIn:ZKJ'  
  struct result_1 :4|4=mkr  
  { *qq+jsA6wH  
  typedef int result_type; {;oPLr+Z  
} ; Hn:Crl y#  
&^nGtW%a 9  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} wL[ M:  
W g! Lfu  
template < typename T > An@t?#4gxi  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !R$`+wZ62  
  { \2z>?i)  
  do [F7hu7zY8  
    { 4p wH>1  
  act(t); y{Q {'De  
  } AZ<= o  
  while (cd(t)); =~gvZV-<  
  return   0 ; 2 E= L8<  
} 4M T 7`sr  
} ; wC*X4 '  
i/.6>4tE:  
'ga/  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Dp:BU|r  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 PY'2h4IL  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 2<6UwF  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 Wn6Sn{8W{  
下面就是产生这个functor的类: k:%%/  
.)3<Q}>  
TqQ[_RKg2  
template < typename Actor > e+|sSpA  
class do_while_actor kxCSs7J/  
  { u? EN  
Actor act; F"kAkX>3}  
public : zm#  ?W  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} SrJE_~i  
9H~n _   
template < typename Cond > [>9is=>o.  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; >mkFV@`  
} ; )5H?Vh>36  
~"bV L[  
=MWHJ'3-/  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 atzX;@"K  
最后,是那个do_ z9"U!A4  
ykJ>*z  
+,l-Nz  
class do_while_invoker 'fW-Y!k%  
  { ;@J}}h'y  
public : BLFdHB.$T  
template < typename Actor > 8,|kao:  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const &3&HY:yF  
  { 1Ws9WU  
  return do_while_actor < Actor > (act); MfkZ  
} {)Xy%QV  
} do_; j1Ezf=N6`  
w(F%^o\  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? k{0o9,  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 sRfcF`7  
最后来说说怎么处理break和continue zeRyL3fnmb  
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。 }2oc#0  
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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