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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda [^rMM1^,OB  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 j>D[iHrH  
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, ()Cw;N{E  
<G+IbUG:  
K<#Q;(SFU  
~Vh< mt  
  class filler 8v|?g8e3  
  { 2m! T .$  
public : Tj[=E  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} xfAnZBsVo  
} ; |3ob1/)p0  
*3A`7usU  
BH@b]bEJ  
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: Hu4\4x$?  
M.*3qWM  
5!tiu4LU  
at(oepq  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ;s$bVGHr  
9/LnO'&-  
-FxE!K  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 JZc"4qf@OT  
d z-  
RxeyMNd  
-c_}^j  
二. 战前分析 xzI?'?duC  
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。 klUW_d-  
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 XkGS3EY  
ZSs)AB_Pe/  
/8$*{ay  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ?WD JWp%  
  /* --------------------------------------------- */ =r?#,'a  
vector < int *> vp( 10 ); W.|r=   
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); D(z}c,  
/* --------------------------------------------- */ zJxO\  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); &@&0n)VTd  
/* --------------------------------------------- */ T^b62j'b5_  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); PF6w'T 5  
  /* --------------------------------------------- */ 7BNu.5*y  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); MPS{MGVjbJ  
/* --------------------------------------------- */ 3 $~6+i  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); C VyYV &U,  
C;DR@'+q  
s]lIDp}  
3M@!?=| U  
看了之后,我们可以思考一些问题: AbXaxt/[g?  
1._1, _2是什么? Hea76P5$P+  
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。 ug?])nO.C  
2._1 = 1是在做什么? z[E gMS!  
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。 . #7B10  
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。 Y<h [5  
[UW%(N  
AJ%x"  
三. 动工 E <O:  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: S|_}0  
]CL9N  
76'vsg  
jO5R0^w  
template < typename T > )^D:VY9 2  
class assignment 2{`[<w  
  { KeIk9T13O  
T value; cW|M4`  
public : cD!y d^QE  
assignment( const T & v) : value(v) {} [0lu&ak[&  
template < typename T2 > @/DHfs4O  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Q+r8qnL'  
} ; p3f>;|uh_  
d^.@~  
kN'.e*  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 2)W~7GED  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment *!W<yNrR  
Gs0x;91  
'IykIf  
q| EE em  
  class holder '9w.~@7  
  { ophQdJM  
public : gPA), NrN  
template < typename T > rNl` w.  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 83|7#L  
  { P p]Ygt'u  
  return assignment < T > (t); @ff83Bg  
} vT&xM  
} ; c!2j+ORz  
L'KgB=5K&i  
;O Td<  
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: piy_9nk  
;FI"N@z  
  static holder _1; kCuIEv@  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 LY? `+/  
H:x{qS4Si  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); xGU~FU  
而不用手动写一个函数对象。 iuxS=3lT"K  
r^j iK\*  
A=+ |&+? t  
ry Kc7<  
四. 问题分析 J8>8@m6  
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。 :RqTbE4B  
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。 %^){)#6w  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Js'#=  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 g6wL\g{29  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 4|EV`t}EV  
e ; #"t  
五. 问题1:一致性 )q>mt/,  
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?| =Ll:Ba Q  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ]a ,H!0i  
VuiK5?m  
struct holder `62iW3y  
  { ~|>q)4is6a  
  // !-OPzfHrI  
  template < typename T > 'Drz6K_KrP  
T &   operator ()( const T & r) const kM>Bk \  
  { {)c2#h  
  return (T & )r; 42If/N?  
} c[n4{q1  
} ; [*jvvkAp  
%`F &,!d  
这样的话assignment也必须相应改动: N-~Uu6zr  
3<L>BakD  
template < typename Left, typename Right > Mjr19_.S  
class assignment *$4EXwt'  
  { GCEcg&s=\S  
Left l; : K#z~#n  
Right r; C'a%piX  
public : p3N/"t&>  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} (oKrIm  
template < typename T2 > ;@&mR <5j  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } TS~>9h\;  
} ; x KZLXQ'e-  
gFx2\QV  
同时,holder的operator=也需要改动: ;YYo^9Lh}  
)uJu.foE  
template < typename T > O`pqS\H  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ,$xV&w8f\"  
  { x_yQoae  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); %( tu<  
} 2L!wbeTb;  
SMMsXH  
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。 UUuB Rtau  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 w}`TJijl  
aJmSagr69C  
return l(rhs) = r; >;9+4C<z0  
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。 YV p sf8R  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ! qF U  
]3%( '8/  
template < typename Tp > `wzb}"gLsM  
class constant_t x'c%w:  
  { Y<"BhE  
  const Tp t; ;B,6v P#  
public : n*Q~<`T  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Q=+*OQV29  
template < typename T > l[G&=/R@H  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const h:J0d~u  
  { h yPVt6Gkj  
  return t; *T+Bjj;w  
} ^Qx qv  
} ; ."u-5r<O  
{4%B^+}T  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 LMF@-j%  
下面就可以修改holder的operator=了 )rqb<O  
bu j}pEI  
template < typename T > 9MI~yIt`L  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 4=T.rVS[  
  { ^>3q@,C]c  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); sFvu@Wm'7W  
} I &jiH)  
@`,~d{ziF  
同时也要修改assignment的operator() -{^IT`  
S>! YBzm&X  
template < typename T2 > KTQy pv  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } &T i:IC%M  
现在代码看起来就很一致了。 G(n e8L8  
fH#*r|~  
六. 问题2:链式操作 49gm=XPm  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 3.c0PRZ  
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。 Bc^%1  
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。 wd 4]Z0;  
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。 &N`s@Ka  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct a___SYl 'K  
mn>$K"_k  
template < typename T > ~g6`Cp`  
struct result_1 !b=jD;<  
  { ~o+:M0)}  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; jgz}  
} ; Zs$Qo->F  
x+=Ko  
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: \E!a=cL!  
#jc+2F,+{  
template < typename T > s5 P~feg  
struct   ref .:`+4n  
  { 7;w x,7CUq  
typedef T & reference; !ULU#2'1  
} ; eL vbPE_  
template < typename T > )37.H^7  
struct   ref < T &> ['*{f(AI  
  { I"4Lma  
typedef T & reference; f4h|Nn%;  
} ; 2NNAsr}L  
hJ>Kfm  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: /CE]7m,7~K  
rmzM}T\20  
template < typename T > qId-v =L  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const -Tzp;o  
  { m,u5S=3A{!  
  return l(t) = r(t); S m%\,/3  
} +p:?blG  
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。 (D?%(f  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 4F-r}Fj3  
MKnG:)T<?l  
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 O]XdPH20  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: n' XvPV|  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 D^[}:O{  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 C0eqC u)Q  
最后的布局是: YV6@SXy  
                Add sp/l-a  
              /   \ ^"U-\cx  
            Divide   5 qG=>eRR  
            /   \ /^F_~.u{  
          _1     3 #)qn$&.H  
似乎一切都解决了?不。  *b$8O  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 (Ov{gj^  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 )t$<FP  
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: /YyimG7  
_D{V(c<WD  
template < typename Right > XMR$I&;G8  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const w;=fi}<G|e  
Right & rt) const A<1:vV  
  { FE0}V}\=h  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); e]1&f.K  
} h6yXW! 8  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 `.Oj^H6  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 :75$e%'A  
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。 gH0' Ok'  
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。 DaA9fJ7a   
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。 d~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?  c"pI+Q  
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: z vM=k-Ec  
]YO &_#  
template < class Action > <~%e{F:[#  
class picker : public Action pd3=^ Zi  
  { ?$ft3p}  
public : \1[=t+/  
picker( const Action & act) : Action(act) {} i42M.M6D$  
  // all the operator overloaded U #u=9%'  
} ; 3?R56$-+  
z]^u@]@NC  
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。 < wI z8V  
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: xg|\\i  
Y<x;-8)*  
template < typename Right > s>RtCw3,  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ^:Mal[IR  
  { JQo"<<[  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); bv NXA*0  
} ?4[IIX-  
k\ 2.\Lwb  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > n^a&@?(+  
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。 ;fdROI  
6> fQe8Y  
template < typename T >   struct picker_maker IbC8DDTD  
  {  d*Wg>8|  
typedef picker < constant_t < T >   > result; EAdr}io  
} ; @hb K  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > DX*eN"z[  
  { rz@FUU:&  
typedef picker < T > result; $jc&Tk#  
} ; Dc2U+U(J  
_ $ Wj1h  
下面总的结构就有了: (i 3=XfZ!C  
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。 fcim4dfP  
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。 >dr34=(  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ;Nd,K C0k  
至此链式操作完美实现。 r?:zKj8/u  
nn1T5;  
bm</qF'T6  
七. 问题3 VV$$t;R/  
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。 nx2iEXsa  
vFz#A/1  
template < typename T1, typename T2 > @`IMR$'  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const G1X${x7  
  { !"G|y4O  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); VbwB<nQl  
} &&Uc%vIN  
,>AA2@6zMT  
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: GY%2EM(  
9On0om>  
template < typename T1, typename T2 > _#SCjFz  
struct result_2 M<%g)jn_  
  { [?=Vqd  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; RRasX;zK  
} ; mPmg6Qj(W  
$GMva}@G`  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? ;RElG>#$  
这个差事就留给了holder自己。 Wv4x^nJ  
    ]ZbZ]  
f3p)Q<H>`(  
template < int Order > mBQp#-1\  
class holder; "u H VX|`  
template <> .$rt>u,8<  
class holder < 1 > \i2S'AblYq  
  { =!~6RwwwY  
public : odm!}stus  
template < typename T > c9 &LK J6  
  struct result_1 b: c$EPK  
  { d:_3V rRZ  
  typedef T & result; )~Pj 3  
} ; ]y **ZFA  
template < typename T1, typename T2 > kw M1f=!-  
  struct result_2 ;7HL/-  
  { C<T)'^7z  
  typedef T1 & result; w.:fl4V  
} ; kf Xg\6uKc  
template < typename T > QMI6l'"s  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const $Y\-X<gRH  
  { Y\e8oIYu7  
  return (T & )r; Q!T+Jc9N  
} G<M X94?  
template < typename T1, typename T2 > v5/2-<6x  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const z0v|%&IK  
  { _[kZ:#  
  return (T1 & )r1; PlX6,3F  
} <* vWcCS1  
} ; 3[a&|!Yw  
[8h~:.d`  
template <> w]& o]VP  
class holder < 2 > JtB]EvpL}  
  { ({5`C dVi  
public : c:@lR/oe"  
template < typename T > 8 etNS~^  
  struct result_1 !e0OGf  
  { T``O!>J  
  typedef T & result; :mI[fQ  
} ; vz *'1ugaA  
template < typename T1, typename T2 > ^(:Z*+X~>  
  struct result_2 m0 a<~  
  { Z2t r?]  
  typedef T2 & result; ]i@WZ(  
} ; kzb%=EI  
template < typename T > ^=1:!'*3D  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const v< Ozr:lL  
  { |#Q4e51H  
  return (T & )r; ~R$Ko(N  
} pAY[XN  
template < typename T1, typename T2 > %z_L}L  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const R oY"Haa  
  { XSv)=]{  
  return (T2 & )r2; jW< aAd  
} )d^b\On  
} ; SR<*yO  
4_i6q u(4  
|nu)=Ag  
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> >。 `;R [*7  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: IuW5LS  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: E979qKl  
4Up3x+bg  
return l(i, j) = r(i, j); Aq5@k\[  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) %ylpn7I\6  
m`Dn R`+  
  return ( int & )i; Nm;V9*5  
  return ( int & )j; f:K3 P[|  
最后执行i = j; V1 :aR3*!  
可见,参数被正确的选择了。 K;NaiRP#k  
N =0R6{'  
H"n@=DMLm  
'a6:3*  
$1ZF kw  
八. 中期总结 *qN (_  
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: uA1DTr?z  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Qk_Mx"  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 |Ox !tvyr  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor "KhVS  
c8=@ s#  
=I6u*$9<  
ywl7bU-f  
g0&Rl  
n@e[5f9?x  
九. 简化 oKlOcws}  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 NW*qw q  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。  (r!d4  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: NU#rv%p  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ;<~lzfs  
  +-*/&|^等 >_m4 idq1  
2. 返回引用。 RO9oO7S  
  =,各种复合赋值等 Q&;d7A.@  
3. 返回固定类型。 i(pevu  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) |#rP~Nj)  
4. 原样返回。 <zdo%~ba  
  operator, KJ]ejb$  
5. 返回解引用的类型。 DP-euz  
  operator*(单目) *K}j>A  
6. 返回地址。 I8]q~Q<-P  
  operator&(单目) P-*=e8z{  
7. 下表访问返回类型。 ==W`qC4n?n  
  operator[] w-3 B~e  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Z"u|-RoBV  
  operator<<和operator>> @m99xF\e  
V1= (^{p8  
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。 ! ~5=tK  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: A[mm_+D>  
Pp9nilb_(  
template < typename Left > Hc"FW5R  
struct value_return (qQ|s@O  
  { |vLlEN/S  
template < typename T > u}L;/1,B  
  struct result_1 &8^1:CcE  
  { SyWLPh  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; g0n 5&X  
} ; c{SD=wRt,y  
b#2$Pd:(  
template < typename T1, typename T2 > Db5y";T  
  struct result_2 Om/mpU/U  
  { cYaf QyU  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 61}hB>TT:  
} ; (wtw1E5X  
} ; ^9zFAY.|  
h+!   
1}$GVb%i  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait G;CB%qXI  
F]"Hs>  
下面我们来剥离functor中的operator() lbg^ 2|o~~  
首先operator里面的代码全是下面的形式: V.8pxD5 s  
mn;Wqb/  
return l(t) op r(t) &\_cU?0d  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ?7:?OX  
return op l(t) 8pQ:B/3=  
return op l(t1, t2) i H^Gv*  
return l(t) op HR> X@g<c  
return l(t1, t2) op [61T$.  
return l(t)[r(t)] WV8?zB1  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] lW8!_h"G`n  
]PI|Xl  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: !KEnr`O2u  
单目: return f(l(t), r(t)); xqA XfJ.  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ~1`ZPLVG  
双目: return f(l(t)); :.k)!  
return f(l(t1, t2)); \;%DDw  
下面就是f的实现,以operator/为例 UFED*al#  
!UV/p"CfX  
struct meta_divide )&$Zt(  
  { " ~X;u8m  
template < typename T1, typename T2 > vMQvq9T}  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) wB0zFlP  
  { @A-^~LoP.  
  return t1 / t2; 2\: z   
} PilV5Gg  
} ; %N, P? ,U  
 7z?r x  
这个工作可以让宏来做: I}@m6D|\  
]DaC??%w  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Y8fahQ#  
template < typename T1, typename T2 > \ ZMVQo -=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; o@d+<6Um  
以后可以直接用 [9O,C-Mk  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) xzRs;AXOp  
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 2EdKxw3$]  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 96&Y  
i7m=V T  
R4R SXV  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 VgSk\:t  
#1v>3H(  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > N]k(8K  
class unary_op : public Rettype ^uy2qO4Yw  
  { qU1^ K  
    Left l; &Vtgh3I  
public : oo:(GfO}  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} d/Z258  
?xTh}Sky  
template < typename T > g7|$JevR0  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const r:&"#F   
      { 77Fpb?0`  
      return FuncType::execute(l(t)); iSZiJ4AUq  
    } zP|y3`. 52  
<KFE.\*Z4  
    template < typename T1, typename T2 > *FwHZZ~U  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const LQnkpy3A  
      { Ifc}=:nr  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); l{{wrU`  
    } ,a$ ?KX  
} ; kUdl2["MZ  
A!K/92[#@  
5G\CT&cQR  
同样还可以申明一个binary_op (j%d{y4  
wlh V!a0>  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Tu'/XUs;k  
class binary_op : public Rettype p:hzLat~  
  { eqyZ|6  
    Left l; Au6*hv3:  
Right r; C y b-}l  
public : H8ws6}C  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} CXQPbt[5  
4@wH4H8  
template < typename T > F=29"1 ._  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *hT1_  
      { 6PS #Zydb  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Ua@rp3fr  
    } o@o6<OP^  
myVV5#{  
    template < typename T1, typename T2 > 9Q#eu~R  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >t/P^fr_F  
      { DiB~Ovh|  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); z_dorDF8`>  
    } s{-`y`JP  
} ; aN.t) DG}J  
{ZS-]|Kx  
$Yr'`(Cbc  
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 XcS 8{  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 PC_#kz  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ? 9.V@+i  
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。 m})q8b!S  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! %G<!&E!0h  
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。。。 0 gyg  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 +P7A`{Ae  
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) M1MpR+7S  
下面是修改过的unary_op 5pBQ~m3  
<(]e/}  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > w>IYrSaa>  
class unary_op FT1h\K|a  
  { b[^=GF>e  
Left l; 8QeM6;^/5  
  gzK"'4`  
public : *nB fF{y  
m[7i<'+S  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} IeqJ>t:   
XIu3n9g^#  
template < typename T > 959i2z  
  struct result_1 %"Y7 b2pPa  
  { jhWNMu  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; O?8^I<  
} ; {(7D=\eU  
,KlTitJl\+  
template < typename T1, typename T2 > |5wuYG  
  struct result_2 1Ftl1uf  
  { JD^&d~n_  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; :<OInKE>Cx  
} ; }57wE$9K  
e!wS"[,  
template < typename T1, typename T2 > E6SGK,f0D  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ojkbv  
  { ^|6%~jkD5  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ZDZPJp,  
} lD!o4ZAo  
$X %GzrN  
template < typename T > }2.^n{Y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v hUn3|  
  { qy`95^  
  return OpClass::execute(lt(t)); # E'g{.N  
} Mj&f7IUO  
b9[KdVsT6^  
} ; [_jTy;E  
TqNEU<S/t  
yA%(!v5UT  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug EO'[AU%~  
好啦,现在才真正完美了。 vgzNT4o  
现在在picker里面就可以这么添加了: U9;C#9E  
5|ih>?C/(  
template < typename Right > %Ke:%##Y  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const "HW~|M7>(  
  { pa&*n=&cL  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Aa;R_Jz  
} D-.XSIEMu  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 Ox"4 y  
?aInn:FE  
oJK]oVX9i  
5=g{%X  
G3P3  
十. bind H#8]Lb@@:  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 4A%O`&eZ  
先来分析一下一段例子 ,jyNV<dI  
YMG{xGPtM  
22L#\qVkl  
int foo( int x, int y) { return x - y;} XF1x*zc  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 o/9(+AA>  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3  Hw34wQX  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 M:OY8=V  
我们来写个简单的。 EA 4a Z6%  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: m,3?*0BMp=  
对于函数对象类的版本: cpB$bC](  
M:c^ [9)y  
template < typename Func > WKZ9i2hcdf  
struct functor_trait `LL#Aia  
  { M_V\mYC8I  
typedef typename Func::result_type result_type; M'D;2qo  
} ; c"%XE#D  
对于无参数函数的版本: 2.Ym  
hq/k}Y  
template < typename Ret > 6hSj)  
struct functor_trait < Ret ( * )() > F;jl0)fBR=  
  { n{pS+u z  
typedef Ret result_type; q('O@-HA  
} ; oUEpzv,J  
对于单参数函数的版本: 3Juhn5&N  
HoGrvt<:.P  
template < typename Ret, typename V1 > WO*YBH@  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > \>w[#4`m  
  { 6 $%^  
typedef Ret result_type; F#@Mf?#2  
} ; OWCd$c_(  
对于双参数函数的版本: %FGPsHH  
F ]\4<  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ^;GJ7y&,d  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > \;p5Pagx0-  
  { &|xN=U/  
typedef Ret result_type; $O&P@8:Z  
} ; o[^%0uVF  
等等。。。 6}2vn5 E//  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy #KZ- "$  
Wx~ 0_P  
template < typename Func > uk_?2?>-5  
struct func_return 0X#tt`;  
  { xfqgK D>  
template < typename T > "8VCXD  
  struct result_1 x=yBB;&  
  { fk`y}#7M  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; d c_^   
} ; ?s(%3_h  
g ZhE\  
template < typename T1, typename T2 > noa?p&Y1m  
  struct result_2 [g/Hf(&  
  { '=@O]7o~  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; {) 4D1  
} ; :{%6< j  
} ; O'U0Y8HN  
MuYr?1<q  
#"%oz^~\  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 `N}<lg(0#  
e{Pgz0sO Q  
template < typename Func, typename aPicker > WA~|:S+  
class binder_1 Afo(! v  
  { |h(!CFR  
Func fn; 7Q} P}9n  
aPicker pk; #\iQ`Q<B  
public : u&".kk  
|vA3+kG  
template < typename T > T5,/;e  
  struct result_1 <r.f ?chf  
  { Yt!UIl\<  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Jg3}U j2By  
} ; ow]S 3[07  
B+eB=KL  
template < typename T1, typename T2 > g=Q#2/UQ<  
  struct result_2 x$I~y D  
  { ;%odN d  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 3zY"9KUN  
} ; ?s#DD,  
"P.7FD  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} {w}PV5<  
,g@U *06  
template < typename T > W}+Q!T=  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const O[3J Px  
  { &6FRw0GX  
  return fn(pk(t)); =:v\}/  
} C78YHjy  
template < typename T1, typename T2 > jwyJ=W-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :}FMauHh  
  { $jo}?Y+  
  return fn(pk(t1, t2)); N \[Cuh8Fe  
} Pe!uk4}w  
} ; SoS[yr  
%#2[3N{  
.RH}/D  
一目了然不是么? x "]%q^x  
最后实现bind lMB^/-Y  
{HNGohZt  
["Ep.7=SU  
template < typename Func, typename aPicker > 6GMQgTY^  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) CspY+%3$  
  { V /$qD  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 8V`r*:\  
} oat*ORL  
'g^;_=^G  
2个以上参数的bind可以同理实现。 9 Bz ~3  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 M' "S:  
ueZ`+g~gg  
十一. phoenix 5[]7baO)h1  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: k4'rDJfB  
ZGSb&!Ke  
for_each(v.begin(), v.end(), R0_%M  
( v$p<6^kJ  
do_ @fRB0m"3  
[ ?o$6w(]''  
  cout << _1 <<   " , " -OZXl  
] XB UO  
.while_( -- _1), ae{% * \J  
cout << var( " \n " ) pq#Hca[  
) > YKvwbCf8  
); f I`6]?W  
Ti#2D3  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ,E$^i~OO  
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 X_Is#&6;  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 &48wa^d  
那么我们就照着这个思路来实现吧: *I(>[m!  
TjncW/\Z  
Dsw(ti`@  
template < typename Cond, typename Actor > ])'22sY  
class do_while 2Prr:k  
  { ~A}"s-Kq5  
Cond cd; .d^8w97  
Actor act; &sh %]o8  
public : 0SwWLq  
template < typename T > FcdbL,}=<  
  struct result_1 yDWzsA/X  
  { zK(9k0+s  
  typedef int result_type; R#1h.8  
} ; ~ULuX"n  
=<y$5"|  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} mNc (  
:@KWp{ D7  
template < typename T > `XB(d@%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *e H[~4  
  { -i:Zi}f  
  do ha1 J^e  
    { Ms=x~o'  
  act(t); ]$Ky ZHj{  
  } _' Xt  
  while (cd(t)); aU<0<Dx  
  return   0 ; ow:c$Zq  
} y;keOI!  
} ; $T8Ni!#/C  
<oS2a/Nd  
#b4`Wcrj  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). o_t2 Z  
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。 \kF}E3~+#  
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。 eA$9)K1GO  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 J~V`"uo  
下面就是产生这个functor的类: e57}.pF^  
IfF<8~~E  
AH;0=<n  
template < typename Actor > rOm)s'  
class do_while_actor q*{i/=~  
  { T12?'JL^r  
Actor act; n9<QSX&~<  
public : e]!C Aj7uS  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} P+:FiVj@~  
Os?G_ziIB  
template < typename Cond > 2/ PaXI/Z  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ~j^HDHY@  
} ; T|GRkxd,E3  
[(B A:x1  
Nj1vB;4Nx  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ~QJD.'z  
最后,是那个do_ _:x/\ 8P  
8E H# IiP  
sycN  
class do_while_invoker u3R0_8 _.w  
  { 9IIQon  
public : Vz1ro  
template < typename Actor > lj/ ?P9  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const sOa`Tk  
  { #[ vmS  
  return do_while_actor < Actor > (act); r50}j  
} >k<.bEx(A  
} do_; @ eqVu g  
Us+|L|/  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? rV<yM$IA  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 2P`hdg  
最后来说说怎么处理break和continue bU/5ug.  
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。 ;eI,1 [_  
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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