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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda YwnYTt  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 S@Q4fmH  
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, #)PAvBJ;m  
>JckN4 v  
{~cM 6W]f  
,Vr-E  
  class filler zqt{oN_  
  { Sahz*f  
public : 9qvKg`YSh  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} e-Ma8+X\  
} ; iininITOS{  
ykat0iqo  
;Qq<5I"y  
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: m;@8z[ ^5  
f1,VbuS9I  
eNc>^:&y*  
^2)<H7p  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true );  xh|<`>5  
9mRP%c#(  
~ NZC0&  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 s_}q  
>7,?X_:A-1  
wlsq[x P  
0 n}2D7  
二. 战前分析 ,y}@I"  
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。 *r(Qy0(  
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 {U"=}j(  
d`9ofw~3=  
!hWS%m@  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); yB2}[1  
  /* --------------------------------------------- */ WiiAIv&  
vector < int *> vp( 10 ); *!m(oP  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); u1;sH{YK>  
/* --------------------------------------------- */ mr2fNA>kR  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); hAU@}"=G  
/* --------------------------------------------- */ E)F#Z=)  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); \zLKSJ]  
  /* --------------------------------------------- */ 9oQ$w?=#$  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); PT39VI =  
/* --------------------------------------------- */ )0?u_Z]w9  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); >0E3Em<(}l  
_|VF^\i  
s a{x.2/o}  
g1v=a  
看了之后,我们可以思考一些问题: $|m'~AmI  
1._1, _2是什么? u5N&Wn{  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 pc2;2^U_  
2._1 = 1是在做什么? Dgc}T8R  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 q1pB~eg5  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。  OEnCN  
I/* ULR,  
sT'j36Nc<,  
三. 动工 08G${@D+X0  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: U(/8dCyyY  
V@o#" gZ  
TpcJ1*t  
oLIgj,k{*  
template < typename T > Zk~~`h  
class assignment EslHml#  
  { N"8'=wB  
T value; Y^tUcBm\  
public : =z!/:M  
assignment( const T & v) : value(v) {} unc8WXW  
template < typename T2 > ek1<9" y  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Q6;bORN  
} ; Y_nl9}&+C0  
GB4^ 4Ajx  
sA2esA@C<o  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 W:>XXUU  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment uj:1_&g  
-% \LW1  
0K4A0s_R`  
^h!}jvqE  
  class holder 4Z.Dz@.c(  
  { mJZB@m u?  
public : -QK- w>  
template < typename T > apjoIO-<  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const hc*tQ2  
  { B?l 0u  
  return assignment < T > (t); 9Ed=`c  
} k)R~o b  
} ; @%jY  
c 5 `74g  
U".5x~UC  
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: W`uq,r0Xsy  
;FJFr*PM  
  static holder _1; 35J VF*z  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 CbwQbJ/v7  
Pk>S;KT.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); i0F6eqe=J  
而不用手动写一个函数对象。 Qs ysy  
j'`-3<k  
f2u4*X E\  
g@Pq<   
四. 问题分析 Y`."=8R~  
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。 P9W?sPnC5  
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。 hP}-yW6]  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 5zOC zm  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 mt~E&Z(A  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Qb|@DMq%  
.bUj  
五. 问题1:一致性 YJ|U| [  
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?| 3&6sQ-}*  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 "}vxHN#  
4~1lP&  
struct holder @z^7*#vQv  
  { ~G1B}c]  
  // KL./  
  template < typename T > |K" nSXzk  
T &   operator ()( const T & r) const 2 fg P  
  { p-xG&CU  
  return (T & )r; +8Y|kC{9"  
} g7{:F\S  
} ; GI@;76Qf  
C3'?E<F  
这样的话assignment也必须相应改动: izzX$O[=:  
Tgl >  
template < typename Left, typename Right > R90#T6^  
class assignment V|~o`(]  
  { U>sEFzBup  
Left l; 51tZ:-1!  
Right r; |{JI=$  
public : |w+ O.%=  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} OZA^L;#>  
template < typename T2 > V"B/4v>  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } )2Bb,p<Wr  
} ; C-\3,  
xIwILY|W=  
同时,holder的operator=也需要改动: SLRF\mh!L  
+cM~|  
template < typename T > h^ K]ASj  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const =WHI/|&  
  { f[ KI T  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); o/ 7[ G  
} 6AoKuT;  
IJVzF1vC  
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。 [] el4.J,  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 [ . }Uzx  
xz, o Mlw  
return l(rhs) = r; m>RtKCtP  
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。 `X)A$lLr  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: {T-^xwc  
1 e]D=2y  
template < typename Tp > Z;,G:@,  
class constant_t 0 vYG#S  
  { |>OBpb  
  const Tp t; x4(8 =&Z  
public : tfD7!N{  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} fz A Fn$[  
template < typename T > x6^Y&,y9kU  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const bDm7$ (  
  { F`GXho[  
  return t; *tv\5KW G  
} r*dNta<  
} ; Ud7Z7?Ym  
PT }J.Dwx  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ]s!id[j  
下面就可以修改holder的operator=了 7&D)+{g  
CO9PQ`9+  
template < typename T > ?rA3<j  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const *nc3A[B#C  
  { q6ny2;/r  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Zd88+GS,#  
} d3Y;BxEz  
qWx{eRp d  
同时也要修改assignment的operator() ve:Oe{Ie{  
3=^)=yOd  
template < typename T2 > s;..a&C'  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } oe|8  
现在代码看起来就很一致了。 b(CO7/e>  
~y?Nn8+&f  
六. 问题2:链式操作 $VB dd~f  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 dwQ1~  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 q]?)c  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 "LJV}L  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 SF9NS*mr  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 9X,iQ  
H=\Tse_.  
template < typename T > ~Uey'Xz  
struct result_1 ijUu{PG`X  
  { tTF<DD}8  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; <h;_:  
} ; `<g6^P  
rS+) )!  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: FJ4,|x3v[x  
a+\<2NXYD  
template < typename T > 5 ba e-  
struct   ref j S[#R_  
  { fVf:voh  
typedef T & reference; 9D Nd} rXO  
} ; wy8Q=X:vP  
template < typename T > NbTaI{r  
struct   ref < T &> V.*y_=i8t  
  { ^< ;C IXo  
typedef T & reference; EpQy;#=;  
} ; aSu^  
LnKgT1  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: *v]s&$WyO  
(z.n9lkfi  
template < typename T > ZNM9@;7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const G;iH.rCH  
  { TET=>6  
  return l(t) = r(t); lM}-'8tt?  
} 2K{'F1"RM  
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。 _x1W\#  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 /CMgWGI  
09 trFj$L  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 7(uz*~Z?`0  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: :CK`v6 Qs  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 D B65vM  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ,|3_@tUl  
最后的布局是: ?o$ t{AQ  
                Add WJu(,zM?G  
              /   \ >j3':>\U  
            Divide   5 7}y@VO6]  
            /   \ rMHh!)^#W  
          _1     3 9(O eH7  
似乎一切都解决了?不。 d(TN(6g@  
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。 B@NBN&Fr  
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。  }( CYok  
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: HfgTc h  
1#%H!GKvTU  
template < typename Right > ot[ZFF\  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const AIY 1sSK  
Right & rt) const c*.  
  { IW&*3I<K  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 0ju-l= w  
} LU+SuVm  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 jex\5  
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。 WW{_D  
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。 '*65j  
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。 O39   
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。 y<w_>O  
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? uR{)%udu  
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: :aomDK*  
i{TPf1OY`M  
template < class Action >  J]XLWAM  
class picker : public Action t!SxJ B e  
  { WeaT42*Q{  
public : ygj%VG  
picker( const Action & act) : Action(act) {} U~)5{  
  // all the operator overloaded :9ia|lN  
} ; O ylUuYy~j  
yj#FO'UY  
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。 {Ji&rk}NP  
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: )B"{B1(  
k}qQG}hB  
template < typename Right > 1.k=ji$D0  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const LH)1IGAx2y  
  { i!*<LIq  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); axph]o@ y@  
} =}Zl E  
s R>>l3H  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > f S/:OnH  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 [?|yQ x  
|h 6!bt!=  
template < typename T >   struct picker_maker vs[!B-  
  { EyVu-4L:#  
typedef picker < constant_t < T >   > result; m BFNg3_  
} ; kP+,x H)1  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > S|)atJJ0G"  
  { 3@\/5I xn  
typedef picker < T > result; e)B1)c8s  
} ; @vyEN.K%mm  
!reOYt|  
下面总的结构就有了: =pi,]m  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 NfPWcK [  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 iKV|~7nwO  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 YVa,?&i=N  
至此链式操作完美实现。 w(aj'i  
;`LG WT-<F  
,$ /Ld76U  
七. 问题3 5I1YB+$}e  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 +aL  
;22?-F^  
template < typename T1, typename T2 > 3IQI={:k|D  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }xt^}:D  
  { ?!U.o1  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); C]8w[)d[`;  
} <=GZm}/]N  
Pg:xC9w4  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: &z40l['4bz  
0$c(<+D  
template < typename T1, typename T2 > e ar:`11z  
struct result_2 U)Hc 7% e  
  { Nv.  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; (wq8[1Wzup  
} ;  K];]  
F"k`PF*b  
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? &8l?$7S"_/  
这个差事就留给了holder自己。 aReJ@  
    0C%IdV%CU  
\ui'~n_t]  
template < int Order > yc?L OW0  
class holder; RHn3\N  
template <> *(1 <J2j  
class holder < 1 > p*42 @1,  
  { ,(Zxd4?y  
public : HQ9tvSc  
template < typename T > 2"Wq=qy\J  
  struct result_1 gAorb\iJ  
  { Z;a)P.l.>  
  typedef T & result; F7O*%y.';  
} ; 4]m{^z`1  
template < typename T1, typename T2 > M^Z=~512g  
  struct result_2 LH_H yP_  
  { |[iO./ zP  
  typedef T1 & result; 4GF3.?3  
} ; " Zhh>cz  
template < typename T > ;z9 ,c  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const #GlFm?/6K/  
  { +em!TO  
  return (T & )r; 68h1Wjg:"!  
} Mz(?_7  
template < typename T1, typename T2 > zEO~mJzo  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const '+{yg+#/wV  
  { yp$jLBA  
  return (T1 & )r1; -hW>1s<  
} Xwo+iZ(a  
} ; "Hz%0zP&  
kP[fhOpn  
template <> }"WovU{*s  
class holder < 2 > (_ :82@c  
  {  0LL65[  
public : HP_h!pvx  
template < typename T > )e'F[  
  struct result_1 #z&R9$  
  { 6M7GPHah  
  typedef T & result; ysG1{NOl  
} ; CKZEX*mPC  
template < typename T1, typename T2 > 0Yq_B+IC  
  struct result_2 oY0b8=[  
  { _F[a2PE2+  
  typedef T2 & result; 1G12FV>M  
} ; 2HBey  
template < typename T > aW dI  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const lJ=EP.T  
  { /cx'(AT  
  return (T & )r; u9v,B$ S  
} zLe(#8G  
template < typename T1, typename T2 > 2>^(&95M  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const wM N;<  
  { CQ.C{  
  return (T2 & )r2; e8dZR3JL  
} ?'a>?al%>  
} ; u(8{5"C  
<)a$5"AP  
OqMdm~4B!j  
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> >。 j*|0#q;e6  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Mx6 yk,  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: =|Qxv`S1  
n=JV*h0  
return l(i, j) = r(i, j); kG5+kwV=:  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) o:ow"cOEf  
 u? >x  
  return ( int & )i; Q.eD:@%iE  
  return ( int & )j; 8(Ptse  ,  
最后执行i = j; >gL&a#<S  
可见,参数被正确的选择了。 ZG1TR F "  
^pu8\K;~  
w<THPFFF"  
P3W3+pwq  
Ig?9"{9p  
八. 中期总结 Zy9IRZe4U  
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: /*fx`0mY)  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 G)NqIur*Z  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 nM &a2Z,T  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor e<=Nd,v4;  
g|| q 3  
cE`qfz  
%7`eT^  
$-pijBiz_  
x 2&5zp  
九. 简化 9eHqOmz  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 4@\$k+v  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 zi`q([  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: > r(`4M:  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 7_Te-i  
  +-*/&|^等 Z?qLn6y1W  
2. 返回引用。 1>\V>g9  
  =,各种复合赋值等 |ITCw$T  
3. 返回固定类型。 ^Tj{}<yT  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 4zhh **]B  
4. 原样返回。 2f%+1uU  
  operator, O>vCi&  
5. 返回解引用的类型。 %wru)  
  operator*(单目) G?LC!9MB  
6. 返回地址。 'lpCwH  
  operator&(单目) WQN`y>1#@_  
7. 下表访问返回类型。 ?8s$RYp14  
  operator[] 5`e;l$ M`  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 i9qIaG/  
  operator<<和operator>> l44QB8 9  
6A =k;do  
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。 xH` VX-X3  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: gzvgXZ1q"  
1'p=yHw  
template < typename Left > LcA7f'GVK  
struct value_return <6;@@  
  { >0iCQKq  
template < typename T > #b)`as?!1  
  struct result_1 |N6.:K[`  
  { K% snE7X?)  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;  LDU4 D  
} ; bFL2NH5  
' e!WZvr  
template < typename T1, typename T2 > M6A0D+08  
  struct result_2 tmBt[  
  { kd"nBb=  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; F/LMk8RgR  
} ; G `3{Q7k  
} ; +!ljq~%  
n,s 7!z/  
4,R"(ej  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait *CQZ6&^  
xj8z*fC;  
下面我们来剥离functor中的operator() qgfP6W$  
首先operator里面的代码全是下面的形式: !fe_w5S^  
@^ &p$:  
return l(t) op r(t) aY .cx1"  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) w8$> 2  
return op l(t) `bV&n!Y_  
return op l(t1, t2) .)WEg|D0Ku  
return l(t) op (xTGt",_Jo  
return l(t1, t2) op Qa:[iF  
return l(t)[r(t)] `jOk6;Z[  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] \JR^uJ{Y  
4:**d[|1  
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: +hispU3ia  
单目: return f(l(t), r(t)); OXKV6r6f  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); d)Z&_v<|  
双目: return f(l(t)); +`1~zcu  
return f(l(t1, t2)); OR $i,N|  
下面就是f的实现,以operator/为例 cvT@`1  
H n]( )/  
struct meta_divide $~1mKx]]  
  { Val"vUZ  
template < typename T1, typename T2 > bd%< Jg+  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ,g0t&jITo  
  { ]=i('|YG  
  return t1 / t2; D{y7[#$h$  
} H=~7g3  
} ; ,=G]tnsv^  
dcq18~  
这个工作可以让宏来做: :06.b:_  
gE^pOn  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 3 4%B0  
template < typename T1, typename T2 > \ ^LB]  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; z'1%%.r;FM  
以后可以直接用 %*Mr ^=  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) :IJ<Mmb  
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 xz.M'az\  
(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。。。) 1+7_L`SB  
0&Ftx%6%  
3< 6h~ek )  
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 6:; >id${  
LCj3{>{/=  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > /5L\:eX%  
class unary_op : public Rettype ?mK&Slh.  
  { 3pW4Ul@e  
    Left l; H-u SdT  
public : r1vS~ 4Z  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} |nLq 4.  
p"jze3mF  
template < typename T > i_r708ep6  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jpZq]E9`P  
      { ' i5KRFy-  
      return FuncType::execute(l(t)); kn$_X4^?  
    } ?Y8hy|`  
-gt ?5H h  
    template < typename T1, typename T2 > oyk&]'>  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .b<W*4{j0H  
      { :wg=H  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); * ]bB7  
    } QZ;DZMP  
} ; #l: 1R&F  
Piwox1T ;  
uCuB>x&  
同样还可以申明一个binary_op X2% (=B  
ohe[rV>EX  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ao.vB']T  
class binary_op : public Rettype a.?U $F  
  { ~Sm6{L  
    Left l; >35w"a7S  
Right r; 9xzow,mi  
public : 3)?WSOsL :  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} z8{-I@+`  
M,li\)J!&  
template < typename T > CP%^)LX *  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4~FRE)8  
      { $2i@@#g8  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); L'aB/5_%  
    } hp9LV2_5  
7(tsmP  
    template < typename T1, typename T2 > e`7>QS ;.  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5%fWX'mS  
      { pO:]3qv  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); C8Mx>6  
    } F?H=2mzKbz  
} ; &zEBfr  
=GF=_Ac  
h:?qd  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 );t+~YPS  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 CqZHs 9+e&  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ]plp.f#av  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 Ab j7  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! tQNrDp+  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 C3f\E: D)  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 6hYz^}2g  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) Xa?igbgAwx  
下面是修改过的unary_op em0Y'J  
kAPSVTH$v  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 2;:p H3  
class unary_op m&xVlS  
  { ]Z6? m  
Left l; S`FIb'J  
  v;;3 K*c>  
public : p0zC(v0*  
LK}FI* A_  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} l,l6j";ohd  
6XU p$Pd(  
template < typename T > BU??}{  
  struct result_1 Gs3V]qbEP  
  { 6G"UXNa,  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; e:'56?|  
} ; ?#Z4Dg 9|  
I{[Z  
template < typename T1, typename T2 > 2YW;=n  
  struct result_2 y1PyH  
  { G'-#99wv.  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; =G^'wwpv(  
} ; (g X8iKl  
WR"1d\m:  
template < typename T1, typename T2 > :0 n+RL*5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |D/a}Av>B  
  { $^{#hYq)o  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ]|,}hsN  
} G&1bhi52  
"uIaKb  
template < typename T > c};%VB  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z/?{{}H+  
  { \( {'Xo >(  
  return OpClass::execute(lt(t)); U1) Zh-aR  
} (y.N-I,  
S-gO  
} ; {dpDQP +!  
sHk>ek]2I  
  P3|s}&  
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 h ka_Fo  
好啦,现在才真正完美了。 a <?~1pWtc  
现在在picker里面就可以这么添加了: vFntzN>#  
a oU"  
template < typename Right > W~D_+[P|_  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const u|Mx}  
  { +D]raU  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 0D@$  
} -/{FGbpR;  
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。 {b4`\ I@<  
=_ |G q|  
ml1%C%  
|M5#jVXj  
[yQ%g;m  
十. bind 9.M'FCd~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。 R3|4|JlGR  
先来分析一下一段例子 .|R4E  
N\|z{vn  
] T]{VB  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ^&1O:G*"  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 |H_WY#  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 p5or"tK  
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;ADL|  
我们来写个简单的。 ~:T@SrVI  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 2m yxwA5  
对于函数对象类的版本: eeCG#NFY5  
miQ*enZi  
template < typename Func > =NC??e{  
struct functor_trait *4`5&) `  
  { ={oNY.(Q  
typedef typename Func::result_type result_type; J$1H3#VV G  
} ; \b(&-=(  
对于无参数函数的版本: ~KMah  
E;C{i  
template < typename Ret > j`RG Moq  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Z8xB a0  
  { .06D_L"M  
typedef Ret result_type; mWaij]1>  
} ; )< G(C,!,.  
对于单参数函数的版本: G|1.qHP[F  
XxmWj-=qO  
template < typename Ret, typename V1 > 4{zy)GE|W  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > |3,WiK='  
  { IV. })8  
typedef Ret result_type; #c@&mus  
} ; \uPzj_kU6  
对于双参数函数的版本: r@zT!.sc!  
Muk J^h*V  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > a,RCK~GR  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > %hYgG;22  
  { '_.qhsS  
typedef Ret result_type; 4mo/MK&M:  
} ; 0N>K4ho6{  
等等。。。 zQY ,}a  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 1;=L] L?  
bGeIb-|(  
template < typename Func > 3jxC}xz)  
struct func_return g3NUw/]#  
  { $-1ajSVJ  
template < typename T > L>sLb(2\i  
  struct result_1 <6 Rec^QF  
  { ANu>*  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [h;I)ug[o(  
} ; \~%+)a%%  
wX]$xZ!s  
template < typename T1, typename T2 > Pa3-0dUr  
  struct result_2 8N'hG,  
  { {ac$4#Bp[B  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ]}rNxT4<  
} ; uM[|>t   
} ; tp cB}HUv  
J Ah!#S(  
diJpbR^JP  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 3qe`#j  
^w1+b;)  
template < typename Func, typename aPicker > (y>N\xS9  
class binder_1 d[3me{Rs  
  { ,jg #^47I  
Func fn; nA,=g'7S  
aPicker pk; SQcic]Ep  
public : xc}[q`vK  
ch0^g8@Q[  
template < typename T > (X"5x]7]  
  struct result_1 P knOeW"j  
  { X|hYZR  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; LQPQ !):;  
} ; R'c dEoy  
M+ %O-B  
template < typename T1, typename T2 > x7zc3%T's  
  struct result_2 ]z^jz#>um&  
  { cl^UFl f[  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; V[/9?5pM  
} ; %@a;q?/?Nd  
,ZJ}X 9$<  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} wea  
q ][kD2  
template < typename T > n&;JW6VQS  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]w6 F%d  
  { 1sj7]G]`k  
  return fn(pk(t)); *b) (-#w3  
} l.pxDMY  
template < typename T1, typename T2 > ~wW]ntZm  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2Cp4aTGv#  
  { 3pWav 1"  
  return fn(pk(t1, t2)); 8m iJQIq  
} ^;PjO|mD Z  
} ; f<bB= 9J  
cwzkA,e@  
n>.@@  
一目了然不是么? h 8UhrD<:  
最后实现bind u/j\pDl.  
]}g\te  
+j<WP  
template < typename Func, typename aPicker > PxrT@.T$  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) .Bl:hk\  
  { *x2!N$b  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); fs#9~b3  
} (}X5*BB&  
!u]@Ru34  
2个以上参数的bind可以同理实现。 |=IJ^y(x|  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 y+iRZ%V^  
75Z|meG~  
十一. phoenix AJi+JO-  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: np^&cY]  
b_ ZvI\H  
for_each(v.begin(), v.end(), a.%ps:  
( 6NV592  
do_ P I"KY@>H  
[ ZUHW*U.  
  cout << _1 <<   " , " @~hy'6/  
] 9]=J+ (M  
.while_( -- _1), Ql5bjlQdO  
cout << var( " \n " ) 85&7WAco"B  
) ;?HP/dZLz  
); _?"y1 L.  
y60aJ)rAX  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: j%'2^C8  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor J(#6Cld`c  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 G;cC!x<  
那么我们就照着这个思路来实现吧: O"~[njwkE  
n)5t!  
apm%\dN  
template < typename Cond, typename Actor > m^L!_~  
class do_while 72~L  ?  
  { ZskX!{  
Cond cd; Ne<S_u2nT  
Actor act; ~2rQ80_  
public : K9xvog  
template < typename T > F?2UHcs  
  struct result_1 0a:oC(Ak  
  { `:3nF'  
  typedef int result_type; "G>d8GbIh  
} ; n! 5(Z5=  
r*b+kSh  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 9RlJf=Z#H  
afX|R  
template < typename T > ((]i}s0S  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vE(]!CB  
  { /A0_#g:2*#  
  do 7 w,D2T  
    { hGD@v {/  
  act(t); *bp09XG  
  } *D%w r'!>  
  while (cd(t)); BmpAH}%T  
  return   0 ; e]1'D  
} o7E|wS  
} ; P,pC Z+H  
#:BkDidt2v  
(Nc~l ^a  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Vc5>I_   
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ^*fD  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 }d; 2[fR)  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 \ejHM}w3,  
下面就是产生这个functor的类: tUH?N/qn  
T=YVG@fm?  
'9u?lA^9$  
template < typename Actor > jA9uB.I,"b  
class do_while_actor ~-vCY  
  { AmIW$(Ce  
Actor act; %]7 6u7b/  
public : K!\v ?WbF  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} FW8Zpr!u  
(]cL5o9  
template < typename Cond >  ( y!o  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; HUjX[w8  
} ; kF^4kCJ@  
f$^wu~  
qZF&^pCF}  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 b%MZfaU  
最后,是那个do_ 6HBDs:   
1A'eH:$  
RgV3,z  
class do_while_invoker bj@sci(1?  
  { ^X{U7?x  
public : `>UUdv{C  
template < typename Actor > >z%YKdq  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const }I uqB*g[t  
  { }&/>v' G  
  return do_while_actor < Actor > (act); s1wlOy  
} d@ 8M_ O |  
} do_; :AlvWf$d  
!dwZ`D  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? P6kD tUXF  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 mWZP.w^-  
最后来说说怎么处理break和continue 'i$. _Tx  
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。 gk| % 4.  
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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