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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda +\F'iAs@  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 joiL{  
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, z@B=:tf  
Fsif6k=4  
rvXWcu-"  
K95p>E`9e  
  class filler ">y%iE  
  { [Pq}p0cD  
public : |MFF7z{%  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} yIDD@j=l  
} ; \}p6v}  
( 5tvfz%  
G0^2Wk[  
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: 6~1|qEe6I  
o1FF"tLkN  
gx\&_) w N  
Il= W,/y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 7z!tKs"TMT  
wnM9('\  
dIRm q+d^  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Qj.l:9%  
4KH45|; 3  
~%SH3$  
_Jme!Oaa  
二. 战前分析 }Rz3<eON  
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。 eC[$B99\  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 kH]yl 2  
fO0XA"=  
+eFFSt  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 2@%$;.  
  /* --------------------------------------------- */ <iH`rP#  
vector < int *> vp( 10 ); ^OstR`U3  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); K)Q]a30  
/* --------------------------------------------- */ <xgTS[k  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); PzA|t;*  
/* --------------------------------------------- */ ~~SwCXZ+b^  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); MD|5 ol9  
  /* --------------------------------------------- */ ;S57w1PbVA  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); &:, dJ  
/* --------------------------------------------- */ jF=gr$  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 1Dv R[Lx%  
dv.(7Y7.x  
fp[|M  
'J6 M*vO  
看了之后,我们可以思考一些问题: D (h18  
1._1, _2是什么? YEj8S5"Su\  
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。 HmiJ~C_v`:  
2._1 = 1是在做什么? t5#rps\;  
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。 0o9 3i u=&  
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。 qL6 |6-?  
Y@b.sMg{  
BI $   
三. 动工 m3mp/g.>  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: !!`!|w  
't6V:X  
/)4I|"}R0I  
[$ejp>'Ud  
template < typename T > |b|&XB_<]Z  
class assignment *g[^.Sg  
  { /Rg*~Ers *  
T value; )w0AC"2O~  
public : p TeOW9  
assignment( const T & v) : value(v) {} "87ghj_}  
template < typename T2 > K00 87}H  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } s;64N'HH  
} ; /C4^<k\  
<K8\n^i~c  
wyQzM6:,yX  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 72oF,42y  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment p\JfFfC  
%5A+V0D0'  
mL_j4=ER@  
AiK  
  class holder jSwf*u  
  {  \o/n  
public : -mRA#  
template < typename T > ,;(PwJe  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const SL;9Q[  
  { LWHd~"eU  
  return assignment < T > (t); 3Ei5pX=g  
} 'ul~7h;n  
} ; Ygl%eP%Z  
}C#;fp"L  
opJMS6%r  
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: bIEhgiH  
!X<~-G2)l  
  static holder _1; mGGsB5#w>  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 T9u<p=p  
QNxl/y\l0  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 7?kIVP1r  
而不用手动写一个函数对象。 ;Hj~n+  
bf!M#QOk?  
FDv+*sZ  
ijdXU8  
四. 问题分析 FN%m0"/Z{t  
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。 >B2q+tA  
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。 CJXg@\\/  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 2w-51tqm  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Hx\H $Y  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 h<SQL97N  
Ko/ I#)  
五. 问题1:一致性 jMN[J|us51  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| Xixqxm*8  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ,$ ^C4I  
aN $}?  
struct holder +C(/ Lyo}  
  { EB_NK  
  // d R]Q$CJ  
  template < typename T > o`q_wdy?  
T &   operator ()( const T & r) const _dJ{j   
  { <1.A=_ M  
  return (T & )r; ulER1\W  
} "eWYv3z~-  
} ; nE^Qy=iE  
,ML[Wr'2  
这样的话assignment也必须相应改动: I~9hx*!%%  
E)9yH\$6  
template < typename Left, typename Right > wlEo"BA  
class assignment Eyh51IB.  
  { Q]w&N30  
Left l; \0H's{uek  
Right r; j`*#v  
public : ,57`D'  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} !DI{:I_h(  
template < typename T2 > z ly unJD(  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } wj1{M.EF\  
} ; pIKSs<IP  
FA }_(Hf.[  
同时,holder的operator=也需要改动: .LuB\o$  
QEu=-7@>  
template < typename T > !grVR157P  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 5n ^TRB  
  { ^-a8V'  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); d'|, [p  
} viAMr"z  
UD)e:G[Gat  
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。 PGARXw+  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。  ^_%kE%I  
j* *s^Sg  
return l(rhs) = r; vUnRi=:|  
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。 !QT'L,_  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 2"d!(J6}K  
G_dsrpI=N  
template < typename Tp > wprX!)w<i  
class constant_t }irn'`I  
  { DS%\SrC  
  const Tp t; /De^  
public : @5[kcU>  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ]Y| 9?9d  
template < typename T > s#S%#LM  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const vc]cNz:mQ  
  { Y&^P"Dw  
  return t; 1 `7<2w  
} E3*\ ^Q_  
} ; {" 4e+y  
ad_`x  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 2]c {P\  
下面就可以修改holder的operator=了 j}AFE  
B: \Uw|Mf  
template < typename T > }=2;  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 7rC uu*M  
  { PDLpNTBf  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); {h KjD"?  
} ?9X&tK)E-  
ne>g?"Pex{  
同时也要修改assignment的operator() LjH*rjS4  
i"j(b|?e  
template < typename T2 > pW]4bx@E  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } gXH[$guf  
现在代码看起来就很一致了。 kGUJ9Du  
~Gqno  
六. 问题2:链式操作 5c;h &  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Zv_jy@k  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 C P3<1~  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 er.CDKD%L  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 :vL1}H<  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 1H,g=Y4f%  
7 ua6l[c  
template < typename T > 8v)_6p(<x8  
struct result_1 ,JEbd1Uf  
  { >z`,ch6~  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 34QfgMyH  
} ; }elH75[64  
nSCWg=E^  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: R <"6ojn  
oQ7]= |  
template < typename T > zLD|/`  
struct   ref /V?H4z[G  
  { {gKN d*[*  
typedef T & reference; ]}UgS+g>$  
} ; 5`<eKwls  
template < typename T > s:Akk kF  
struct   ref < T &> ZCg`z  
  { <q,+ON\'  
typedef T & reference; Cj*-[ EL<  
} ; dtAbc7  
SxjCwX">  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: . /p|?pu  
do-c1;M  
template < typename T > CWO=0_>2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const mga6[E<  
  { Se!)n;?7Sw  
  return l(t) = r(t); Fn^C{p^  
} GyC/_ntn  
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。 pX=,iOF[I  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Y?#i{ixX6n  
dS`Bk6 Y  
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 X[W]=yJJ  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ]=!P(z|  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 k?VQi5M  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 V5D`eX9  
最后的布局是: LjdYsai-  
                Add kHJ96G  
              /   \ M"_FrIO  
            Divide   5 jFerYv&K~  
            /   \ )nu~9km3  
          _1     3 F8+e,x  
似乎一切都解决了?不。 s^T+5 E&}  
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。 somfv$'B  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 )uLr?$qe  
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: 9B +wYJp  
+/?iCmW  
template < typename Right > s~},y]YV  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const oY`qInM_  
Right & rt) const CT d|`  
  { jLcHY-P0V  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); %TrF0{NR90  
} $gMCR b,  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 %So] 3;'  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 P=H+ #  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 o7+>G~i  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 Q&M'=+T  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 /9Ilo\MdD  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? J`#` fX  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 4B?!THjk  
#\bP7a +  
template < class Action > >m_v5K  
class picker : public Action dZ :r&Qa  
  { c#b:3dXx9  
public : \%,&~4 !  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 5eX59:vtl  
  // all the operator overloaded v.W{x?5  
} ; &14W vAU  
v&3O&y/1v  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 8 3.E0@$  
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: oJ78jGTnb  
J< JBdk  
template < typename Right > )'q%2%Ak  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const KIL18$3J  
  { i=v]:TOu  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); | W#~F&{]  
} OYf{?-QD  
8o)L,{yl  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > wAbp3hX  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 {4ptu~8  
C4$/?,K(  
template < typename T >   struct picker_maker ]2+g&ox4'  
  { hbuZaxo<  
typedef picker < constant_t < T >   > result; dyQh:u -  
} ; \Kd7dK9&]  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ~"ONAX  
  { bdV3v`  
typedef picker < T > result; t ,qul4y}  
} ; ui'F'"tPz  
>uHS[ _`nM  
下面总的结构就有了: F ,G,b  
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。 Fc0jQ@4=  
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。 pH9HK  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 h'^FrWaU/  
至此链式操作完美实现。 ZHy><=2  
?gV'(3 !  
!=[uT+v  
七. 问题3 2/tb6' =  
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。 2H&{1f\Bf  
p27p~b&  
template < typename T1, typename T2 > |*Ot/TvG  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7dD.G/'  
  { Xyv8LB  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); K="I<bK  
} '7nJb6V,0l  
i+~QDo(Pi  
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: vmKT F!;  
T 2bnzI i  
template < typename T1, typename T2 > ) Ypz!  
struct result_2 ItK  
  { X*Z5 P  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; J5T=!wF (  
} ; ]+IVSxa!u  
0&`}EXe<f  
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? A9BxwQU#  
这个差事就留给了holder自己。  3t  
    ;]h.m)~|  
hU,$|_WDy  
template < int Order > 4]UT+'RubX  
class holder; jA2ofC  
template <> v7@H\x*  
class holder < 1 > Qp&?L"U)2  
  {  nhfwOS  
public : F7 uhuqA]N  
template < typename T > 8Nvr93T,  
  struct result_1 N^@ \tg=  
  { II#  
  typedef T & result; Y}/jR6hK  
} ; Q=.g1$LP  
template < typename T1, typename T2 > ZA.fa0n  
  struct result_2 aBCOGtf  
  { yQS04Bl]  
  typedef T1 & result; =mJ F_Ri  
} ; DS 1JF  
template < typename T >  EW5]!%  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const x_ySf!ih  
  { |p'i,.(c_W  
  return (T & )r; K%<GU1]-]  
} L; C|ow^c  
template < typename T1, typename T2 > _z:Qhe  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 'aPCb`^;w  
  { gY\mXM*^  
  return (T1 & )r1; Ak|b0l>^  
} UQdyv(jXq  
} ; n49s3|#)G  
>PH< N  
template <> wrK#lh2  
class holder < 2 > ork|yj/A  
  { ZPYH#gC& T  
public : j@g!R!7)  
template < typename T > Ge9}8  
  struct result_1 gCwt0)  
  { LO>8 j:  
  typedef T & result; <"ae4  
} ; 14u^[M" U  
template < typename T1, typename T2 > iJ*%dio  
  struct result_2 q+J0}y{#8)  
  { _U=S]2 Q W  
  typedef T2 & result; 'X ~Ab  
} ; (v|`LmV  
template < typename T > o?=fhc  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const O &\<FT5  
  { qqD0R*(C  
  return (T & )r; 2 _Jb9:/X  
} DD6'M U4  
template < typename T1, typename T2 > A xR\ ned  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const &u4Ve8#  
  { }JJ::*W2n  
  return (T2 & )r2; Dzm qR0)  
} 9>zDJx  
} ; .)nCOwR6p  
;l#?SYY  
U*xxrt/On/  
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> >。 ,"C&v~  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ^B6`e^ <  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: |>[X<>m  
Q^kMCrp  
return l(i, j) = r(i, j); ~:s!].H  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ~s0P FS7  
v5gQ9  
  return ( int & )i; *U2Ck<"]  
  return ( int & )j; 8\u;Wf  
最后执行i = j; e7wKjt2fy  
可见,参数被正确的选择了。 6z`8cI+LRw  
]d~MEa9Y|  
7Fc |  
!?Tzk&'  
3_@G{O)e  
八. 中期总结 .1%i`+uZ  
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: TR_(_Yd?36  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 R3cG<MjmK  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 $$/S8LmmK  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 2O^32TdS  
I>8 Bc  
?/^VOj4&  
vkh;qPD  
Q)9369<A  
<|wmjW/ D  
九. 简化  MbM :3  
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。 ),z,LU Yf  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 2@4MC`&  
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: bv_AJ4gS  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 1w6.   
  +-*/&|^等 8Q +TE;  
2. 返回引用。 :hi$}xHa  
  =,各种复合赋值等 'fX er!L}  
3. 返回固定类型。 ~mW>_[RT;  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) CVi<~7Am\  
4. 原样返回。 79y'Ja+`j  
  operator, I  *1#  
5. 返回解引用的类型。 wN$uX#W|  
  operator*(单目) Yr Preuh  
6. 返回地址。 R2'C s  
  operator&(单目) g9! d pP  
7. 下表访问返回类型。 %9cqJ]S  
  operator[] r]xdhR5  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ;Ce 2d+K  
  operator<<和operator>> _6| /P7"  
s-y'<(ll  
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。  z, :+Oc  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: $d5&~I  
]q@rGD85K  
template < typename Left > QZ_nQ3K  
struct value_return )bF)RL Z  
  { if\k[O 1T6  
template < typename T > &Qz"nCvJ  
  struct result_1 ^D0/H N   
  { /o~ @VF:  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Di]Iy  
} ; >f3k3XWRT  
t,UW&iLK  
template < typename T1, typename T2 > cC*zj \O  
  struct result_2 \0xzBs1!  
  { %Td+J`|U+  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; oo"JMD)  
} ; G>9'5Lt  
} ; kemr@_  
H 7 o$O  
`=WzG"  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait IiQWs1  
Yf%[6Y{  
下面我们来剥离functor中的operator() 2-/YYe;C  
首先operator里面的代码全是下面的形式: }d$vcEI$3  
Qq6%53  
return l(t) op r(t) a2 IV!0x  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) L|vaTidc0  
return op l(t) Bx_8@+  
return op l(t1, t2) 1WZKQeOo  
return l(t) op fte!Ll'  
return l(t1, t2) op \L&qfMjW"Z  
return l(t)[r(t)] ZfF`kD\  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 4{1c7g  
GZ-n! ^  
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: (*c`<|)  
单目: return f(l(t), r(t)); -#:Y+"'  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); !^Qb[ev  
双目: return f(l(t)); |O #wdnYW  
return f(l(t1, t2)); !)=#p9  
下面就是f的实现,以operator/为例 \ltErd-  
$]`'Mi  
struct meta_divide c>%z)uY>/  
  { NiU tH  
template < typename T1, typename T2 > /61ag9pN  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) gPn%`_d5  
  { 4B%5-VQ  
  return t1 / t2; 8=b{'s^^F  
} A@lhm`Aa  
} ; ACMpm~C8Gu  
8O}A/*1FJ  
这个工作可以让宏来做: &)/H?S;yN  
3w6J V+?  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ @/Wty@PU  
template < typename T1, typename T2 > \ xw/h~:NT  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; UOOR0$4  
以后可以直接用 +5seT}h  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) MWp\D#H  
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 *U5> j#,  
(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。。。) p3'mJ3MA  
*]DJAF]  
XJV3oj   
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 2Q;Y@%G  
HtS1N}@  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > rVIb'sa  
class unary_op : public Rettype /s-jR]#VA  
  { 5O4&BxQ~}  
    Left l; t8wz'[z  
public : -;DE&~p  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} "|~B};|MFF  
EZa{C}NQ$2  
template < typename T > y}H*p  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ? geWR_Z  
      { {?kKpMNNn  
      return FuncType::execute(l(t)); :@z5& h  
    } *X =f  
n?KS]ar>  
    template < typename T1, typename T2 > _tR.RAaa"  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4jZi62  
      { jd*%.FDi{  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ?yd(er<_f  
    } 9_CA5?y$:  
} ; 4<K ,w{I  
LMhY"/hAXa  
j#.-MfB  
同样还可以申明一个binary_op Duo#WtC  
FZ'>LZ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > PY3Vu]zD  
class binary_op : public Rettype \c@qtIc  
  { cq+M *1;  
    Left l; s D8xH  
Right r; sou$qKoG01  
public : \?`d=n=  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ,BN}H-W\2  
9"u @<]  
template < typename T > C`K9WJOD  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const qjRiTIp9q  
      { :4L5@>b-  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ztxQv5=:,  
    } =B 4gEWR  
VAB&&AL  
    template < typename T1, typename T2 > h"Yqm"U/  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N#6A>  
      { xuH<=-O>ki  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); gQcr'[[a  
    } Qak@~b  
} ; F|3FvxA  
z$im4'\c  
u=UM^C!  
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 KzH}5:qI  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 RX<^MzCDV  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) JNz"lTt>[g  
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。 {II7%\ya  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ez<wEt S  
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。。。 %A[p!U  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 0 ?*I_[Y  
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) m^s2kB4A[  
下面是修改过的unary_op -gX2{dW  
g>oYEFFJ  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > mWFZg.#?  
class unary_op N?<@o2{  
  { ^OcfM_4pN  
Left l; `"-!UkD+  
  "=RoI  
public : mUY:S |  
p<nBS" /  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} .j4ziRa-  
]j#$.$q  
template < typename T > 71 m-W#zyA  
  struct result_1 !Z2n;.w  
  { m ?tnk?oX  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; KUqS(u  
} ; t 6IaRD  
zinl.8Uk  
template < typename T1, typename T2 > *9:6t6x  
  struct result_2 vi.AzO  
  { D]`B;aE>A*  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  O,,n  
} ; OcS`Fxs  
t>`LO  
template < typename T1, typename T2 > g~sNY|%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ImY*cW=M  
  { TF3q?0  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); w 4gZ:fR=  
} 5J#g JFA  
nv[Sb%/  
template < typename T > ,* vnt6C*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const s3RyLT  
  { '\mZ7.Jj  
  return OpClass::execute(lt(t)); 3#ZKuGg=  
} Ip|^?uyrk  
Wjk;"_"gd  
} ; !P^$g R  
1? hd  
qJzK8eW  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug v})Ti190  
好啦,现在才真正完美了。 a7d-  
现在在picker里面就可以这么添加了: R;,HtN  
K?m:.ZM  
template < typename Right > kb\v}gfiD/  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const |.8=gS5  
  { KKXb,/  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); U8Jj(]},_  
} -6Si  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 j/ IZm)\  
%~VIxY|d  
@I.O T  
CN>};>WlG  
toZI.cSg4  
十. bind n#'',4f  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 R[-:-8  
先来分析一下一段例子 )Nd:PnA  
0P/LW|16  
? bg pUv  
int foo( int x, int y) { return x - y;} T.dO0$,Q@$  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 0J-ux"kfI  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 WbzL!zLd!  
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。 rbS= Ewk  
我们来写个简单的。 !D5`8   
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Elk$9 < <  
对于函数对象类的版本: BD+~8v  
sU!q~`; J  
template < typename Func > I}A#*iD  
struct functor_trait C:EoUu  
  { ?qW|k6{O  
typedef typename Func::result_type result_type; `IQC\DSl/  
} ; :Lzj'Ij  
对于无参数函数的版本: &.4a  
qr;" K?NX  
template < typename Ret > 3AL=*qq  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Q>*K/%KD  
  { mpAh'f4$*  
typedef Ret result_type; LMzYsXG*[  
} ; J(VZa_  
对于单参数函数的版本: AG0x)  
*Yjs$'_2  
template < typename Ret, typename V1 > [B<{3*R_  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ]F-6KeBc  
  { 9'aR-tFun;  
typedef Ret result_type; }}2hI`   
} ; \$UU/\  
对于双参数函数的版本: Z|wDM^Lf  
IT33E%G  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > NU*6iLIq|F  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ]g!<5 w  
  { u[qtuM?&  
typedef Ret result_type; 0evZg@JP`  
} ; @h8~xs~DG  
等等。。。 lv&wp@  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy &bx,6dX  
[]^>QsS(X  
template < typename Func > $MGd>3%y  
struct func_return ' ]Y:gmM"  
  { w$HC!  
template < typename T > v1rGq  
  struct result_1 }N!8i'suz9  
  { @L7rE)AU.  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; *E6 p=  
} ; Bqj *{m  
G;+ 0V0K  
template < typename T1, typename T2 > ~vS.Dr  
  struct result_2 5?"ZM'4  
  { }]@ "t)"  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 2O>iAzc  
} ; zqn*DbT  
} ; .YbD.{]D  
 Jt][b  
H^0KNMf(  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 J],BO\ECH  
c6.|; 4  
template < typename Func, typename aPicker > <C(2(3  
class binder_1 ,)8Hl[y  
  { >MLqOUr#  
Func fn; ~Q\[b%>J  
aPicker pk; pTd@i1%Nr  
public : i ib-\j4d  
d4tVK0 ~  
template < typename T > $>Do&TU   
  struct result_1 wDzS<mm  
  { s3S73fNOk  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; LdV_7)  
} ; <jjaqDSmz  
K;O\Pd  
template < typename T1, typename T2 > ps [rYy  
  struct result_2 @m4d4K@  
  { nMqU6X>P!  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; NU"X*g-x^  
} ; ZgtOy|?|  
wu3ZSLY  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} >d |W>|8e  
K+H82$ #  
template < typename T > aQuENsB  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i=rW{0c%  
  { 6iOAYA=  
  return fn(pk(t)); n&lLC&dL  
} -g9f3Be  
template < typename T1, typename T2 > i[swOY z]X  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const S]+}Zyg  
  { M_DkjuR  
  return fn(pk(t1, t2)); 2t%)d9r32  
} Q&7Qht:ea:  
} ; nLQJ~("  
.7q#{`K^=  
L;;x%>  
一目了然不是么? &0myA_So  
最后实现bind e %#f9i  
Rp1OC  
_GS2&|7`  
template < typename Func, typename aPicker > H.e@w3+h  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 1k`!w}  
  { ?*HlAVDcFT  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Oi RqqD  
} Uz6B\-(0p  
]|oqJ2P  
2个以上参数的bind可以同理实现。 u Wtp2]A  
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。 l }[ 4  
v~SN2,h  
十一. phoenix . x$` i  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Iq9+  
+4 dHaj6  
for_each(v.begin(), v.end(), e3.TGv7=  
( .,4&/cd  
do_ IdM ;N  
[ \% (R~ H  
  cout << _1 <<   " , " WO^h\#^n  
] xxYFWvi  
.while_( -- _1), 1E(pJu'K  
cout << var( " \n " ) d)@M MF  
) i*3_ivc)  
); TD@'0MaQ#  
 dbR4%;<  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 6 BMn7m?  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 8LOzL,Ah  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 94+#6jd e  
那么我们就照着这个思路来实现吧: '5IJ;4k  
"o`( kYSF  
-kkXyO8js  
template < typename Cond, typename Actor > |( KM 8  
class do_while B}p/ ,4x6  
  { V&G_Bu~  
Cond cd; Y\lBPp0{\v  
Actor act; =1D*K%  
public : }-!$KR]:s  
template < typename T > NEvt71k  
  struct result_1 }w$/x<Q[  
  { '(Pbz   
  typedef int result_type; p^2pv{by  
} ; XHV+Y+VG  
1BF+sT3  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 0kDT:3  
7}xKiHh:  
template < typename T > 3|C"F-'<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const t]V)3Ww  
  { B $HQFdTli  
  do Q x:+n`$/  
    { XHW{EVcF  
  act(t); z-,'W`  
  } ' Mg%G(3  
  while (cd(t)); l{ k   
  return   0 ; 'lWNU   
} nV'B!q  
} ; 0GB6.Ggft  
$*tuv ?  
%j'lWwi  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). "l!"gc87  
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。 pz(clTOD:  
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。 ?C_%"!GR  
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。 6rk/74gI,a  
下面就是产生这个functor的类: Wd[XQZ<  
CN zK-,  
#SL/Jr DZ  
template < typename Actor > 9F3`hJZRy>  
class do_while_actor r`lgK2r\  
  { /(Y\ <  
Actor act; Bk8U\Ut  
public : ?p`}6s Q}  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} E3`KO'v%  
~_K   
template < typename Cond > Dq\#:NnKvx  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; WvR}c  
} ; "~GudK &  
pt=[XhxC(>  
&Zov9o:gx  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 :QN,T3i'/3  
最后,是那个do_ \4V'NTjB  
GU!|J71z  
am`eist:  
class do_while_invoker [QeKT8  
  { "5{\0CfS  
public : 4((Z8@iX/  
template < typename Actor > 9~N7hLT  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const %e _WO,R  
  { -cG?lEh <  
  return do_while_actor < Actor > (act); B3K%V|;z )  
} ]SK(cfA`  
} do_; e{"d6pF=  
lk8VJ~2d  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? YTY0N5["  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 IUzRE?Kzf  
最后来说说怎么处理break和continue L&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。 `OduBUI]]  
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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