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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda D@gC(&U/6  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 *2->>"kh  
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, * 7Ov.v%  
&C+2p  
3PZ(Kn<  
1h?ve,$  
  class filler Yq6 @R|u  
  { 69)"T{7  
public : &Wcz~Gx3Q  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} qb=2J5su  
} ; &BrFcXF  
; Z7!BU  
r8:"\%"f>  
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: !zF0 7.(E  
~Jr'4%   
T`fT[BaY  
#jg-q|nd  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ,^8':X"A{!  
5%WAnh  
&d2L9kTk  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 }bca-|N  
$Y_S`#c@i  
QJ;dw8  
7 uL.=th'  
二. 战前分析 SA}Dkt&,  
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。 = NZgbl  
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 */aQ+%>jf  
$&Vba@v  
ZH;4e<gg  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); MWA,3I\.  
  /* --------------------------------------------- */ 9 ;p5z[jI  
vector < int *> vp( 10 ); {c9 f v H  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); #J&3Zds  
/* --------------------------------------------- */ Y Z+G7D>  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); tt?`,G.(]  
/* --------------------------------------------- */ 2} pZyS  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); BYEZ[cM  
  /* --------------------------------------------- */ JS^DyBXc  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); c.Sd~k:3  
/* --------------------------------------------- */ _MTZuhY  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); L7buY(F(  
\]f+{d- &  
6_KvS  
{:!>Y1w>  
看了之后,我们可以思考一些问题: TU^ZvAO&  
1._1, _2是什么? l1k&@1"  
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。 xRacgny:I  
2._1 = 1是在做什么? \XV8t|*  
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。 FqA4 O 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。 %AA&n*m  
{24>&<p  
Hq:: F?  
三. 动工 o}:x-Y  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: dV38-IfGkl  
"[?DS  
OS@uGp=  
iZy>V$Aq  
template < typename T > y4h =e~  
class assignment $rcv@-l  
  { "ymR8 y'  
T value; 5s3QN{h8  
public : 4%~*}  
assignment( const T & v) : value(v) {} >4luZnWMI  
template < typename T2 > ;UTM9.o[  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ljZRz$y  
} ; lb'tVO  
M{G}-QK_.  
;X<Ez5v3  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 U&BCd$  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment KLW5Ad:/rI  
aq_K,li #w  
aUEr& $  
Ez|NQ:o  
  class holder Pz0MafF|T  
  { 2kVZlt'y  
public : 8b'@_s!_  
template < typename T > !38KHq^|&  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const P*iC#w]m  
  { xA7~"q&u  
  return assignment < T > (t); tcXXo&ZS  
} yZNG>1 N  
} ; BZQ}c<Nl  
o FP8s[B  
85G-`T  
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: (+(@P*c1  
o=7,U/{D!  
  static holder _1; 6 ScB:8M  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 |E?r+]  
E&kv4,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); C3W4:kbau  
而不用手动写一个函数对象。 yYJ_;Va  
d"Zu10  
1qNO$M  
*z69ti/ t  
四. 问题分析 tE=09J%z  
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。 pt.V^a  
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。 [nig^8  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 <(>t"<  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 9.\SeJ8c  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 *`"+J_   
#'1dCh vZ  
五. 问题1:一致性 2mzn{S)nV  
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?| W=^.s>7G  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 LJ <pE;`d  
gQ0,KYmI3_  
struct holder ,uC-^T |n  
  { u@e.5_:S)  
  // 1}la)lC  
  template < typename T > HBe*wkPd  
T &   operator ()( const T & r) const Sk+XBX(}  
  { axUj3J>  
  return (T & )r; ow9a^|@a  
} r9{@e^Em  
} ; -}UY2)  
8_4!Ar>2  
这样的话assignment也必须相应改动: ds!n l1  
B;N<{Gb  
template < typename Left, typename Right > ULz<P  
class assignment bC:sd2s  
  { x@q.u3o9  
Left l; Z S=H1  
Right r; k)7i^ 1U  
public : c|.te]!ds  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} rwXpB<@l@  
template < typename T2 > F\+AA  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 50 Gr\  
} ; ![K\)7iKo  
JS ^Cc  
同时,holder的operator=也需要改动: QG?!XWz  
_[&V9 Jt  
template < typename T > P _fCb  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const w~v6=^  
  { qzNb\y9G  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); K' `qR  
} hT-^1 :N  
N 5Om~D  
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。 )-!)D  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ~xxq.rL"  
<e BmCrJ  
return l(rhs) = r; %" bI2  
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。 &2u |7U.  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: b 3Q6-  
2{=D)aC$f  
template < typename Tp > =5Db^  
class constant_t ~_JfI7={Jn  
  { PI%l  
  const Tp t; UAXp;W`  
public : 0>CG2SRn  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} [ K/l;Zd  
template < typename T > C <:g"F:k  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const lfM vNv  
  { 8[J%TWq%9  
  return t; >gzM-d  
} [?7QmZK  
} ; m   uO.  
{2:baoG-  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 5B:"$vC{=  
下面就可以修改holder的operator=了 QEqYqAGzu|  
Mu`_^gG  
template < typename T > eG(YORkR  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const /~'C!so[v  
  { r~T!$Tb  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); h?dSn:Y\?  
} heIys.p  
Uzvd*>mv  
同时也要修改assignment的operator() YQ:$m5ai  
j;}-x1R  
template < typename T2 > %!Eh9C*  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } d)uuA;n  
现在代码看起来就很一致了。 ZVH 9je  
wwdmz;0S  
六. 问题2:链式操作 P<R^eLZ<&  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 DI8I'c-P  
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。 Wtu-g**KN  
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。 p]S'pzh  
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。 A<c<!N  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Bv~^keuj3t  
Awfd0L;9  
template < typename T > =Ks&m4  
struct result_1 UNb7WN  
  { UeCi{ W  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; JzN "o'  
} ; WDxcV%  
vT{(7m!Ra  
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: p9i7<X2&  
no-";{c  
template < typename T > 6 DQOar>d  
struct   ref Cu%BU}(  
  { 4qDO(YWf  
typedef T & reference; 4 `l$0m@>  
} ; A7Y CSjB  
template < typename T > {91Y;p C  
struct   ref < T &> <#BK(W~$  
  { y]{b4e  
typedef T & reference; 51eZfJB  
} ; A*0X ~6W  
K3:z5j.X  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: <fBJ@>  
tBzE(vW  
template < typename T > [K #$W  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const XO?WxL9k]  
  { L>/$l(  
  return l(t) = r(t); SPb`Q"  
} g~21|Sa$[  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 /xgC`]-  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 qdk!.A{   
Vr1r2G2  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 bl!pKOY  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: qh>An;:u  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 j^#\km B  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 +/$&P3  
最后的布局是: AUF[hzA  
                Add nWCJY:q;5  
              /   \ /z^v% l  
            Divide   5 th*!EFA^o  
            /   \ <k1muSe  
          _1     3 Yqh-U%"'  
似乎一切都解决了?不。 ES,JdImZ|  
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。 k"[AV2UW1  
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。 *fi`DiO  
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: ,.{M1D6'R`  
;FwUUKj  
template < typename Right > pR0 !bgC  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const _^{RtP#=  
Right & rt) const n>JJ Xw,,  
  { ;/Y#ph[  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); kygj" @EX  
} T@vE@D  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 B7C<;`5TiD  
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。 0K"+u9D^  
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。 F6CuY$0m=  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 D`41\#ti  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 m-C#~Cp36  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? !4^Lv{1QZ  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: Ye|gW=FUR  
ql.[Uq  
template < class Action > u7J:ipyiq2  
class picker : public Action 8}[<3K%*g  
  { &VU^d3gv~  
public : BuM #&]s  
picker( const Action & act) : Action(act) {} p79QEIbk=  
  // all the operator overloaded ,^ -%<  
} ; \s8h.xjU  
pT+OPOSR  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 4avkyFj!h  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: '9vsv\A&  
OFv-bb*YZ  
template < typename Right > 1HSt}  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const xK[ [b  
  { :1t&>x=T  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 3k_\ xQ  
}  RF<f  
oVUsI,8  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 9gK1Gx:  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 {1UU `d  
[xfg6  
template < typename T >   struct picker_maker M4 ?>x[Pw  
  { nRq[il0 `i  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Xq"9TYf$  
} ; V=1yg24B<  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 'YN:cr,V  
  { fUq}dAs*K  
typedef picker < T > result; RigS1A\2l  
} ; 9nO&d(r g  
^|U5@u_  
下面总的结构就有了: c-7Zk!LfD  
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。 `K$;K8!1  
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。 dEf5x_TGm  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ~nj+" d]  
至此链式操作完美实现。 ,{"K^  
):+^893)  
k|]l2zlT  
七. 问题3 "j&p3  
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。 YuoErP=P  
M?gZKdj  
template < typename T1, typename T2 > $y<`Jy]+)~  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _wg~5'w8  
  { 6>)KiigZ\  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); _Co v>6_i  
} iRW5*-66f  
H- WNu+  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: l)KN5V  
SzG %%CXH_  
template < typename T1, typename T2 > 3uvl'1(%J  
struct result_2 rP6k}  
  { l~f9F`~'  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; kd p*6ynD  
} ; 9)b{U2&  
,pZz`B#  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? LBpAR|  
这个差事就留给了holder自己。 E>QEI;  
    guy!/zQ>A  
@[/!e`]+  
template < int Order > |~Awm"  
class holder; u91  
template <> ``Um$i~e%  
class holder < 1 > Ex}TDmTu  
  { H 0Sm4  
public : 3WfZzb+  
template < typename T > Y8mv[+Z  
  struct result_1  >qI:  
  { 2<2a3'pG  
  typedef T & result; Np~qtR  
} ; h^ K>(x  
template < typename T1, typename T2 > m|Z[8Tup  
  struct result_2 O1]XoUH<  
  { 9 771D  
  typedef T1 & result; aO<H!hK  
} ; cwUor}<|  
template < typename T > !VfVpi+-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ryd}-_LL  
  { `AdHyE  
  return (T & )r; ybB<AkYc  
} d?CU+=A&|  
template < typename T1, typename T2 > wz:w6q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const }u5J<*:bZ  
  { 3 }rx(  
  return (T1 & )r1; ,.gI'YPQC  
} 4x/u$Ixzh=  
} ; `Uk jr MO  
&)~LGWBdC  
template <> xA}{ZnTbN  
class holder < 2 > i079 V  
  {  q,'~=Y5  
public : Dt]FmU  
template < typename T > 8H SGOs =8  
  struct result_1 zWdz9;=_  
  { okW'}@jD  
  typedef T & result; Pb :6nH=  
} ; =gB{(  
template < typename T1, typename T2 > G~4|]^`g  
  struct result_2 h/l?,7KHI  
  { y+VR D  
  typedef T2 & result; ~-(X\:z}  
} ; ;Y &2G'  
template < typename T > C2%Yry  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const JAL"On#c#0  
  { Ly/5"&HD  
  return (T & )r; eR8>5:V_  
} K*MI8')  
template < typename T1, typename T2 > z<<aT  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const fli7Ow?M~  
  { lzZ=!dG  
  return (T2 & )r2; 5g4c1K  
} jmnrpXaAx  
} ; jRdW=/q+(  
U09@pne8  
RKz _GEH)  
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> >。 y|D-W>0cX3  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: `VOLw*Ci  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ]JHY(H2|  
"  6  
return l(i, j) = r(i, j); 'seuO!5  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) -(.\> F  
y\[GS2nTX  
  return ( int & )i; a% 82I::t  
  return ( int & )j; &sPu 3.p  
最后执行i = j; Hkj| e6  
可见,参数被正确的选择了。 YWa9|&m1  
Jb z>j\  
}pPt- k  
}Qvoms<k  
wsCT9&p  
八. 中期总结 ok9G9|HA  
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<2~  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义  *FoPs  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 QnDLSMx)  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor fm,:8%  
V=H}Ecd  
2HvzMo-4  
OBp/:]  
%O&C\{J  
p$%g$K  
九. 简化 0 :1ldU 4  
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。 12%4>2}~>  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 - e"XEot~  
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: 1HNX 6  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 z0&I>PG^  
  +-*/&|^等 ]r1 C  
2. 返回引用。 2$%0~Z5  
  =,各种复合赋值等 SxCzI$SGu  
3. 返回固定类型。 ,_t}\7  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 38q0iAH  
4. 原样返回。 'r?OzFtxh  
  operator, ZZl4|  
5. 返回解引用的类型。 h!>NS ?X7  
  operator*(单目) 5B=Wnau  
6. 返回地址。 [Z?vC  
  operator&(单目) ./;*L D  
7. 下表访问返回类型。 -Qco4>Z8  
  operator[] |k9A*7I  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 s97L/iH  
  operator<<和operator>> _`Sz}Yk  
#3u471bp  
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。 N[,/VCW  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: pV))g e\  
4.mbW  
template < typename Left > C(*)7| m  
struct value_return 0H{0aQQ  
  { x5Ee'G(  
template < typename T > T)B1V,2j=  
  struct result_1 8M'6Kcr  
  { { e %  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; l+V5dZ8W  
} ; "ae55ft//  
yo0?QRT  
template < typename T1, typename T2 > _j2h3lCT  
  struct result_2 !P26$US%P  
  { wen6"  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; {n%U2LVL  
} ; $yb8..+  
} ; Q-N.23\1  
 qz:_T  
YB}_zuZ4&  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Pjff%r^  
t`mLZ <X  
下面我们来剥离functor中的operator() T {lJ[M  
首先operator里面的代码全是下面的形式: rzqUI*4%  
pf`li]j'V  
return l(t) op r(t) 2={ g'k(  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Lsozl<@  
return op l(t) VU*{E  
return op l(t1, t2) 4[&6yHJ^  
return l(t) op v+=_  
return l(t1, t2) op P5P<-T{-c  
return l(t)[r(t)] L3~E*\cV  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 6%_d m'  
Z@8amT;Y  
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: 7_/.a9$G  
单目: return f(l(t), r(t)); ;SVF"Uo  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); i9M6%R1m}E  
双目: return f(l(t)); m%E7V{t  
return f(l(t1, t2)); ,O(XNA(C  
下面就是f的实现,以operator/为例 U%45qCU  
8`qw1dF  
struct meta_divide %GS)9{T&  
  { Urx gKTry  
template < typename T1, typename T2 > &/, BFx"  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 3)g1e=\i$  
  { Ec6{?\  
  return t1 / t2; %3VwCuE  
} [* > @hx  
} ; RGtUKr'  
T "G!H  
这个工作可以让宏来做: m x,X!}  
.[Sv|;x"E  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ gi@+2 7;  
template < typename T1, typename T2 > \ C>;yW7*g"  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; r%'2a+}D  
以后可以直接用 5#f&WL*U@  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)  D#m+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 `u-VGd\  
(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。。。) J= |[G'  
 "rjJ"u 1  
-RH ?FJ  
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 |#2<4sd  
km<~H w>Z  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Wu Gm~<NS  
class unary_op : public Rettype 65J'u N  
  { x{ZVq 4  
    Left l; uX0wg  
public : cdIy[ 1  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} xSOL4  
{@ , L  
template < typename T > f (n{7  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d) o<R;F  
      { JrL/LGY  
      return FuncType::execute(l(t)); "iZ-AG!C  
    } IW BVfN->}  
PUYo >eB)0  
    template < typename T1, typename T2 > ln=zGX.e  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const nQ(#'9  
      { oG*lU h}  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Iwn@%?7  
    } MB |(,{S  
} ; Ol%*3To  
Yu1xJgl  
\AK|~:\]  
同样还可以申明一个binary_op "?9fL#8f*!  
$qrr]U  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^3yjE/Wi"  
class binary_op : public Rettype wA~Nfn ^  
  { *<A;jP  
    Left l; !7 ^He3  
Right r; i ~FCt4  
public : q3P3euK3  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 8m*\"_S{  
9vj:=,TNu  
template < typename T > R&alq  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4*9Dh  
      { ckP3[@Su {  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ca-n:1  
    } u('OHPqq  
0'~b<>G%  
    template < typename T1, typename T2 > XWUT b\@  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Jb$z(?S  
      { P`%ppkzV6  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); *HXq`B  
    } yED^/=\)}  
} ; AeJM[fCMa  
q,(&2./  
q9!#S  
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 bT*4Qd4W  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 nRE}F5k  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 1aDDl-8,  
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。 yR$_$N+E  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! <V8i>LBlz  
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。。。 }mGD`5[`  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 aKUr":z  
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) f:Ja  
下面是修改过的unary_op 'q^Gg;c>+  
D8#q.OR]  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > &Egn`QU  
class unary_op %7@H7^s}9  
  { m{5$4v,[  
Left l; Kk(ucO  
  cU6#^PFu  
public : E0h p%:  
s*X\%!l9  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} &B85;  
;VH]TKkk  
template < typename T > %N  
  struct result_1 H'`(|$:|  
  { mT>p:G  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; PmY:sJ{M  
} ; E 9:hK  
bOdv]nQ1  
template < typename T1, typename T2 > m pivg  
  struct result_2 &zd7t6  
  { Ww@;9US 3  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; /t^lI%&  
} ; }:8>>lQ  
Q(IS=  
template < typename T1, typename T2 > D6oby*_w  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _Kj.  
  { eEh0T %9K  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); &aQ)x   
} =arsoCa  
MB 5[Js|  
template < typename T > DQICD.X6R  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const KEN-G  
  { H7= z%Y9y  
  return OpClass::execute(lt(t)); >z -(4Z  
} t5APD?5 c  
"3MUrIsB>  
} ; 4<K`yU]"  
"poTM[]tZ7  
=4 H K  
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 bx^EaXj(r  
好啦,现在才真正完美了。 fYjsSUnf  
现在在picker里面就可以这么添加了: sN}@b8o@  
t>sX.=\$  
template < typename Right > Lp WEu^j  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const L# 1vf  
  { `6$b1qv,  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); =k7\g /  
} mX?{2[  
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。 zn!  
49$4  
fEc_r:|\6  
5; [|k$ v  
]+dl=SmF  
十. bind t g*[%Jf^  
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。 \>`$x:  
先来分析一下一段例子 ^z;,deoGh  
1n( }Q1fa  
hUxhYOp  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 6<$|;w-OV  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 )YtL=w?L'  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 05 Q8`  
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。 y;Ln ao7i  
我们来写个简单的。 pe%)G6@G  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: f4T0Y["QA  
对于函数对象类的版本: %pkq ?9  
%d J>8.jW@  
template < typename Func > R<-C>D  
struct functor_trait PEt8,,x<"  
  { WN/#9]` P  
typedef typename Func::result_type result_type; I=y j  
} ; %u0;.3Gw  
对于无参数函数的版本: *9ub.:EUwV  
l_-n&(N2<[  
template < typename Ret > N>Y50  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Z;'.pU~  
  { .l5" X>  
typedef Ret result_type; y]_8. 0zM  
} ; yN<fmi};c  
对于单参数函数的版本: VFSn!o:C  
z8 ;#H tr  
template < typename Ret, typename V1 > 1 " 7#|=1/  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > cu?(P ;mQi  
  { F'$S!K58  
typedef Ret result_type; $jh>zf  
} ; )9*3^v  
对于双参数函数的版本: gNN" H#=2  
sg"D;b:X  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Z"|P(]A  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 9Pp|d"6]y  
  { M6*{#Y?  
typedef Ret result_type; tZCe?n]  
} ; *F*jA$aY  
等等。。。 N$&ePU J  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy m{.M,Lm:  
)B$P#dP)i  
template < typename Func > #]DZrD&q  
struct func_return ![]I%'s  
  { Z;~[@7`  
template < typename T > 9Y%?)t.2  
  struct result_1 zHOE.V2Qo  
  { HU[nN*  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; <N=p:e,aN,  
} ; `s> =Sn&UP  
ZHF(q6T  
template < typename T1, typename T2 > iq uTT~  
  struct result_2 r82o[+$u0K  
  { o $`kpr  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; UnWGMo?JEi  
} ; $dp#nyP  
} ; Wejwj/EU%  
ERRT_G?  
53t- 'K0l  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 8Cs$NUU  
?5v5:U(A  
template < typename Func, typename aPicker > {I-a;XBX  
class binder_1 k gu[!hD1  
  { G P[r^Z  
Func fn; ,;iBeqr5  
aPicker pk; @fH&(@  
public : c\MsVH2 |  
99Yo1Q 0  
template < typename T > ~d%;~_n  
  struct result_1 7Fi2^DlgX  
  { P b8Z))9j  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ]AA%J@  
} ; U\Ar*b)/T  
d[]p_oIQq  
template < typename T1, typename T2 > n1>,#|#  
  struct result_2 )Bn>/-  
  { \;*}zX  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; d$_q=ywc  
} ; ?5yH'9zE  
sjzXJ`s  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} [+l  
Xs>s|_T  
template < typename T > xe6_RO%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const W8,tl>(  
  { SE^b0ZV*x  
  return fn(pk(t)); t+ S~u^  
} Sq-3-w,R~  
template < typename T1, typename T2 > 3IK(f .  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1U7,X6=~  
  { (eRKR2% q  
  return fn(pk(t1, t2)); WR a+zii,  
} Itr7lv'5xx  
} ; e*P=2*]M  
A }-&C  
P YF.#@":&  
一目了然不是么? 9y^kb+  
最后实现bind ?cO8'4 bq  
L8dU (P  
>Qm<-g  
template < typename Func, typename aPicker > N2tkCkl^x9  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Y%/ YFO2vb  
  { MV<!<Qmj  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 2>$F0 M  
} ]<q}WjXD'  
G*(K UG>  
2个以上参数的bind可以同理实现。 *t.q m5h  
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。 whY~=lizn  
7V} ]C>G  
十一. phoenix i-k >U}[%  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: t$K@%yU2  
7<3U?]0  
for_each(v.begin(), v.end(), B`*f(  
( GOf`Z'\xt  
do_ {Vxc6,=  
[ &"[)s[m+t  
  cout << _1 <<   " , " v]:+` dV  
] ut$,?k!M  
.while_( -- _1), Hwp{<  
cout << var( " \n " ) (LRM~5KVg  
) Vd%v_Ek  
); _r\$NgJIM  
;P;"F21^>  
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: T A\4uy6o  
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 ou'~{-_xd  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 VT% KN`l  
那么我们就照着这个思路来实现吧: gMs+?SNHAh  
5iQmZ [  
zJ;>.0  
template < typename Cond, typename Actor > 6 u-$  
class do_while /mn-+u`K  
  { h(@R]GUX  
Cond cd; <)O >MI' 4  
Actor act; J3e:Y!  
public : /2;dH]o0  
template < typename T > E dn[cH7  
  struct result_1 yB,{#nM>8  
  { p^1zIC>F  
  typedef int result_type; PS=e\(6QC  
} ; #wenX$UTh3  
UvxSMD:A  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 'qL5$zG  
!K3})& w  
template < typename T > 5@`F.F>"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const uf)W-Er6~  
  { J7BFk ?=  
  do ryxYcEM0  
    { +T0op4  
  act(t); O' +"d%2'  
  } Q2/MnM  
  while (cd(t)); #:J: YMv  
  return   0 ; *@_u4T7|{  
} keLR1qf  
} ; 7]Al*)  
e74zR6  
Eh\ 1O(a(  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Al7<s  
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。 B.$PhmCG  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 5@P%iBA4(3  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 kE/`n],1U  
下面就是产生这个functor的类: 7J9l.cM3  
Hm%g_Mt  
DY9fF4[9a  
template < typename Actor > :{LAVMG&^  
class do_while_actor 'LVn^TB_f&  
  { \dRzS@l  
Actor act; 0YzsA#yv  
public : ^Q0&.hL@  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ?Jt$a;  
t5.`! 3EO  
template < typename Cond > X rF3kz!44  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; pDu{e>S|:  
} ; *AZ?~ i^o  
v`JF\"}S  
=/FF1jQ  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。  gH %y  
最后,是那个do_ w |_GV}#_  
\6sqyWI %  
zZ%DtxUoU.  
class do_while_invoker }A]BpSEP  
  { .~3kGf":  
public : CRFCqmevR  
template < typename Actor > v "Me{+  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ;U Yc  
  { `} =yG_!A  
  return do_while_actor < Actor > (act); g \Wj+el}  
} 9UwLF`XM  
} do_; |h}B{D  
h T<n1q~  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? N{8"s&  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 v*SAI]{#~  
最后来说说怎么处理break和continue ]q{ PDZ   
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。 iq?l#}]  
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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