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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda  #P8R  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 fN4d^0&  
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, ~Xa8\>  
VFLxxFJ  
\OMWE/qMy  
 +c@s  
  class filler cTW3\S=  
  { t)Q6A@$:  
public : Ra%" +=  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} l*;Isz:  
} ; =m{]Xep  
P9j[ NEV  
8. 9TWsZ  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: A1`y_ Aj  
=<nx [J  
7VWq8FH`  
5c*kgj:x  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 8I o--Ew3  
 [wS~.  
 XI+m  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 WJ)( *1  
E3X6-J|  
NbPv>/r  
KrwG><+j  
二. 战前分析 ;[ UGEi  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 pJ*x[y  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 }[a  
 c=? =u  
saMv.;s 1^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); a#i;*J  
  /* --------------------------------------------- */ ":t'} Eg=6  
vector < int *> vp( 10 ); Sl@$  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); n_}=G RR  
/* --------------------------------------------- */ |L XYF$  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 35 /)S@  
/* --------------------------------------------- */ [gK (x%  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ~V,~' W  
  /* --------------------------------------------- */ e.X*x4*>~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 9|19ia@[\  
/* --------------------------------------------- */ i}C9  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); hq}kAv4B=  
>0yx!Iao  
YcJZG|[  
|TCHPKN  
看了之后,我们可以思考一些问题: 6|q\ M  
1._1, _2是什么? Qs24b  
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。 r q2]u  
2._1 = 1是在做什么? rdK=f<I]  
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。 }:NE  
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。 2, bo  
:CH?,x^!@  
!?t#QD o  
三. 动工 dW hU o\>=  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: >l|ao&z>bm  
".Lwq_  
F/BB]gUB  
o[C,fh,$  
template < typename T > }Yd7<"kp  
class assignment ,9T-\)sT  
  { q'r(#,B<3  
T value; 7A!E~/nSC  
public : JO\F-xO  
assignment( const T & v) : value(v) {} 9b KK  
template < typename T2 > obYXDj2  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 2)O-EAn  
} ; =7&2-'(@  
w}*2Hz&Q!  
 j6zZ! k  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 !L..I2'  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment D[d+lq#p  
*;(wtMg  
r`? bYoz  
 U/v }4b  
  class holder tbbZGyg5b  
  { v(uYso_  
public : v;=F $3  
template < typename T > 6y;R1z b  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const bUR; d78  
  { O3Jp:.ps  
  return assignment < T > (t); yXg #<H6V  
} DI/yHs  
} ; 5i 56J1EC  
QFn .<@  
R $vo  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: p#['CqP8  
J!l/!Z>!cF  
  static holder _1; }= )  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 zCOzBL/1q  
g\%vkK&I  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); nP9zTa  
而不用手动写一个函数对象。 ,MH9e!  
9 U6cM-p?  
1+P&O4>  
+Usy  
四. 问题分析 nJEm&"AI  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 Qfx:}zk{  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 >Q159qZ  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ~N2<-~=si  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 _0Mt*]L }  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ^SdorPOq&  
==$>M d  
五. 问题1:一致性 Yh=/?&*  
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?| aTJs.y -I~  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 i+`N0!8lY  
} v#Tm  
struct holder La$*)qD,  
  { :C%cnU;N  
  // 8KQD w:  
  template < typename T > &<Gs@UX~w  
T &   operator ()( const T & r) const M oIq)5/  
  { 7 (}gs?&w  
  return (T & )r; T@V<J'  
} (]*otVJ  
} ; ?`jh5Kw%y  
Xbm\"g \  
这样的话assignment也必须相应改动: %XIPPEHU  
;QVX'?  
template < typename Left, typename Right > i,77F!  
class assignment hrLPy V:  
  { 9eA2v{!S  
Left l; -kFPmM;  
Right r; !nPwRK>  
public : EfTuHg$pe  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} [N$#&4{Je  
template < typename T2 > ]{mz %\  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } !F@9xG  
} ; Sb9O#$89  
U_1syaY!  
同时,holder的operator=也需要改动: #q[k"x=c  
*^]lFuX\&E  
template < typename T > :fxG]uf-P  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const U9uy (KOW  
  { ups] k?4  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 2aROY2  
} VR/*h%  
4tv}5llSG  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 DOk(5gR  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 _]g?3Gw7!  
]KsL(4PY  
return l(rhs) = r; }]i re2j8  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 Gw\-e;,  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: \NIj&euF  
D #<)q)  
template < typename Tp > OPYl#3I  
class constant_t v5aHe_?lp  
  { x *p>l !  
  const Tp t; x)+3SdH  
public : ]VarO'  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 4 w$f-   
template < typename T > y":Y$v,P  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const `V(z z  
  { `pB]_"b  
  return t; 8&gr}r- 5  
} =TTk5(m  
} ; .BaU}-5  
)Ha`>  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 "4 Lt:o4x  
下面就可以修改holder的operator=了 )QeXA )  
-d|Q|zF^x  
template < typename T > L)0j&  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const b.Yl0Y  
  { 1WArgR  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); H%}ro.u  
} e:&+m`OSH  
6 /A#P$G  
同时也要修改assignment的operator() FCk4[qOp7  
7q%<JZPY  
template < typename T2 > !uoQLiH+  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } zvzS$Gpe  
现在代码看起来就很一致了。 $]{20"  
&zGf`Zi6*%  
六. 问题2:链式操作 Nb[zm|.  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 R:Pw@  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 #Tr>[ZC  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 M/O4JZEqh  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 &p."` C  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct r)9&'m.:  
1c$<z~  
template < typename T > UJ}Xa&*H\  
struct result_1 ZQ&A '(tt4  
  { %syFHUBw  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; M9 _G  
} ;  `PV+.V}  
C4Tn  
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: p "J^  
T7wy{;  
template < typename T > Lc0 U-!{G  
struct   ref v#HaZT]u  
  { hkK+BmMj\  
typedef T & reference; 7wO0d/l_  
} ; S:\a&+og  
template < typename T > M;14s*g  
struct   ref < T &> & o2F4  
  { *@EItj`  
typedef T & reference; dBB;dN  
} ; _tl,-}~  
}I1A4=d  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: "0,d)L0,"  
>z(AQ  
template < typename T > $?Et sf#*'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const YY&3M  
  { 3@d{C^\  
  return l(t) = r(t); !I 7bxDzK$  
} ,wI$O8"!j  
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。 w6B'&  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 d G}.T_l  
$>72 g.B  
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 =nq9)4o  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: j.'Rm%@u  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 J?Ed^B-  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 :9_N Y"P  
最后的布局是: sSh=Idrx  
                Add B@:11,.7  
              /   \ [RZ}9`V  
            Divide   5 ?8j#gYx2  
            /   \ zW,Nv>Ac5  
          _1     3 %(9BWO  
似乎一切都解决了?不。 wFgL\[$^|  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 SP&Y|I$:  
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。 3Zr'Mn  
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: qrWeV8ur+  
Z5oX "Yx  
template < typename Right > .U66Uet>RX  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const `I\)Kk@*b9  
Right & rt) const ZL0':7  
  { IT.'`!T  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); E(0(q#n  
} OG M9e!  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 eH*u,/  
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。 d%"?^e  
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。 :;wb{q$O  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 !Q`vOVSUD  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 z_Nw%V4kr  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 3#IU^6l:1S  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: RWN2 P6  
R)%1GG4  
template < class Action > yf2I%\p}  
class picker : public Action 5i 6*$#OM_  
  { K*ZH<@o4  
public : +npcU:(Kg  
picker( const Action & act) : Action(act) {} v(H CnC  
  // all the operator overloaded C:]&V*d.v4  
} ; ,u^RZ[}  
vPVA^UPNV  
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。 ;w^-3 U7:  
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: @IB+@RmL  
q}nL'KQ,n  
template < typename Right > aCL_cVOMR  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 4z~%gt74O]  
  { &HPzm6.3  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 33R_JM{  
} /,>@+^1  
~-"<)XPe  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >  >%~E <  
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。 +2}aCoL\  
2MN AY%iT  
template < typename T >   struct picker_maker 0(uNFyIG  
  { xk1pZQ8c  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ?~mw  
} ; 1I'ep\`"X  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > tRqg')y  
  { 2n9E:tc  
typedef picker < T > result; <lx~/3<m  
} ; \Ty%E<  
bt$+l[U^J  
下面总的结构就有了: /K#t$O4  
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。 aYjFRH`  
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。 U9om}WKO  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ,oW8im   
至此链式操作完美实现。 8gA:s`ofJ  
ng ZkBX  
}ph;~og}y  
七. 问题3 lS`hJ:  
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。 :QSCky*i  
\XG18V&  
template < typename T1, typename T2 > %H-(-v^T*  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #-QQ_  
  { bS0z\!1  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); (I?CW~3#  
} b,?@_*qv+  
hBSci|*f  
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: Lv;R8^n  
` "Gd/  
template < typename T1, typename T2 > V9v80e {n4  
struct result_2 t^|+|>S  
  { ]-6=+\]   
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; SI:+I4i  
} ; {y{& tz Z  
67uUeCW  
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? E57J).x-BP  
这个差事就留给了holder自己。 OVsZUmSG  
    39W"G7n?v  
Q k`yK|(0=  
template < int Order > ODG OWw0  
class holder; \#bk$R@  
template <> 6 u3$ .Q  
class holder < 1 > UTatcn  
  { hM!D6: t  
public : :Fm{U0;"  
template < typename T > 5"f')MKUV9  
  struct result_1 =R M=@X  
  { htn"rY(  
  typedef T & result; sA3=x7j%c  
} ; ^-CQ9r*  
template < typename T1, typename T2 > 5WR(jl+M  
  struct result_2 AZmABl  
  { Bn7~p+N  
  typedef T1 & result; VQ{.Ls2`Z  
} ; =6mnXpM.  
template < typename T > >L#HE  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const \O"EK~x}/  
  { /4\!zPPj.  
  return (T & )r; 7Y:~'&U|  
} oGzZ.K3 A  
template < typename T1, typename T2 > y;N[#hY#CD  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 0Ey*ci^ue  
  { z0;+.E!  
  return (T1 & )r1; KrQ8//Ih  
} Rt$Q *`u   
} ; C|kZT<,]  
MIcF "fB![  
template <> e1e2Wk  
class holder < 2 > wv 7j ES  
  { C<!%VHs  
public : OzFA>FK0f;  
template < typename T > WJG&`PP  
  struct result_1 L< MIl[z7  
  { EwSE;R -  
  typedef T & result; c\.8hd=<  
} ; mdu5aL  
template < typename T1, typename T2 > jk0Ja@8PK  
  struct result_2 C0\A  
  { AiXxn'&i  
  typedef T2 & result; P^-tGo!  
} ; SwESDo)  
template < typename T > 0K -jF5i$`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 3P1OyB  
  { tHhA _  
  return (T & )r; ;cBFft}D  
} w5I +5/I  
template < typename T1, typename T2 > 8oI)q4V  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ~!c~jcq]lZ  
  { ' LT6%<|  
  return (T2 & )r2; UR~9*`Z ,  
} YuWsE4$  
} ; C7ZU)MEUd/  
Z5/g\G[  
o0:[,ock  
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> >。 &H!#jh\w  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: V$Y5EX  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: \-mz[ <ep  
,:!X]F#d$  
return l(i, j) = r(i, j); kcd~`+C  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) pZR KM<k  
$ctY#:;pV{  
  return ( int & )i; 9}`A_KzFx  
  return ( int & )j; 1uTbN  
最后执行i = j; #D"fCVIS  
可见,参数被正确的选择了。 _"8\k 7S*  
56Q9RU(M  
pq`Bg`c  
JFx=X=C  
$x&\9CRM  
八. 中期总结 |BD]K0  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: X!0s__IOc  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 V~y4mpfX  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 !=(~e':Gv  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Dm': D  
SSANt?\Z<  
w, u`06  
[c@14]e  
v4}kmH1  
4  |$|]E  
九. 简化 gIR{!'  
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。 &Y2mLPB  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 f!}c0nb  
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: :%Dw3IrOM  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 4C&L%A  
  +-*/&|^等 ]9?_ m@Ihx  
2. 返回引用。 ^F<[5e)M  
  =,各种复合赋值等 :('7ly!h  
3. 返回固定类型。 C'ZF#Z  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) !m"(SJn"  
4. 原样返回。 Za{sT&(|  
  operator, ,4 ftQJ  
5. 返回解引用的类型。 %=J<WA6\  
  operator*(单目) 4a;8XAl  
6. 返回地址。 v>TI.;{y  
  operator&(单目) WP1>)  
7. 下表访问返回类型。 8phc ekh+  
  operator[] C% <[mM  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 2U6j?MyH2  
  operator<<和operator>> b'Gn)1NE  
6KmF 9  
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。 kW&{0xkGR  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 9 |Iq&S  
{ U a19~'>  
template < typename Left > MjMPbGUX{  
struct value_return 6N >ksqo8%  
  { mqGp]'{  
template < typename T > x\j6=|  
  struct result_1 |2!/<%Yr`  
  { /U[Y w)  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; iulM8"P  
} ; TL(L[  
B[^mWVp6L  
template < typename T1, typename T2 > O&93QN0  
  struct result_2 T`46\KkN  
  { Zg%SE'kK  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; IEV3(qzt  
} ; 4.bL>Y>c  
} ; H".~@,-}  
e!}R1  
w/s{{X<bF  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Qz;2RELz  
>lqWni  
下面我们来剥离functor中的operator() v/f&rK*>  
首先operator里面的代码全是下面的形式: d [z+/L  
T"-HBwl  
return l(t) op r(t) +x$;T*0  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) xKz^J SF  
return op l(t) ;pdW7  
return op l(t1, t2) emb~l{K$  
return l(t) op 2E/#fX9!4  
return l(t1, t2) op $~4ZuV%  
return l(t)[r(t)] Nko;I?Fn  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 8}m] XO  
8%Zl;;W  
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: + oyW_!(  
单目: return f(l(t), r(t)); D .| h0gU  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); $H^hK0?'  
双目: return f(l(t)); MId\ dFu  
return f(l(t1, t2)); z%t>z9hU  
下面就是f的实现,以operator/为例 r7sPFM  
Nzz" w_#  
struct meta_divide uj_u j!  
  { r?d601(fa  
template < typename T1, typename T2 > d; \x 'h2  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) NMY~f (x  
  { uD_|/(  
  return t1 / t2; <1]# E@  
} RLr;]j8cm  
} ; :h1itn  
E,5jY  
这个工作可以让宏来做: X""<5s'0  
/kyuL]6  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ waXA%u50  
template < typename T1, typename T2 > \ _ I+#K M  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; $Y][-8{t  
以后可以直接用 2#5SI  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) <R}(UK  
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 [|V<e+>T/  
(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。。。) v]gJ 7x  
P5Ms X~mT  
a;m-Vu!  
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 &| el8;D  
HKx2QFB  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > R<)7,i`F  
class unary_op : public Rettype yWu80C8 q  
  { ,6,#Lc  
    Left l; 6Km@A M]  
public : G_=`&i"4  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} SZH,I&8  
dNG>:p  
template < typename T > axnkuP(  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 71nXROB  
      { $+zev$f  
      return FuncType::execute(l(t)); Q$G!-y+"i  
    } MzsDWx;eJ  
CD%wi:C%|  
    template < typename T1, typename T2 > (4n8[  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const k 61Ot3  
      { $d?<(n  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ?AX./LI  
    } u\-xlp?"o  
} ; $Ne$s  
8vK Z;  
gO4` e(W  
同样还可以申明一个binary_op Z1u{.^~^z  
8$-(%  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 828E^Q"<  
class binary_op : public Rettype 8.Wf^j$+{  
  { YmFJlMK  
    Left l; }'a}s0h  
Right r; Gr&5 mniu  
public : eiI}:5~ /g  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} =yOIP@  
"n:z("Q*  
template < typename T > >}GtmnF  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const n  !]_o  
      { dGf{d7D  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); G/\t<>O8o  
    } )nJs9}( 0  
~\<Fq\.x  
    template < typename T1, typename T2 > ?8fa/e  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const g5lf- }?  
      { $fV47;U'*  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ]$!-%pNv  
    } {LVii}<  
} ; { :'#Ts<  
`$SX%AZA  
)FGm5-K@  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 4]u53`  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 NMM0'tY~  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) rq Dre`m  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 DG}t!  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! >`Gys8T  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 3iJ4VL7  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 fmY=SqQG-  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) F#eZfj~  
下面是修改过的unary_op A#RA;Dt:  
~~,\BhG?  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ir-srVoXy  
class unary_op (S* T{OgO  
  { ie{9zO<d  
Left l; kUUeyq  
  r ,D T>  
public : 2G<\Wz  
=o;8xKj  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} &]3_ .C  
7'z{FS S  
template < typename T > w`&~m:R  
  struct result_1 "detDB   
  { s"?Z jV)`  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; F\F_">5  
} ; f1y3l1/  
f/&gR5  
template < typename T1, typename T2 > vzM8U>M  
  struct result_2 2Kovvh y#  
  { (4o_\&  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; wP8Wx~Q=  
} ; 4\a KC%5  
.z4 fJx  
template < typename T1, typename T2 > =<MSM\Rb  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n|sP0,$N1  
  { EE(1;] d-  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); #S)+eH  
} IWERn v!  
.(^KA{  
template < typename T > b^_#f:_j  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A^nB!veh  
  { SB0Cq  
  return OpClass::execute(lt(t)); =7wI/5iN  
} l8 k@.<nCO  
?j9J6=2  
} ; '!^5GSP3&  
@(M-ZO!D  
{fFZ%$  
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 s(jixAf  
好啦,现在才真正完美了。 j\k|5 ="w-  
现在在picker里面就可以这么添加了: W5PNp%+KE  
AP5[}$TT  
template < typename Right > g|ewc'y  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const jI %v[]V  
  { #N9^C@  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); `dekaRo  
} smaPZ^;; j  
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。 Fv$5Zcf  
&~)PB |  
zrVw l\&  
,r^zDlS<q  
KM li!.(b  
十. bind 0=O(+ yi  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 wd*8w$\  
先来分析一下一段例子 9"hH2jc  
 "TE F  
>>/|Q:  
int foo( int x, int y) { return x - y;} s)C5u;3!  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 RQxL`7H  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 /}A"F[5  
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。 n]:Xmi8p  
我们来写个简单的。 4o?_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: " O0p.o  
对于函数对象类的版本: EZnXS"z  
U|SF;T .  
template < typename Func > 3+vbA;R  
struct functor_trait N$]B$vv  
  { ehCGu( =  
typedef typename Func::result_type result_type; )N$T&  
} ; Nc;cb  
对于无参数函数的版本: d1CQ;,Df<  
@9#l3  
template < typename Ret > c IK  
struct functor_trait < Ret ( * )() > %d?.v_Hu0  
  { S;@nPzhc  
typedef Ret result_type; vDI$ QUMD6  
} ; t 7GK\B8:  
对于单参数函数的版本: *{WhUHZF  
SFqY*:svOw  
template < typename Ret, typename V1 > 8R|!$P  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > h;" 9.  
  { C\ 2rSyo  
typedef Ret result_type; x6yYx_  
} ; NzS(, F  
对于双参数函数的版本: pGZiADT  
ZtHTl\z  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > iW u  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > >s dT=6v  
  { -)N, HAM>  
typedef Ret result_type; FK;3atrz  
} ; ,GO H8h  
等等。。。 EPeKg{w  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ($QQuM=  
RZMR2fP%  
template < typename Func > X5U#^^O$E%  
struct func_return Cp"a,%b6u  
  { 7)Cn 4{B6  
template < typename T > hK]mnA[Y  
  struct result_1 %lsRj)n  
  { 7:/gO~g I  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; <|-da&7  
} ; T)c<tIr6  
,J;Cb}  
template < typename T1, typename T2 > @!'rsPrI  
  struct result_2 a4d7;~tZ  
  { z|Y  Ms?  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; P{m(.EC_  
} ; m3T=x =  
} ; _c!$K#Yl{  
xP{)+$n  
t;HM  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 LNNwy:_ !  
XXD LbT'J  
template < typename Func, typename aPicker > XrUc`  
class binder_1 [L m  
  { r>ziQq8C&  
Func fn; X!xmto  
aPicker pk; gN@|lHbU  
public : k~%j"%OB  
wK]p`:3  
template < typename T > {,+{,Ere  
  struct result_1 8sus$:Ry  
  { _DouVv>  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; '3|fv{I  
} ; { )g $  
S( ^HIJK  
template < typename T1, typename T2 > 0Sj B&J  
  struct result_2 9%Eo<+my h  
  { %_@T'!]  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; c7~'GXxQ2  
} ; jK-b#h.gL  
C'7DG\pr  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} r'(*#  
`92P~Y~`W  
template < typename T > zC,c9b  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const nEt{ltsS0  
  { "wy2u~  
  return fn(pk(t)); j:2TicHDC  
} s_;o1 K0  
template < typename T1, typename T2 > k{F]^VXQ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9?iA~r|+  
  { 5szJ.!(  
  return fn(pk(t1, t2)); \ )WS^KR%  
} $35C1"  
} ; )b?$ 4<X^  
uv=a}U;  
\Up~ "q>Kb  
一目了然不是么? b4qMTRnv  
最后实现bind YP Qix  
a]/KJn /B(  
1}_4C0h\'  
template < typename Func, typename aPicker > W) Ct*I^  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ZkJLq[:cM  
  { VqUCcT  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); B*(BsXQLY  
} M5a&eO  
@O`T|7v  
2个以上参数的bind可以同理实现。 uUiS:Tp]  
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。 yJ/YK  
|}?H$d  
十一. phoenix jF@BWPtF=  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: JZdRAL2#v  
<Umr2Vw-  
for_each(v.begin(), v.end(), K491QXG  
( >0z`H|;  
do_ h,?%,GI  
[ OqWm5(u&S  
  cout << _1 <<   " , " YkFAu8b>  
] I7wR[&L885  
.while_( -- _1), jlA6~n  
cout << var( " \n " ) [Tl66Eyl  
) w4fQ~rcUIc  
); "}"/d(  
qSGM6kb  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: !1Hs;K  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ?fN6_x2e3  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 's.e"F#  
那么我们就照着这个思路来实现吧: NB4 Q,iq$  
UZdGV?o ?  
$4mCtonP=  
template < typename Cond, typename Actor > Xj{gyLs  
class do_while F$-fj "jC  
  { t.+)g-X  
Cond cd; $%^](-  
Actor act; Z($i+L%.  
public : nE +H)%p  
template < typename T > X}xf_3N "  
  struct result_1 U9\\8  
  { ohbU~R3{U  
  typedef int result_type; EDz;6Z*4N  
} ; -u(,*9]cJ*  
Lk!m1J5  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} \FUMfo^  
K&n-(m%  
template < typename T > ttdY]+Fj  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -K lR":  
  { suzK)rJ9i  
  do kia[d984w  
    { rFGPS%STS  
  act(t); k33\;9@k  
  } Zf1 uK(6X  
  while (cd(t)); *;)O'|  
  return   0 ; 3"zPG~fY{  
} a{ L&RRJ  
} ; &XV9_{Hm  
=IW!ZN_  
^r-d.1  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Qu1&$oO  
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。 v)T# iw[  
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。 Z.&/,UU:4  
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。 ]tXIe?>9  
下面就是产生这个functor的类: `<|tC#<z  
\gA<yz-;N  
8h0CG]  
template < typename Actor > z"T+J?V/  
class do_while_actor sfipAM  
  { qFK.ULgP`  
Actor act;  4pl\qf  
public : Z1jxu;O(  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} f=k#o2  
n?nzm "g  
template < typename Cond > v$0|\)E)  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; "{r8'qn  
} ; 4b[bj").A  
?_FL 'G  
V'e%%&g~N  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Q 8Hl7__^  
最后,是那个do_ PDPK|FU  
P))BS  
p5$}h,7  
class do_while_invoker l;KrFJ6  
  { } A+ncabm  
public : "T_9_6tH  
template < typename Actor > ;-8.~Sm  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const u4IK7[=  
  { $K!Jm7O\  
  return do_while_actor < Actor > (act); -yB}(69  
} xh bN=L  
} do_; '5 Yzo^R;  
f*<Vq:N=\  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 1&! i:F#  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 "D8WdV(  
最后来说说怎么处理break和continue r :$tvT*  
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。 \?]U*)B.r  
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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