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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 9C&Xs nk  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Ff6l"A5  
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, l~ 3H"  
f</'=k  
fny|^F]w  
pJ8;7u  
  class filler U\OfB'Dn  
  { !O|d,)$q  
public : WX.6|  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} QuFzj`(  
} ; VF#2I %R*  
])`+ 78  
x=-dv8N?  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: =NJ:%kvF  
z!`aJE/  
I*h%e,yIO  
: jgvg$fd  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); NsbC0xLd  
2ed4xh V  
/%qw-v9qPV  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 E2.@zY|:  
w3,DsEXu  
;MSdTHN"  
*=G~26*!V  
二. 战前分析 \iN3/J4  
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。 Buxn!s  
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)X)#lQ  
Mw{0A\6  
p7SX,kpt>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); }jL_/gvgy  
  /* --------------------------------------------- */ :A2{  
vector < int *> vp( 10 ); 96a2G,c >V  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); {?X#E12vf  
/* --------------------------------------------- */ d}d1]@Y\  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); jVW .=FK  
/* --------------------------------------------- */ 1=U(ZX+u  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); cXcrb4IKD  
  /* --------------------------------------------- */ XFj\H(D  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' );  3)D'Yx  
/* --------------------------------------------- */ o`tOnwt  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); I`e$U  
aC!e#(q  
_ ^ JhncL  
#:q$sKQ_$  
看了之后,我们可以思考一些问题: FJI%+$]  
1._1, _2是什么? wl^7.IR  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 m!'moumL;  
2._1 = 1是在做什么? *U<l$gajq  
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。 $!?tJ@{  
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。 2il)@&^  
%R|_o<(#MJ  
dWR-}>  
三. 动工 ^4G%*-   
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: QaVxP1V#U  
#\P\(+0K  
)Z/L  
a9f!f %9  
template < typename T > [ GcH4E9r  
class assignment 0fOx&"UAB  
  { tVUC@M>'  
T value; >]ghme  
public : [ClDKswq  
assignment( const T & v) : value(v) {}  }q$6^y  
template < typename T2 > OuZPgN  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } {fd/:B 7T  
} ; v0aV>-v  
. X:  
yG v7^d  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 xr*%:TwCta  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment jV|j]m&t  
tyI !y~-z  
*ku}.n  
L2 ybL#dz  
  class holder 9Z[EzKd<~'  
  { $>M-oNeC  
public : NMy+=GZu^  
template < typename T > n)<S5P?  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const #9/^)^k  
  { )01,3J>#  
  return assignment < T > (t); ZFxa2J~;  
} 7{BTtUMAC  
} ; &^7^7:Y=?  
Yk^clCB{A(  
j@o \d%.'!  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: lSG"c+iV  
\jpm   
  static holder _1; _\ &N<  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 .%"s| D  
ahUc ;S:v#  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); }x~1w:z Hd  
而不用手动写一个函数对象。 2=%R>&]*  
>WZ_) `R  
o,q47W=7$  
T?4I\SG  
四. 问题分析 v<AFcY   
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。 K2o\+t  
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。 c$fYK  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 S|Yz5)*  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 vmGGdj5aI  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 a W9_[#z5  
nYb{?{_ca8  
五. 问题1:一致性 dR GgiQO  
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?| EpCT !e  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。  %>z)Q  
l h]Q\  
struct holder hM NC]  
  { JBK(N k  
  // C[JGt 9{Y  
  template < typename T > }~O`(mnD}K  
T &   operator ()( const T & r) const \2^_v' >K  
  { L#~z#  
  return (T & )r; w|G4c^KH  
} 0Q{^BgW  
} ; oD8X]R, H  
.kqH}{hf  
这样的话assignment也必须相应改动: N]dsGvX  
%NH{%K,  
template < typename Left, typename Right > l\DcXgD x  
class assignment Q~-MB]'  
  { 50R&;+b  
Left l; O?OG`{k  
Right r; U?e.)G  
public : $v\o14 v  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} !?aL_{7J  
template < typename T2 >  K?]c  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } tPz!C&.=  
} ; 9NEL[J|  
40m>~I^q}  
同时,holder的operator=也需要改动: -R BH5+SS2  
vwIP8z~<  
template < typename T > +\s&v!  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const cKe{ ]a  
  { ZD#{h J-  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); E5.@=U,c  
} tg"NWp6  
Z[%vO?,  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 yk0#byW`  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 SLjSNuOP  
py%_XL=w,  
return l(rhs) = r; slH3c:j\  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ]1dnp]r  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: @#1T-*  
~ \3j{pr  
template < typename Tp > nJr:U2d  
class constant_t &<$YR~g5j$  
  { /s[D[:P_  
  const Tp t; iji2gWV}h  
public : H6 V!W\:s  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} +AkMU|6  
template < typename T > bPMkBm  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const gbr-C  
  { -P>up)p  
  return t; 'nP;IuMP  
} yr[HuwU  
} ; !McRtxq?~  
+2Wijrn  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 vcz?;lg  
下面就可以修改holder的operator=了 0UN65JBuD  
%(d0`9  
template < typename T > +et)!2N  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const f~Ve7   
  { ?3; 0 SAh  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); x~n]r[!L  
} 3x3 =ke!  
D&/~lhyNZ  
同时也要修改assignment的operator() 4&_|myO&  
X{-901J1  
template < typename T2 > R7NE= X4  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } qt,;Yxx#^  
现在代码看起来就很一致了。 p`T,VU&.  
P+(q38f[  
六. 问题2:链式操作 jImw_Q  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 N}X7g0>hV  
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。 %WO4uOi:@  
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。 #4wia%}u  
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。  r NT>{  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct a8v9j3.  
f6U i~  
template < typename T > a F5=k: k  
struct result_1 vI5'npM  
  { Tp&7CNl|  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; tXW7G@  
} ; !v?WyGbUg  
|0s)aV|K  
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: [`_-;/Gx2  
?a{es!  
template < typename T > 7Ug^aA  
struct   ref dW} m44X  
  { tJ9-8ZT*  
typedef T & reference; x>eV$UJ  
} ; bTJ l  
template < typename T > 3.@ I\p}  
struct   ref < T &> :Lh`Q"a  
  { ]~t4E'y)z  
typedef T & reference; pGT?=/=*  
} ; i+4!nf{K  
p8|u0/;k  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: &p83X  
w[hT,$n  
template < typename T > OTV$8{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const I*OJPFZ^4  
  { QNxY`  
  return l(t) = r(t);  Mcm%G#  
} Q%.F Mf  
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。 rlP?Uh  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ty-erdsP  
Fz1K*xx'  
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 0.!!rq,  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: \ ix& U  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ;^9y#muk  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 'FN+BvD  
最后的布局是: u~\l~v^mj  
                Add @; 0t+  
              /   \ !r %u@[(  
            Divide   5 ~%Xs"R1c ,  
            /   \ D !5 {CQl  
          _1     3 C)qy=lx%  
似乎一切都解决了?不。 HqoCl  
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。 =, G^GMi'  
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。 L1u(\zw  
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: "c*&~GSE4  
r"_SL!,^  
template < typename Right > (^mpb  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Z;[f,Oj  
Right & rt) const =VvQ 2Y0h8  
  { #-9@*FFL,  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); T[+~-D @  
} ["ML&2|o  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 9ELRn@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。 ,l7',@6Y  
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。 f,0,:)  
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。 i[ 40p!~  
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。 *G(ZRj@ 33  
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? ~%d*#Yxq  
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: EB2 5N~7  
v/z~ j  
template < class Action > CA5q(ID_  
class picker : public Action X3l? YA  
  { '-NHu +  
public : 'Z 82+uU%  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Vk?US&1q}  
  // all the operator overloaded P-)`FB  
} ; }4XXNYH  
;|AyP  
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。 B~7]x;8h  
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: WeE1 \  
141XnAb)I  
template < typename Right > st-I7K\v  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const f\h|Z*Bv  
  { = @n`5g  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 1,Ji|&Pwf  
} .j^=]3  
m 7/b.B}  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ^;mnP=`l[  
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。 mt*/%>@7R  
G[ gfD\  
template < typename T >   struct picker_maker w .+B h  
  { |jJ9dTD8/  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ? H7?>ZE  
} ; aa,^+^J  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > dO|n[/qL0  
  { |nT+ W| 0U  
typedef picker < T > result; #1<Jwt+  
} ; .qg 2zE$0  
-cs$E2 -  
下面总的结构就有了: D,&o=EU  
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。 Zg/ ],/`  
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。 z%44@TP  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Dio9'&DtC  
至此链式操作完美实现。 X}G3>HcP  
,<O|Iis  
K~Z$NS^W&  
七. 问题3 ;b;Bl:%?  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 Zil<*(kv{  
vd#BT$d?  
template < typename T1, typename T2 > `| f1^C^  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $.T\dm-  
  { }CB9H$FkCY  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); |P(8T'  
} j5V{,lf  
WdJJt2'  
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: r>Cv@4/j  
. E? a  
template < typename T1, typename T2 > Fd1jElt  
struct result_2 L]#b =Y  
  { <z R CT  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;  #[yZP9  
} ; =L&dV]'4P  
;$/]6@bqB  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? mWX{I2  
这个差事就留给了holder自己。 qz&?zzz;  
    u?lbC9}$  
5 ]l8l+  
template < int Order > TpAso[r  
class holder; ~Zo;LSI  
template <> @JU Xp  
class holder < 1 > prO ~g  
  { IUSV\X9  
public : rhj_cw  
template < typename T > N%fDgK  
  struct result_1 9/$Cq  
  { l }WvO]  
  typedef T & result; !]2`dp\!  
} ; 9Z lfY1=  
template < typename T1, typename T2 > $3yn-'o'A  
  struct result_2 GyLp&aa  
  { 0q_?<v_ 1  
  typedef T1 & result; d0}P  
} ; ak$D1#hY  
template < typename T > /5"RedP<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const NXSjN~aG2  
  { (=t41-l  
  return (T & )r; MD>xRs   
} 'l6SL- <  
template < typename T1, typename T2 > z\c$$+t  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const VJOB+CKE  
  { Y20T$5{#  
  return (T1 & )r1; { \ ]KYI0  
} lnv&fu`1P  
} ; $n_ax\15  
u -A_l<K  
template <> QW= X#yrDO  
class holder < 2 > yyc4'j+  
  { ]7J*(,sp  
public : /A1qTG=Br  
template < typename T > cd]def[d  
  struct result_1 A&L2&ofV&q  
  { UaXWHCm`  
  typedef T & result; ewVks>lbz  
} ; kWbD?i-  
template < typename T1, typename T2 > )W |_f  
  struct result_2 _FP'SVa}D  
  { Eu`K2_b  
  typedef T2 & result; (gjCm0#_%  
} ; h1Logm+m  
template < typename T > O>[B"mM t  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 2}U:6w  
  { ASUL g{  
  return (T & )r; ^EcwY- Qr  
} ,Y`TP4Ip  
template < typename T1, typename T2 > _`+2e-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const npMPjknl  
  { a 3C\?5  
  return (T2 & )r2; $aDkZj  
} 9"f  
} ; 8]&\FA8  
Oj#/R?%,X  
1-}M5]Y  
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> >。 l\ HtP7]  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: rn RWL4  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: UAOH9*9*  
ub]"b[j\1  
return l(i, j) = r(i, j); %,f(jQfg_  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) AYv7- !Yk  
epG!V#I  
  return ( int & )i; csj 4?]gI  
  return ( int & )j; }TRVCF1  
最后执行i = j; ky I~  
可见,参数被正确的选择了。 |[X-i["y  
vQmqYyOc2  
RKb (  
+u;RFY^  
`!y/$7p  
八. 中期总结 f[-$##S.~  
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: Uf#9y182*c  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 M?QX'fia  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Xd5uF/w  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Yz ? 8n  
3 uJ?;  
f{)nxd >#  
oa6&?4K?F  
^1;Eq>u  
,P^4??' o  
九. 简化 e@{Rlz   
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。 t4<+]]   
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 y\ax?(z  
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: BVu{To:g  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 b{}ao  
  +-*/&|^等 >\[|c  
2. 返回引用。 R<;;Ph  
  =,各种复合赋值等 ^CW{`eBwk  
3. 返回固定类型。 LL+PAvMg  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ?<1~KLPMhY  
4. 原样返回。 lsKQZ@LN`  
  operator, ]MnQ3bWq"j  
5. 返回解引用的类型。 @k)[p+)E  
  operator*(单目) C sCH :>  
6. 返回地址。 _ qU-@Y$  
  operator&(单目) 96i #  
7. 下表访问返回类型。 6@FGt3y  
  operator[] #3_ @aq*  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 _kdt0Vr,L  
  operator<<和operator>> iJS7g  
$8`"  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 Nf%/)Tk  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: R)6"P?h._4  
^Vg-fO]V  
template < typename Left > 1 Q*AQYVY  
struct value_return |z?c>.  
  { N 5.kDT  
template < typename T > =s&ycc;-5}  
  struct result_1 rUZ09>nDy  
  { :Z+J t=;  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; PxA OKUpI  
} ; R p0^Gwa  
f([d/  
template < typename T1, typename T2 > ?{\h`+A  
  struct result_2 h_6c9VI  
  { ~>XqR/v  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; otlv ;3263  
} ; W0<2*7s  
} ; yw >Frb5p  
ijgm-1ECk3  
>65\  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ,n$NF0^l  
5]K2to)>`  
下面我们来剥离functor中的operator() O]KQ]zN  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Qh+zs^-?  
Z1{>"o:@  
return l(t) op r(t) j<)`|?@e(  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) c$x >6&&L  
return op l(t) tGF3Hw^mS  
return op l(t1, t2) 85lcd4&~  
return l(t) op ?_eHvw  
return l(t1, t2) op S|F:[(WaM  
return l(t)[r(t)] <u/(7H  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ]K QQdr   
/@&#U bN\  
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: %e:[[yq)G  
单目: return f(l(t), r(t)); hD{ `j  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); $laUkD#vz  
双目: return f(l(t)); =MT'e,T  
return f(l(t1, t2)); BZ(I]:oDL  
下面就是f的实现,以operator/为例 ^0-e.@  
y9.?5#aL  
struct meta_divide %M:$ML6b<  
  { 3,n"d-  
template < typename T1, typename T2 > UG[r /w5(F  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) }}Z2@}  
  { E6z&pM8<8  
  return t1 / t2; f Xh{ _>  
} MGY0^6yK5  
} ; TFAR>8Nm  
"BZ@m:I6hy  
这个工作可以让宏来做: P#D|CP/Cu  
J 5xMA-  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ zRbY]dW  
template < typename T1, typename T2 > \ nLx|$=W  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; <@Vf:`a!P>  
以后可以直接用 k SgE_W)  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ".2d{B  
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 z:Z-2WV2o  
(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。。。) c=zSq%e   
tG ZMIG_  
aNA ]hl  
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 "YW Z&_n**  
.rS. >d^n  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 6P:fM Y  
class unary_op : public Rettype @BG].UJo  
  { `WnsM; 1Y"  
    Left l; dFA1nn6{  
public : zWH)\>X59  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} x,zYNNx5g  
@b,6W wc  
template < typename T > WdlGnFAWh  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const PG}Roj I  
      { *,IK4F6>:  
      return FuncType::execute(l(t)); - Ry+WS=  
    } ;<_a ,5\Q  
&AWrM{e  
    template < typename T1, typename T2 > iQS,@6  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [cco/=c  
      { 3z u6#3^  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Ow.DBL)x'>  
    } W)J MV  
} ; '5LdiSk  
JgA{1@h  
SOn)'!g  
同样还可以申明一个binary_op ,.}%\GhY  
%ek0NBE7  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > AI|+*amTd  
class binary_op : public Rettype W`NF40)  
  { jT}={[9b  
    Left l; Z)2d4:uv  
Right r; GZ,MC?W  
public : MIn_?r  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} E}v8Q~A(  
GqR|hg  
template < typename T > lWtfcU?S[  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `:*2TLxIk  
      { "lLh#W1d  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); BAY e:0  
    } Sk/@w[  
s1[&WDedM  
    template < typename T1, typename T2 > y<6c*e1  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const cv-rEHT  
      { VsAJ2g9L  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); d&raHF*  
    } 5RFro^S9E  
} ; o{`x:  
1*2ycfa  
CuvY^["  
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 8FMxn{k2  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 EJ#I7_  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) q,O_y<uw  
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。 Mms|jF oQ  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! T3@2e0u )  
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。。。 >Zs!  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ;Vs2 e  
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) pu]U_Ll@  
下面是修改过的unary_op wbrOL(q.m  
hxH6Ii]\  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > GIH{tr1:<  
class unary_op wT\BA'VQ  
  { l<GN<[/.+  
Left l; nJ]7vj,rB  
  4 ZnQpKg  
public : WA~[) S0  
$wp>2  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 3qf#NJN}  
I9qFXvqL  
template < typename T > -^2p@^  
  struct result_1 b4-gNF]Yt  
  { gac31,gH  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; +]A,fmI.  
} ; rzIWQFv  
@Kz,TP!%A  
template < typename T1, typename T2 > ">CRFee0  
  struct result_2 $cHU,  
  { kY\faWuR  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Nh}-6|M  
} ; ))f@9m  
g:ky;-G8b  
template < typename T1, typename T2 > -0kMh.JYR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5z,q~CU  
  { or3OLBf*Q  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); '`2'<^yO  
} :_6o|9J\t  
,"is%O.  
template < typename T > kC%H E  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wGNE b  
  { * @]wT'  
  return OpClass::execute(lt(t)); hdx_Tduue  
} 9 d a=q  
(WC =om  
} ; [mu8V+8@d4  
#$xtUCqX  
slPr^)  
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 Gg9s.]W  
好啦,现在才真正完美了。 }6\,kFc  
现在在picker里面就可以这么添加了: <Y7j'n  
/~u^@@.  
template < typename Right > +bLP+]7oZ  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const xOKJOl  
  { Z9$pY=8^?  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); @2hhBW  
} >IrQhSF  
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。 k- 9i  
p-{ 4 $W  
y,`n9[$K\  
y/Y}C.IWp)  
gi,7X\`KQ  
十. bind -d'F KOD  
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。 / ^d9At614  
先来分析一下一段例子 01-rBto$  
%<nGm\  
&?bsBqpN  
int foo( int x, int y) { return x - y;} #rX ^)2  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 *W\3cS  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Zqm%qm:  
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。 KBtqtE'(L  
我们来写个简单的。 - @>]iBl  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: C;HEv q7  
对于函数对象类的版本: ,H"}Rw  
Al*=%nY  
template < typename Func > %/w-.?bX  
struct functor_trait A"M;kzAfHM  
  { qzxWv5UH  
typedef typename Func::result_type result_type; {z_cczJ-  
} ; `PtB2,?  
对于无参数函数的版本: 9D\E0YG X/  
98R/ ^\  
template < typename Ret > D? %*L  
struct functor_trait < Ret ( * )() > W)r|9G8T  
  { cI8\d 4/py  
typedef Ret result_type; ;~:Z~8+{c  
} ; ,^c-}`!K  
对于单参数函数的版本: Uz_ob9l<#H  
D.{vuftu  
template < typename Ret, typename V1 > Ne|CWUhO  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > $!9U\Au>2  
  { A}9^,C$#  
typedef Ret result_type; 3l~7  
} ; 1YMi4.  
对于双参数函数的版本: =p[Sd*d  
%IVM1  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Xk%eU>d  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 6/wC StZ  
  { oe^JDb#  
typedef Ret result_type; n Yx[9HN  
} ; `Z>=5:+G@2  
等等。。。 F%y#)53g  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy :* |WE29U  
`$1A;wg<  
template < typename Func > TxQsi"0c  
struct func_return SHPDbBS  
  { X1B)(|7$  
template < typename T > H?r~% bh  
  struct result_1 sYXLVJ>b  
  { j7g>r/1eE  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ^^ix4[1$Z  
} ; J#wf`VR%  
bz nMD  
template < typename T1, typename T2 > \Kui`X  
  struct result_2 y{(Dv}   
  { C~>0K,C0^  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ECL{`m(#n  
} ; z[[qrR  
} ; (kX:@9Pn  
qm_r~j  
Z"Lr5'}  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 l=P)$O|=w  
&k*oG: J3  
template < typename Func, typename aPicker > ZGh6- /  
class binder_1 VgbT/v  
  { y]R+/  
Func fn; eW<NDI&b  
aPicker pk; |AExaO"jk  
public : %8 DI)n#H  
jpYZ) So-  
template < typename T > KIY`3Fl09  
  struct result_1 c]k+ Sx&}  
  { HI:1Voy  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; N6BOUU]  
} ; WS4DzuZZ  
*7*cWO=  
template < typename T1, typename T2 > *=O3kUoL  
  struct result_2 UnVa`@P^:G  
  { ib> ~3s;  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; TEer>gD:v  
} ; G,WLca[  
g*_n|7pB  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} \L?A4Qx)_  
@>ys,dy  
template < typename T > FnOa hLS  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;c|_z 9+  
  { Ke#Rkt  
  return fn(pk(t)); <7Yh<(R e^  
} u!+;Iy7  
template < typename T1, typename T2 > M'X,7hZ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const b ~]v'|5[  
  { * _usVg  
  return fn(pk(t1, t2)); B )\;Ja  
} 1n6%EC|X  
} ; Y HS/|-  
Wzff p}V  
.n.N.e  
一目了然不是么? &Vpr[S@:{  
最后实现bind P%R9\iajH  
fV6ddh  
1jBIi  
template < typename Func, typename aPicker > c1R[Hck  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) @T{I;8S  
  { $HV`bJ5!L*  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Gdlx0i  
} ?gS~9jgcd  
1i 6>~  
2个以上参数的bind可以同理实现。 0f,Ii_k bT  
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。 UujKgL4  
_?9|,  
十一. phoenix Il!#]  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 0j[%L!hny  
>8DZj&j  
for_each(v.begin(), v.end(), yzJTNLff  
( '>UQsAvm  
do_ pg4jPuCM  
[ ffh3okyW0  
  cout << _1 <<   " , " o&rNM5:  
] :4S~}}N  
.while_( -- _1), IaRq6=[  
cout << var( " \n " ) [\)irCDv  
) 2@pEuB3$?!  
); =%d0MZD  
<{A|Xs  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: x5!lnN,#  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor fvw&y+|y!  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 !T26#>mV  
那么我们就照着这个思路来实现吧: t0o'_>*?A  
 ?r(Bu  
Ec|5'Kz]  
template < typename Cond, typename Actor > Kv6#WN~  
class do_while \ dZD2e4  
  { nV?e(}D  
Cond cd; Tg#%5~IX  
Actor act; m*H6\on:  
public : !$.h[z^  
template < typename T > T~-PT39E  
  struct result_1 #6qLu  
  { kG]FB.@bG  
  typedef int result_type; /mFa*~dj2  
} ; "(SZ;y  
5SmgE2}  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} aG/L'weR  
/*) =o+  
template < typename T > 7%Ii:5Bp  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const rJ_fg$.<  
  { zu|=1C#5h  
  do nV+]jQ~o  
    { ,daZ KxT  
  act(t); <{b#nPc!,#  
  } +UC-  
  while (cd(t)); vd!|k5t[d  
  return   0 ; '9#h^.  
} :p,DAt}  
} ; yW)X asn  
(3M7RpsL@  
.jjv S  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). # ~T K C|G  
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。 ti^msC8e  
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。 w0N8a%  
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。 dTW3mF4=  
下面就是产生这个functor的类: S`?cs^?  
$f]dL};  
orzy &4  
template < typename Actor > b".e6zev  
class do_while_actor gzD NMM  
  { >,. x'{  
Actor act; #'jd.'>  
public : FlQ(iv)P  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} \@i4im@%xU  
IHlTp0?  
template < typename Cond > !K$qh{n  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; RTR@p =ck  
} ; %1oG<s  
G*lkVQ6?  
!Cv:,q  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ;3H#8x-  
最后,是那个do_ dNMz(~A[Y  
hB)TH'R{:  
}yW*vy6`  
class do_while_invoker Lu@'Ee!>G  
  { /Sag_[i  
public : #^ cmh  
template < typename Actor > =(Ll}V,  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const (]l}QR%Bxu  
  { {v>orP?  
  return do_while_actor < Actor > (act); pNzSy"Y$  
} xfyUT^  
} do_; ~Uz1()ftz  
5, <:|/r  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? $ }D9)&f;  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ^5yFb=2  
最后来说说怎么处理break和continue 4pfv?!Oj  
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。 C3p/|{TP  
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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