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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 6}|h  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 "{Y6.)x  
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, e,W,NnCICj  
"7j E&I  
4G XS(  
<z>oY2%  
  class filler XGjFb4Tw7  
  { {OOn7=  
public : $ \o)-3  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} tvq((2  
} ; #l7v|)9v  
B<a` o&?  
eg1F[~YL/  
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: ,(f W0d#  
-8<vWe  
@~UQU)-(  
;P/ 4.|<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); k1s5cg=n(  
>Q?8tGfB  
:M<] 6o  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 [9#zE URS  
)OVa7[-T  
(XY`1|])`  
gFT lP  
二. 战前分析 }d;6.~Gw  
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。 <iGW~COd  
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 jp^Sw|  
^Xu4N"@  
;Zr7NKs  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); zgH*B*)bj  
  /* --------------------------------------------- */ f*9O39&|  
vector < int *> vp( 10 ); 7q 5 *grm  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Z&P\}mm   
/* --------------------------------------------- */ mVh;=>8K  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); BBv+*jj  
/* --------------------------------------------- */ "^a"`?J  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ~!cxRd5;F  
  /* --------------------------------------------- */ vAqj4:j  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); bMNr +N  
/* --------------------------------------------- */ }&= =;7,O  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); \j3dB tc  
?,8+1"|$A]  
ek0!~v<I  
+lhCF*@*N  
看了之后,我们可以思考一些问题:  5sN6&'[  
1._1, _2是什么? ?(z"U b]  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 VxARJ*4=Y  
2._1 = 1是在做什么? k}NM]9EAE  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 aql8Or1[  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 a(ITv roM/  
sf# px|~9  
RVLVY:h|F  
三. 动工 4RYH^9;>K  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: @qj]`}Gx'  
|r36iUHZS  
Id>4fF:o  
t8rFn  
template < typename T > D|Wlq~IpQ  
class assignment D} j`T  
  { o0|Ex\  
T value; `|nCnT'  
public : v\@RwtP  
assignment( const T & v) : value(v) {} PLMC<4$s  
template < typename T2 > Ki7t?4YE  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ,sL%Ykr  
} ; !2Z"Lm  
85;bJfY  
SgehOu  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 )|^8`f  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 0K26\1  
H:~u(N  
rDa{Ve  
 0yq  
  class holder vv{+p(~**O  
  { 4KnBb_w  
public : zB~ <@  
template < typename T > w D r/T3  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const "42/P4:  
  { |%mZ|,[  
  return assignment < T > (t); =!xX{o?64  
} wWiYxBeN  
} ; Q}KOb4D  
J ou*e%  
tqCkqmyC  
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: ' BS.:^  
(;%T]?<9#  
  static holder _1; @z{SDM  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ZH9Fs'c=  
J{Kw@_ypP  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); b \ln XN  
而不用手动写一个函数对象。 ?4Rd4sIM$u  
=CZRX' +yN  
qqf*g=f  
*Q/^ib9=  
四. 问题分析 /#H P;>!n  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 =\5WYC  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 G[yzi  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 hr6j+p:  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 , f$P[c  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 k:R\;l5  
]\ _tO  
五. 问题1:一致性 ce}A!v  
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?| }6/M5zF3  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ~uty<fP  
x5BS|3W$a  
struct holder X3 kFJ{  
  { F}ATY!  
  // )`f-qTe  
  template < typename T > %HoD)OJe  
T &   operator ()( const T & r) const &{a!)I>  
  { 6AG]7d<  
  return (T & )r; UGy3 B)  
} to</  
} ; 3?]81v/  
h%ys::\zF  
这样的话assignment也必须相应改动: ] h(Iun  
Td'(RV  
template < typename Left, typename Right > /}8Au$nA  
class assignment ,.cR@5qI  
  { _G/ R;N71  
Left l; jgIG";:Q  
Right r; 1J"I.  
public : !ZH "$m|  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} $sda'L5^p  
template < typename T2 > #NYnZ^6e  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } : #CWiq("%  
} ; ~44u_^a  
w.(WG+  
同时,holder的operator=也需要改动: aH'fAX0bF  
9]oT/ooM  
template < typename T > BoYY^ih  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const v7wyQx+Q  
  { 4J_HcatOB  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); `y.4FA4"8  
} *u"%hXR  
8:V,>PH  
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。 nsU7cLf"^V  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 m[v0mXE  
klT?h[I!  
return l(rhs) = r; `D~oY=  
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。 f^B8!EY#:  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: *af\U3kx  
G&{yM2:E  
template < typename Tp > p7;K] AW  
class constant_t {\`tt c>  
  { D!,5j_,j%  
  const Tp t; K}re{y  
public : q| 1%G Nb  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} xOj#%;  
template < typename T > v.Bwg 7R3  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const A&t8C8,  
  { `+n#CWZ"Y  
  return t; Yu_*P-Ja6  
} J4::.r  
} ; V=8db% ^  
(c0L H  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 +?U[362>  
下面就可以修改holder的operator=了 %"Um8`]FVg  
P(k*SB|D  
template < typename T > Twa(RjB<  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Q ^2dZXk~  
  { KqntOo} y)  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); n~ad#iN  
} `~)?OTzU#  
?DUim1KG  
同时也要修改assignment的operator() t"GnmeH i  
?;~E*kzO&  
template < typename T2 > IdAh)#) 7  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } KMIe%2:b5  
现在代码看起来就很一致了。 >=;-:  
g:Qq%'  
六. 问题2:链式操作 ) ~=pt&+  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 B1 }-   
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。 uK"  T~  
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。 %akW43cE  
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。 GuR^L@+ -.  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct U? Jk  
Gkuqe3  
template < typename T > U,i_}O3Q  
struct result_1 lu"0\}7X  
  { I#(lxlp"Ho  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Hvk~BP' m  
} ; /ZV2f3;t  
P-4$Qksx  
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: m)p|NdTZc8  
(dSYb&]  
template < typename T > gxVr1DIkN  
struct   ref zni9  
  { q1:dcxR[  
typedef T & reference; K^fs #7  
} ; hO8xH +;  
template < typename T > 1<_][u@  
struct   ref < T &> 1(BLdP3&  
  { /io06)-/n  
typedef T & reference;  N~$>| gn  
} ; 5HOl~E  
L'{W|Xb+  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: c<|y/n  
c rb^TuN  
template < typename T > $~FZJ@qa  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Hj{.{V  
  { 8*0QVFn$  
  return l(t) = r(t); Bu=1-8@=qs  
} iuY,E  
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。 f5 bq)Pm&  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 vmAnBY  
n5d8^c!2  
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 `YqtI/-w  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 6o#/[Tz  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 {OPEW`F  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 <Tgy$Hm  
最后的布局是: >(a35 b$  
                Add ?P0b/g  
              /   \ #b;?:.m\=  
            Divide   5 y`n?f|nf  
            /   \ o:QL%J{[  
          _1     3 Zu|NF uFI  
似乎一切都解决了?不。 J;_4 3eS  
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。 AA=Ob$2$  
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。 i RrUIWx  
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: Qz|T0\=V  
~7ZZb*].(  
template < typename Right > zG_nx3  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const cQt&%SVT]E  
Right & rt) const ~NK $rHwi%  
  { rlKR <4H  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Y ]()v  
} [M[#f&=Z  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 jOfG}:>e\  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 6ncwa<q5  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 GLO3v. n;  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 6m?<"y8]  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 XF(D%ygeC  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? {V>F69IU  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: _" 9 q(1  
Ps@']]4>W  
template < class Action > c0Ih$z  
class picker : public Action $}su 'EIo  
  { vcu@_N1Dc  
public : /.e7#-+?  
picker( const Action & act) : Action(act) {} [+D]!&P  
  // all the operator overloaded "YI,  
} ; W_M#Gi/ AL  
X\;:aRDS  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 Im~DK  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: GrG'G(NQ  
gV.?Myy  
template < typename Right > ^o5;><S]  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const rB".!b  
  { 1+*sEIC"  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); MuD ? KK  
} &6 s&nx  
m)L50ot:/  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ."ZG0Zg  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 k'O.1  
kV1L.Xg  
template < typename T >   struct picker_maker 5vLXMdN  
  { ;'{7wr|9  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Zm0VaOT$I  
} ; 23r(4  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ]#G s6CsT|  
  { eAW)|=2  
typedef picker < T > result; :^kAFLU  
} ; 5 I_ :7$8  
7k*  
下面总的结构就有了: 2p, U ^h  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 nlB'@r  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 v Z]j%c@  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 4o}{3 ! m  
至此链式操作完美实现。 bX2BEa8<"  
SN@>mpcJS  
-OJ<Lf+"=  
七. 问题3 .Qrpz^wdt  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 }=EJM7sM|k  
Rr [_t FM  
template < typename T1, typename T2 > YtvDayR>  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r =x"E$  
  { BO*)cLQ  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Ua \f]y  
} $CMye; yL  
#3*cA!V.<  
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: iHNQxLkk{:  
+m./RlQ{  
template < typename T1, typename T2 > jz" >Kh.}  
struct result_2 wuXQa wo  
  { H8w[{'Mei  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; *l`yxz@U  
} ; |*t2IVwX  
f@;pN=PS  
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? g "Du]_,  
这个差事就留给了holder自己。 uEb:uENk'(  
    V7U*09 0*5  
goiI* " 6M  
template < int Order > IoOOS5a  
class holder; |v7Je?yh  
template <> Pi"?l[T0  
class holder < 1 > 8lx}0U  
  { Fb1<Ic#  
public : nmiJ2edx  
template < typename T > ;MGm,F,o  
  struct result_1 H_f8/H  
  { ?S& yF  
  typedef T & result; p7> 9 m  
} ; +#wVe  
template < typename T1, typename T2 > ?n{m2.H  
  struct result_2 +/celp  
  { k5K5OpY  
  typedef T1 & result; $ H+X'1  
} ; ^J>m4`  
template < typename T > ng+sK  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const <|k :%  
  { <VD7(j]'^  
  return (T & )r; ;N.dzH2yA  
} ggPGKY-b=  
template < typename T1, typename T2 > &*/= `=:C8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const uT=r*p(v  
  { S8AbLl9G@>  
  return (T1 & )r1; AQ$)JPs  
} ?J2A.x5` a  
} ; \LJ!X3TZ  
@#hQ0F8  
template <> (5] [L<L  
class holder < 2 > IN3-ZNx  
  { }^$#vJ(a7K  
public : ;R0LJApey  
template < typename T > B ZU@W%E  
  struct result_1 +)yoQRekX  
  { =_=%1rI~  
  typedef T & result; !EKt$8W  
} ; B~}BDnu6  
template < typename T1, typename T2 > M{orw;1Isy  
  struct result_2 O-7)"   
  { TI8\qIW  
  typedef T2 & result; 5yt=~  
} ; l4$ sku-  
template < typename T > `Eg X#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const QaLaw-lx  
  { >x%HqP#_V  
  return (T & )r; zf)*W#+  
} EG^ rh;  
template < typename T1, typename T2 > #f(tzPD  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 8Ys)qx>7'  
  { }.D18bE(  
  return (T2 & )r2; +fY@q ,`  
} Kh4rl)L*+%  
} ; #@-dT,t  
:j~4mb?$  
;g8v7>p  
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> >。 #QsJr_=  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Hc8^w6S1@  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 82 |^o  
"Ia.$,k9  
return l(i, j) = r(i, j); eb}XooX  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 5-0&`,  
8fi'"  
  return ( int & )i; OU` !c[O  
  return ( int & )j; ~rI2 RJ  
最后执行i = j; 6wpu[  
可见,参数被正确的选择了。 fk15O_#3  
fX:q ]  
Xk!{UxQKQ  
0x5\{f  
<WWZb\"{  
八. 中期总结 %h0BA.r  
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: eK(k;$4\^Y  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 c]1AM)xo  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 1F>8#+B/W  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ye(av&Hn  
%VB4/~ "  
Ys_L GfK  
o1\N)%  
19[oXyFI  
, 0X J|#%  
九. 简化 +MHIZI  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 *ze/$vz-  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ?#<'w(^%#  
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: \H>Psv{  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 MV3K'<Y  
  +-*/&|^等 ~G8l1dD  
2. 返回引用。 s+_8U}R  
  =,各种复合赋值等 8 [,R4@  
3. 返回固定类型。 cV1E<CM  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 2s,cyCw&  
4. 原样返回。 %OHWGac"i  
  operator, c1i[1x%  
5. 返回解引用的类型。 ?z|Bf@TJ[+  
  operator*(单目) pk'd& .  
6. 返回地址。 uj\&-9gEi  
  operator&(单目) 4VvE(f  
7. 下表访问返回类型。 Y5ei:r|^  
  operator[] M`Wk@t6>  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 q},,[t  
  operator<<和operator>> T1RY1hb|g>  
:{S@KsPqE  
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。 BZTj>yd  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: @\gE{;a8  
dg*xo9Xi`  
template < typename Left > EJz!#f~  
struct value_return . WJ  
  { Q~ Nq5[  
template < typename T > !s$1C=z5u  
  struct result_1 b^<7a&  
  { r9 1i :  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; !"/"Mqs3$  
} ; Zw4%L?   
[V8^}s}tF  
template < typename T1, typename T2 > ^; U}HAY  
  struct result_2 \Js*>xA  
  { t:oq't  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; BINHCZ  
} ; ZvXw#0)v  
} ; -;8a* F  
OhaoLmA}6  
N&G(`]  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait KCbOO8cQS  
('uUf!h?\  
下面我们来剥离functor中的operator() P! j*4t  
首先operator里面的代码全是下面的形式: (I;81h`1G  
QCDica `+*  
return l(t) op r(t) * #z@b  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) xrY >Or  
return op l(t) @o}J)  
return op l(t1, t2) yXtQfR  
return l(t) op s)3CosU  
return l(t1, t2) op o ,_F;ZhE  
return l(t)[r(t)] WFFd3TN%<  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] :.BjJ2[S  
; %AgKgV  
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: Rq",;,0ZJ  
单目: return f(l(t), r(t)); Q9p7{^m&E  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); (}T},ygQ  
双目: return f(l(t)); |V}tTx1  
return f(l(t1, t2)); ?qHQ#0 @y]  
下面就是f的实现,以operator/为例 \%]lsml  
*\iXU//^)  
struct meta_divide tNqSCjQ~_c  
  { J.g6<n  
template < typename T1, typename T2 > x6\VIP"9L  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) *>EV4Hl  
  {  L`Ys`7  
  return t1 / t2; 3*7klu  
} e8_EB/)_Z  
} ; M $EHx[*5  
HpeU'0u0VK  
这个工作可以让宏来做: E)p[^1WC  
^xgPL'  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ EN}4-P/5  
template < typename T1, typename T2 > \ 9&kPcFX B  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ^*y 1Fn0  
以后可以直接用 4 8; b  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) c\szy&W  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 F$|d#ny  
(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。。。) 8OS^3JS3"  
_\@zq*E  
U? U3?Y-k`  
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 - ?  i  
z~2;u 5S&  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > S;#7B?j  
class unary_op : public Rettype !-SI &qy  
  { |{%$x^KyJ  
    Left l; *cX i*7|=  
public : K-c>J uv&,  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} l8%BRG  
@b5$WKPX  
template < typename T > Y@Ry oJ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j,i)ecZ>  
      { DbR!s1ux  
      return FuncType::execute(l(t)); <ZO+e*4  
    } FKf2Q&2I  
]gA2.,)}D  
    template < typename T1, typename T2 > #c/K.?  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const BOdlz#&s  
      { Hy'EbQ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); %l%2 hvGZ  
    } ?d3<GhzlR3  
} ; w&hCt c  
va#].4_  
Nd;pkssd  
同样还可以申明一个binary_op ]_L;AD  
7coVl$_Zl  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > zqXDD; w3  
class binary_op : public Rettype yS?5&oMl  
  { ET*:iioP  
    Left l; GJ?J6@|  
Right r; `oO*ORq&  
public : Ak}`zIo  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} elD|b=(-  
c4Q%MRR  
template < typename T > X VH( zJ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const FId,/la  
      { 9A`^ (  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); v[DxWs8q  
    } xj]^<oi<  
%bG\  
    template < typename T1, typename T2 > ']^]z".H  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7D~~<45ct  
      { #rz!d/)Q  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); !Ap*PL  
    } `lbRy($L  
} ; }1a(*s,s-^  
( p CU:'"  
\2Q#'  
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 R=iwp%c(  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ?2gXF0+~Y2  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) r. rzU  
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。 vZqW,GDfXo  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! cwHbm%  
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。。。 wr>6Go%  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ,a0RI<D  
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) ^>fr+3a"P  
下面是修改过的unary_op 3@0!]z^W  
&EC8{.7  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > S[l z>I  
class unary_op ],zp~yVU&  
  { AJoP3Zv|?  
Left l; A=D G+z''  
  oy=ej+:  
public : +R 8dy  
m&MZn2u[4i  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} kFfNDM#D  
zvv/|z2(r  
template < typename T > x_(K%0+Ca  
  struct result_1 k~QmDq  
  { A' n7u'6=  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; W$z^U) |t  
} ; NR^3 1&}It  
F*4G@)  
template < typename T1, typename T2 > zRR^v&.9K  
  struct result_2 ki ?V eFp  
  { !|J2o8g  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; J!QIMA4{  
} ; vcP_gJz  
7VLn$q]:  
template < typename T1, typename T2 > +Q:)zE  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +\.0Pr  
  { JFkx=![  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); )[E7\pc  
}  ftV~!r  
@,]$FBT"5  
template < typename T > !Okl3 !fC  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ny<D1>{90  
  { H<*n5r(c  
  return OpClass::execute(lt(t)); &mba{O  
} >5t]Zlb`  
}fhGofN$e  
} ; 2Fbg"de3-  
pA\"Xe&  
ABq#I'H#@2  
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}4k^NGFJ  
好啦,现在才真正完美了。 r;"Qu  
现在在picker里面就可以这么添加了: (J j'kW6G6  
Bv 7os3xb  
template < typename Right > bhW&,"$Z  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const <^e  
  { rFW,x_*_vP  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Ma ]*Pled  
} FJsM3|{2=d  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 UQBc$`v  
mU>lm7'  
 ]C-a[  
-_>E8PhM  
tYhNr  
十. bind ?{OU%usQwE  
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。 lQ2vQz-J  
先来分析一下一段例子 (w%9?y4Q  
]-w.x ]I  
AFWWGz  
int foo( int x, int y) { return x - y;} #0Z%4WQ  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 }#Kl6x  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 w!Ii   
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。 `pd+as  
我们来写个简单的。 J c:j7}OOV  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: jZ<f-Ff0  
对于函数对象类的版本: bZgFea_>i  
.ITTYQHv)  
template < typename Func > fQ f5%  
struct functor_trait 3AcDW6x|  
  { EB p(^r j  
typedef typename Func::result_type result_type; 2=n,{rkmj%  
} ; $N4i)>&T2  
对于无参数函数的版本: cM=_i{c  
M1K[6V!   
template < typename Ret > =BeJ.8$@VC  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 6PLdzZ{  
  { 6+SaO !lR  
typedef Ret result_type; g:&PjKA  
} ; 6^z):d#u  
对于单参数函数的版本: u/` t+-A  
uAV-wc  
template < typename Ret, typename V1 > '.XR,\g>  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > wHs4~"EY9  
  { @-O%u* %J  
typedef Ret result_type; r3~YGY  
} ; =^w:G=ymS  
对于双参数函数的版本: v2vtkYQN  
)yS S2  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > L#MMNc+  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 0w6"p>s>c  
  { 2-rfFqpe  
typedef Ret result_type; t28 y=nv  
} ; `Oe}OSxnT  
等等。。。 stq%Eg?  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy lkQ(?7  
>oyZD^gj  
template < typename Func > PC& (1kJ  
struct func_return jB\Knxm v  
  { .:Zb~  
template < typename T > (l)r.Vj  
  struct result_1 _Hv@bIL'  
  { 'c$)}R I7  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Az6tu <  
} ; ohPDknHp  
mzn#4;m$  
template < typename T1, typename T2 > W;.L N<bx  
  struct result_2 #mRT>]di`D  
  { ]mx1djNA  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Gp1?drF6  
} ; K^c%$n:}+  
} ; P A$jR fQ  
kp,$ NfD  
Wtp;se@#  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 W<Asr@  
+wm%`N;v<  
template < typename Func, typename aPicker > `q7X(x  
class binder_1 }IV=qW,  
  { AL[,&_&uV  
Func fn; -\8v{ry  
aPicker pk; !InC8+be  
public : 77%I%<#  
%"AB\lL.  
template < typename T > :Gf  
  struct result_1 KOhIk*AC '  
  { ?rQIUP{D7  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; !Gh*Vtd8-  
} ; f+4j ^y}  
)/BbASO$)Z  
template < typename T1, typename T2 > Ji0FHa_  
  struct result_2 u9R@rQ9r  
  { KH9D},  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; =L, 7~9  
} ; )_1;mc8B  
+.66Ky`|[  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} WdTia o,r  
_{?-=<V'_  
template < typename T > Z<[:v2  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const oN=>U"<\1  
  { bA/'IF+  
  return fn(pk(t)); Z4D[nPm$  
} X=%e'P*X  
template < typename T1, typename T2 > t+A9nvj)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4&G #Bi  
  { *m[[>wE  
  return fn(pk(t1, t2)); o|y1m7X  
} jL:GP}I=  
} ; 9QEK|x`8  
Pr#uV3\  
}EN-WDJD\  
一目了然不是么? W]M Fq5.  
最后实现bind Eb9n6Fg  
hWRr#030  
$[+)N ~  
template < typename Func, typename aPicker > G/yYIs  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Z8\/Fb  
  { G)&S%R!i\N  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 2X0<-Y#'  
} @8 lT*O2j  
yG,uD!N]|  
2个以上参数的bind可以同理实现。 F<Ig(Wl#az  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 :rEZR`  
qzi i[Mf  
十一. phoenix !u|s8tN.U  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: O@`KG ZEPY  
~SYW@o  
for_each(v.begin(), v.end(), .FA99|:  
( )Qh*@=$-  
do_ axz.[L_elB  
[ "$A5:1;  
  cout << _1 <<   " , " -mG ,_}F  
] z(1`Iy M  
.while_( -- _1), |F&02 f!]@  
cout << var( " \n " ) pSodT G$E  
) =&WH9IKz  
); -b=A j8h  
G@scz!Nt  
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: FM<`\ d'  
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 ?{wD%58^oG  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ?vmoRX  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ;e6- *  
__`6 W1  
S%df'bh$  
template < typename Cond, typename Actor > q5\iQ2f{WV  
class do_while #E#Fk3-ljQ  
  { Nu@dMG<5  
Cond cd; | &/_{T  
Actor act; >YR2h/S  
public : d^d+8R  
template < typename T > M# cJ&+rP  
  struct result_1 gPIl:, d(  
  { !EGpI@  
  typedef int result_type; E_Fm5zb?X  
} ; K7wU tg  
h8icF}m  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ZNJ<@K-  
L$v<t/W  
template < typename T > qI*7ToBJ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Hd_,`W@  
  { 0e(4+:0  
  do t)4] 2z)$  
    { =A(Az  
  act(t); XzPUll;ZU  
  } <aY>fg d/1  
  while (cd(t)); Em(Okr,0  
  return   0 ; >LJ<6s[=  
} 3;3 cTXR?=  
} ; .H Pa\b\L>  
ba^/Ar(B  
\6%`)p  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). |mT1\O2a  
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。 o^b5E=?>C  
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。 NYc;Zwv9  
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。 %]N|?9L"=  
下面就是产生这个functor的类: g9j&\+h^  
okTqq=xd`  
r`Dm;@JU  
template < typename Actor > P<=1O WC  
class do_while_actor :-oMkBS  
  { XT1P. w[aA  
Actor act; AYfL}X<Ig  
public : f9vitFkb+  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Ugme>60`'k  
}4kQu#0o")  
template < typename Cond > (W?t'J^#  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Z:YgG.z"  
} ; `@{(ijg.  
9*VL|  
/q) H0b  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 "G@(Cb*+T  
最后,是那个do_ "iUh.c=0F,  
Ezr q2/~Q  
0rxGb} b*  
class do_while_invoker WAJ KP"  
  { Q;GcV&f;f  
public : u-*z#e_L0  
template < typename Actor > `x;m@\R  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const c[Z#q*Q  
  { G|TnvZ KX  
  return do_while_actor < Actor > (act); JH*fxG  
} o $'K}U  
} do_; 0S$TLbx  
?RS4oJz,5g  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? _}.WRFIJ@L  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 p5l|qs  
最后来说说怎么处理break和continue C$4{'J-ZH  
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。 m@2=v q1f  
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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