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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda tx5bmF;b)  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 rN&fFI  
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, X%YZQc9  
CH4Nz'X2  
6>WkisxG  
jWUrw  
  class filler { 4j<X5V  
  { :zU4K=kR  
public : ~!({U nt+'  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 8WytvwB}  
} ; c +]r  
I0F [Z\U  
~T@E")uR  
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: Yb5U^OjyJ  
(d &" @  
4BMu0["6|s  
f/sz/KC]~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); "o- -MBq4  
(f&V 7n  
+PYV-@q  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ;l;jTb^l  
"Erphn  
NuO@N r  
DNmC   
二. 战前分析 oc"p5Y3,Os  
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。 Zna6-0o  
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 ~;HASHu  
?*~ ~Ok  
[\ku,yd%0  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); \;-Yz  
  /* --------------------------------------------- */ @{IX do  
vector < int *> vp( 10 ); <2(X?,N5BD  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); (h wzA *(c  
/* --------------------------------------------- */ t XzuP_0  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); <IZr..|O  
/* --------------------------------------------- */ S_sHwObFu|  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); iK4\N;H  
  /* --------------------------------------------- */ $D`Kz*/.  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); OkRb3}  
/* --------------------------------------------- */ 2po8n _  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); EZWWv L  
+IXr4M&3  
Ls2,+yo]>  
ar@,SKU'K  
看了之后,我们可以思考一些问题: ~[!Tpq5  
1._1, _2是什么? MTwzL<@$  
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。 b|87=1^m[  
2._1 = 1是在做什么? _Q #[IH9  
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。 HHx5 VI  
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。 ]fY:+Ru  
:LuA6  
&v]xYb)+<  
三. 动工 CM~x1f*v  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: f:8!@,I  
-qSGa;PJ  
@[D5{v)S  
C,ldi"|  
template < typename T > qi@Nz=t#HJ  
class assignment =n.&N   
  { HE*^!2f  
T value; bv7)[,i  
public : V~Guw[RA  
assignment( const T & v) : value(v) {} Vb\^xdL>  
template < typename T2 > *[>{ 9V  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ~&,S xQT  
} ; sfVzVS[  
`_&vvJPn@!  
K z^.v`  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 nVpDjUpN  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment wI7.M Gt  
yTc&C)Jba  
,wr5DQ  
ZHRMW'Ne  
  class holder 3Q&@l49q  
  { z>W?\[E<2  
public : #Hy9 ;Q  
template < typename T > f/ 3'lPK^  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const .mnkV -m  
  { UnDX .W*2  
  return assignment < T > (t); ;qzn_W  
} e9\_H=t+  
} ; YPs9Pqkn  
:S`12*_g"  
{_>XsB  
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>U= Jg  
>xRUw5jN  
  static holder _1; "SuG6!k3  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 #m{F*(%  
U*EBH  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 4tkb7D q  
而不用手动写一个函数对象。 akj#.aYk  
E?&YcVA  
R<3 -!p1v  
iQ;lvOja  
四. 问题分析 s_Z5M2o  
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。 1q ZnyJ  
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。 6d5q<C_3t  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 iOAn/[^xk  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 3?k<e  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 zl, Vj%d  
vqF=kB"P  
五. 问题1:一致性 F.Bij8\  
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?| }L`Z<h*H  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 &G-dxET]  
$;";i:H`  
struct holder >y!R}`&0^t  
  { 'K23oQwDB  
  // k/U rz*O  
  template < typename T > FrRUAoF O  
T &   operator ()( const T & r) const A(XX2f!i  
  { }Oe4wEYN)  
  return (T & )r; -g"Wi@Qr  
} >N0L  
} ; cI6Td*vM  
Bi/E{k,  
这样的话assignment也必须相应改动: ( s+}l?  
tI0D{Xrc  
template < typename Left, typename Right > (j%"iQD  
class assignment A)#Fyde  
  { eOb)uIF  
Left l; P-Gp^JX8  
Right r; H ~<.2b  
public : F${}n1D  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} F)aF.'$-/  
template < typename T2 > R-k~\vCW  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } vgn,ZcX  
} ; z  +c8G  
"?_ af  
同时,holder的operator=也需要改动: Q{ g{  
eS%8WmCV9<  
template < typename T > fG@]G9Z  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ] P_yN:~  
  { {XXnMO4uR;  
  return assignment < holder, T > ( * this , t);  ;t/KF"  
} $F/xv&t  
.8|"@  
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。 qP9`p4c8i  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 b$/7rVH!  
O^~nf%  
return l(rhs) = r; a0k/R<4  
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。 q:wz!~(>  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: (AG((eV  
&jrc]  
template < typename Tp > 7a4Z~r27/  
class constant_t 8qUNh#  
  { b. :2x4  
  const Tp t; V>4v6)N  
public : ACEVd! q  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} (F*y27_u  
template < typename T > (s51GRC  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const :c:}_t{%  
  {  bIuOB|  
  return t; b-J6{=k^  
} [t?:CgI)E  
} ; 9 H>J S  
Ih5CtcE1'd  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 CE4Kc33OU|  
下面就可以修改holder的operator=了 1_mqPMm  
WuQ;Da0+_F  
template < typename T > |QyZ:`0u  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const h.xtkD)Y~  
  { cf\GC2+"^$  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); - ^>7\]  
} _!yUr5&,Br  
U_wIx  
同时也要修改assignment的operator() rwpH9\GE  
:?gp}.  
template < typename T2 > (ul_bA+  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } %y+v0.aWH+  
现在代码看起来就很一致了。 bc6|]kB:  
&'m&'wDt:  
六. 问题2:链式操作 \XbCJJP  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 pWeD,!f  
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。 MZ^(BOe_  
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>DJ w7<  
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。 SS&G<3Ke  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct @f#6Nu  
k4J Tc2b  
template < typename T >  fTGVG  
struct result_1 ]_m(q`_  
  { 4SIS #m  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ^aqBL  
} ; q3u:Tpn4%  
);xTl6Y9  
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: `cFNO:  
g9F?j  
template < typename T > iG{xDj{CKv  
struct   ref 6^,;^   
  { xeRoif\4c  
typedef T & reference; SM.KM_%K  
} ; L}t P_ *  
template < typename T > I9sQPa  
struct   ref < T &> ?V =#x.9  
  { we33GMxHl`  
typedef T & reference; u"U7aYGkY  
} ; cE*d(g  
'Z6x\p  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: gAK"ShOhG=  
]&"01M~+K  
template < typename T > fy>~ GFk(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Yo}QW;,g  
  { CH0Nkf  
  return l(t) = r(t); j HEt   
} m :2A[H+  
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。 p|w0 i[hc  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 oUL4l=dj.  
rotu#?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 CE|rn8MB  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Lr*\LP6jx3  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 [$`%ve  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 .|KBQMI  
最后的布局是: /Uni6O)oc  
                Add OyIIJ!(  
              /   \ dlioaYc  
            Divide   5 d*LW32B@  
            /   \ zCmx1Djz  
          _1     3 .i3_D??  
似乎一切都解决了?不。 xC 4L`\  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 m(^nG_eX  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 2I_~] X53[  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 7DWGYvv[  
U<6+2y P  
template < typename Right > kK.[v'[>&  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ZDmY${J  
Right & rt) const 3qy4nPg  
  { ;e W\41w  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 5i=C?W`'  
} 5a5)hmO RB  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 T1(*dVU?  
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。 CEBa,hp@  
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。 g Cx#&aXS  
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。 2u(G:cR  
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。 gvFCsVv<{  
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? 7Q?^wx  
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: a2eE!I  
,hE989x<iI  
template < class Action > _>4)q=  
class picker : public Action f7&9IW`7F^  
  { =OFx4#6a  
public : <sls1,  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 0CK3jdZ+X  
  // all the operator overloaded k\-h-0[|  
} ; HmbQL2  
$#E!/vVwD7  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 N{uVh;_  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: plM:7#eA  
,OFNV|S$  
template < typename Right > yV*4|EkvW  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const m"wP]OQH*+  
  { ^p3W}D  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ]#vi/6\J  
} sEi9<$~R@0  
ZKai*q4?  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > sGc.;":  
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。 I5ZM U  
-L!lJ  
template < typename T >   struct picker_maker 9^@)R ED  
  { bbT$$b-  
typedef picker < constant_t < T >   > result; D THWL  
} ; \susLD  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > w YQEm  
  { R$;TX^r'o&  
typedef picker < T > result; )T^xDx  
} ; i:1 @ vo  
zpZfsn!  
下面总的结构就有了: \}_,g  
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。 - B?c F9  
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。 aP#/%  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Q"H/RMo-  
至此链式操作完美实现。 L2OR<3*|Av  
J M`[|"R%  
Rx?ze(  
七. 问题3 I moxg+u  
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。 my#\(E+  
R[@}Lg7+v  
template < typename T1, typename T2 > X!m lC51  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ],Yy)<e.  
  { /@I`V?Q!a  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 6"R'z#{OF  
} >T-4!ZvS\j  
=nqHVRA  
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: dg_w$#  
'c# }^@G  
template < typename T1, typename T2 > U>DCra;  
struct result_2 uF<?y0t  
  { ~0@fK<C)O  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Eihn%Esa  
} ; K D?b|y @  
<T&v\DN  
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? tS-gaT`T  
这个差事就留给了holder自己。 73Hm:"Eqd  
    Fu 5c_"!  
,e$6%R  
template < int Order > l>KkAA  
class holder; lc3Gu78 A/  
template <> (>NZYPw^3  
class holder < 1 > aemi;61T\  
  { opMnLor  
public : /aIGq/;Y+a  
template < typename T > ]sJC%/  
  struct result_1 bkS"]q)>  
  { \`E^>6!]q  
  typedef T & result; Ov ^##E  
} ; ~H1<8py\J  
template < typename T1, typename T2 > _W^;a  
  struct result_2 X0REC%  
  { e5 }amrz  
  typedef T1 & result; {`,)<R>}  
} ; dqs~K7O^E  
template < typename T > eze%RjO}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const pdvnpzj  
  { >Fs/Wet  
  return (T & )r; T5z]=Pd"^  
} Q<gUu^rq  
template < typename T1, typename T2 > `.J17mQe"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const >H ?k0M`L  
  { FRQ0t!b<M1  
  return (T1 & )r1; K6sXw[VC[  
} w)`XM  
} ; um}q@BU  
&BRa5`  
template <> |Wjpnz  
class holder < 2 > cnI5 G!  
  { @bJIN]R  
public : -Jw4z# /-  
template < typename T > ,[)l>!0\H  
  struct result_1 ~?FhQd\Q  
  { )BvMFwQG  
  typedef T & result; Hf\sF(, (  
} ; 0^sY>N"  
template < typename T1, typename T2 > f 9Kt>2IN  
  struct result_2 %S'+x[ 4W  
  { Fj]06~u  
  typedef T2 & result; -J8Hsqf@  
} ; {/H<_  
template < typename T > CS~_>bn  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const WTJ{M$  
  { p4*L}Q  
  return (T & )r; *tgu@9b  
} tW/g0lC%  
template < typename T1, typename T2 > +`_0tM1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const oQObr  
  { O9ps?{g  
  return (T2 & )r2; R TpNxr{[  
} P^Owgr=Y  
} ; ;81,1 Ie<~  
q\~ #g.}  
-z0;4O (K]  
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> >。 `;J`O02  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: YWvD+  
首先 assignment::operator(int, int)被调用:  ,w3-*z  
qz{9ND| )  
return l(i, j) = r(i, j); M/dgW` c  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) QA*<$v  
e6Y>Bk   
  return ( int & )i; t>/x-{bH\  
  return ( int & )j; )*>wa%[-q  
最后执行i = j; cw{TS  
可见,参数被正确的选择了。 y<E]; ub  
?5J#  
5l 3PAG  
]B?M3`'>  
Hd\V?#H  
八. 中期总结 V`1{*PrI@L  
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: U/^#nU.,  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 6]Is"3ca  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 O ~6%Iz`  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor .Zv~a&GE  
c|;n)as9(%  
DZtpY {=Z  
]i$0s  
t`+A;%=K]  
6UuN-7z!"  
九. 简化 ]LUcOR  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 9`*Eeb>  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 H8FvI"J  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: w9G|)UDib  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 %DYh<U4N  
  +-*/&|^等 "(7y% TFt:  
2. 返回引用。 A*?PH`bY  
  =,各种复合赋值等 d \l{tmte  
3. 返回固定类型。 rB$~,q&.V  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) abQ.N  
4. 原样返回。 {tUe(  
  operator, TZ5TkE;1  
5. 返回解引用的类型。 $R/@8qnP W  
  operator*(单目) _&BK4?H@b  
6. 返回地址。 =g9n =spAn  
  operator&(单目) W Su6chz)  
7. 下表访问返回类型。 kpIn_Ea  
  operator[] Z%]K,9K  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 jez0 A  
  operator<<和operator>> H.ksI;,  
uBx\xeI  
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。 $jg[6`L$  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: #Az#_0=  
qBX_v5pvVA  
template < typename Left > '-YiV  
struct value_return B_Q{B|eEt&  
  { )|xu5.F  
template < typename T > P'lnS&yA  
  struct result_1 t-iXY0%&  
  { b;UBvwY_  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; tfGs| x  
} ; Ne1Oz}  
0BlEt1e2T  
template < typename T1, typename T2 > f?Zjd&|Ch  
  struct result_2 p{^:b6  
  { 4k<o  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ]yf?i350  
} ; kk-<+R2  
} ; RTcxZ/\" #  
dDpAS#'s\  
(4cdkL  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 6+IhI?lI=  
)bOfs*S  
下面我们来剥离functor中的operator() z/ 1$G"  
首先operator里面的代码全是下面的形式: =# Sw.N  
C!*!n^qA  
return l(t) op r(t) m7'<k1#"Y  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) UJI2L-;Ul  
return op l(t) 6MT (k:  
return op l(t1, t2) sX%n`L  
return l(t) op U.Mfu9}#:  
return l(t1, t2) op )OV0YfO   
return l(t)[r(t)] [! $N Tt_  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Y7}Tuy dC  
7z4k5d<^_  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: Kq3c Kp4  
单目: return f(l(t), r(t)); \dtiv&x  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); `|ie#L(:7/  
双目: return f(l(t)); <#C,66k  
return f(l(t1, t2)); ][$I~ nRf  
下面就是f的实现,以operator/为例 lLTqk\8g  
e c&Y2  
struct meta_divide kL*P 3 0  
  { #u hUZq  
template < typename T1, typename T2 > 2e1KF=N+  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) d2`g,~d  
  { P"_/P8  
  return t1 / t2; RhE~-b[X  
} 2CzhaO  
} ; ;|5-{+2U%  
$9,&BW_*  
这个工作可以让宏来做:  LgNIb  
*H QcI-  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ u1%URen[x  
template < typename T1, typename T2 > \ ^9[Q;=R  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 13X}pnW  
以后可以直接用 7y'uZAF  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ^?VQ$o2  
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  
(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。。。) Gaix6@X6'  
4b2d(x)0X  
kXSX<b<%  
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 c  C3>Ff'  
Z10Vx2B  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > k7CKl;Fck  
class unary_op : public Rettype ' P?h?w^T  
  { faQmkO  
    Left l; AoS7B:T;!  
public : ~5N}P>4 *  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} P1-eDHYw  
bC<W7qf]}  
template < typename T > Y$=jAN  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const bE_8NA"2  
      { qiNVaV\wr|  
      return FuncType::execute(l(t)); g_Z tDxz  
    } Du+W7]yCl  
%\m"Yi]  
    template < typename T1, typename T2 > jW'YQrj{<Y  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const SGAzeymw  
      { h:?^0b!@  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); U] LDi8  
    } {~U3|_"[pX  
} ; yH/A9L,Z  
.e~"+Pe6b  
}UhYwJf89  
同样还可以申明一个binary_op $v0,)ALi  
3 _  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > S+T/(-W  
class binary_op : public Rettype h aAY=:  
  { 3Qy@^"  
    Left l; q)k:pQ   
Right r; KNVu[P)rv  
public : %_OjmXOfe  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ^#Ii=K-[^  
<u64)8'  
template < typename T > N''QQBUD  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const yKc-:IBb{u  
      { uR0UfKK  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); b[74$W{  
    } ORExI.<`W  
}t H$:Z  
    template < typename T1, typename T2 > r]3-}:vU  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]@{Lx>Oh"  
      { 2e`}O  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); jxog8 E  
    } |toP8 6  
} ; yb`PMjj15  
FZHA19Kb  
!jj`Ht)  
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 $YSXE :  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 -YA,Stc-  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) n4K!Wv&u  
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。 RzEzNV  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ~t6q-P  
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。。。 $^]K611w9  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 =Hi@q "  
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) Gw*Tz"  
下面是修改过的unary_op {&51@UX  
/(dP)ysc  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > |mEWN/@C  
class unary_op ,Bk5( e  
  { w#"\*SKK  
Left l; ^tB 1Nu %  
  #Bd]M#J17a  
public : bZnOX*y]  
5hrI#fpOR  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} H"A%mrb  
>e;-$$e  
template < typename T > qRt!kWW  
  struct result_1 +?_!8N8  
  { >US*7m }  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; $L/`nd  
} ; :{7+[LcH7  
Xg)8}  
template < typename T1, typename T2 > KkJqqO"EL  
  struct result_2 7Uenr9)M  
  { hG1:E:}  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 86ao{l6lC  
} ;  .U1wVIM  
P'W} ]mCD  
template < typename T1, typename T2 > Ln+l'&_nb  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const wI.aV>  
  { U+S=MP }:  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); n]4E>/\  
} Uj!3MF  
o@:"3s  
template < typename T > -  x  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $RD~,<oEm  
  { {;yO3];Hqw  
  return OpClass::execute(lt(t)); {2\Y%Y'}*  
} SDnl^a  
@^,q/%;  
} ; >ahDc!Jyu  
Y ;Ym=n'  
Xaq;d'  
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 )jM%bUk,!  
好啦,现在才真正完美了。 8!_jZf8  
现在在picker里面就可以这么添加了: gQnr.  
3jx%]S^z|  
template < typename Right > t~Q 9} +  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const r.C6` a  
  { +3v)@18B1  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); iN;Pg _Kq  
} xl}rdnf}  
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。 S=@+qcI  
 }k^uup*{  
p Cz6[*kC  
]J7qsMw  
=KE7NXu]-  
十. bind SuE~Wb 5&  
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。 "zEl2Xn28_  
先来分析一下一段例子 4 Gu'WbJ  
G%W9?4_K  
RY-iFydPc  
int foo( int x, int y) { return x - y;} R5HT EB  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 |XyX%5p*  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 QPlU+5Cx  
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。 i<QDV W9  
我们来写个简单的。 "[) G{VzT  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: egoR])2>  
对于函数对象类的版本: "{0G,tdA  
c{q+h V=  
template < typename Func > }Fe~XO`  
struct functor_trait BQu |qr q  
  { o[C^z7WG0  
typedef typename Func::result_type result_type; r%,?uim#  
} ; N ,~O+  
对于无参数函数的版本: {cK<iQJ  
u0C:q`;z  
template < typename Ret > EC+t-:a]  
struct functor_trait < Ret ( * )() > CK_dEh2c  
  { j7I=2xnTWu  
typedef Ret result_type; -gn0@hS0  
} ; !=9x=  
对于单参数函数的版本: so-5%S  
K~(RV4oF8B  
template < typename Ret, typename V1 > {oQs*`=l>  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 8}QM~&&.  
  { sW>%mnx  
typedef Ret result_type; fc#9e9R  
} ; }x'*3zI  
对于双参数函数的版本: 6)INr,d  
YvY|\2^K  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > =z1Lim-  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ~ #jQFyOh  
  { H%_^Gy8f  
typedef Ret result_type; 7oZ :/6_>  
} ; \u[x<-\/6  
等等。。。 &V38)83a  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy H<Sn p)  
N[{rsUBd  
template < typename Func >  Z-@nXt  
struct func_return &L6Ivpj-  
  { ZFZ'&"+  
template < typename T > K+3-XhG  
  struct result_1 .f~9IAXP`  
  { =*UK!y?n  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ;dIk$_FN  
} ; g]~vZj  
v({O*OR  
template < typename T1, typename T2 > @-@Coy 4Tt  
  struct result_2 t3L>@NWG  
  { /~LE1^1&U  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; e!u]l  
} ; tP'v;$)9F  
} ; Ww<Y]H$xZ<  
Ah2@sp,z  
a %#UF@ I  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Tm %5:/<8  
-`]9o3E7H  
template < typename Func, typename aPicker > M9"Bx/  
class binder_1 U9 iI2$  
  { H,> }t S  
Func fn; d) -(C1f  
aPicker pk; jcCAXk055  
public : b4L7M1l  
196aYLE  
template < typename T > u]ms~rO  
  struct result_1 GQ(Y#HSq  
  { d9{lj(2P  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; r-qe7K@p  
} ; _zj^k$ j  
((M,6Q}  
template < typename T1, typename T2 > b(K"CL\p  
  struct result_2 /k.0gYD  
  { E '6>3n  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; "L>'X22ed  
} ; N{Sp-J>  
`Vvi]>,cg`  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ^G4YvS(  
TQR5V\{&%  
template < typename T > Z`TfS+O6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const TXImmkC  
  { MlV(XG>'  
  return fn(pk(t)); .n\JY;"  
} xe@e#9N$  
template < typename T1, typename T2 > @eYpARF  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const lZk  z\  
  { CE"/&I  
  return fn(pk(t1, t2)); .s{ "NqRA  
} x`6MAZ  
} ; s&7 3g0$$  
(~~m8VJ>  
w:\} B'u  
一目了然不是么? !5,C"r  
最后实现bind ~RR!~q  
':.Hz]]/A  
:1+Aj (  
template < typename Func, typename aPicker > @.;+WQE  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) }geb959  
  { # ~<]z  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); :qm\FsO  
} \[9VeqMU  
)^:H{1'  
2个以上参数的bind可以同理实现。 m]qw8BoU`F  
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。 A-Ba%Fv  
:jTSO d[r  
十一. phoenix O84]J:b  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: hQ#e;1uD  
l>6tEOXt  
for_each(v.begin(), v.end(), #*h\U]=VS  
( Vb,V N?l  
do_ %a/3*vz/I%  
[ ~kW?]/$h  
  cout << _1 <<   " , " JBY.er`6C  
] Nh\vWAz9  
.while_( -- _1), 'rhgM/I  
cout << var( " \n " ) Lu#qo^  
) ,z&S;f.f  
); <rzP  
dN2JOyS  
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: NK|UeL7ght  
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 GxdAOiq;  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 &nEL}GM)E  
那么我们就照着这个思路来实现吧: |k.'w<6mb9  
]p!{   
;21D^e  
template < typename Cond, typename Actor > ytttF5-  
class do_while Odwe1q&  
  { +O/b[O'0  
Cond cd; 2^r~->  
Actor act; MblRdj6  
public : =MNp;  
template < typename T > yGR{-YwU!  
  struct result_1 *OLqr/ yb  
  { 1Q@]b_"Xh  
  typedef int result_type; .UP h  
} ; `7/(sX.  
KF(H >gs  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 4aO/^Hl  
=:rg1wo"c  
template < typename T > $tZ {>!N  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const QFP9"FM5F  
  { H )ej]DXy  
  do ACyK#5E  
    { Mj@2=c  
  act(t); 7 $y;-[E[  
  } 4en3yA0.w  
  while (cd(t)); Gxw1P@<F:  
  return   0 ; =RB {.%  
} n&[CTOV  
} ; vPDw22L;'  
Fi``l )Tt  
xF8r+{_J)  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). &M13F>!  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 V\`Z|'WIQD  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 W,4!"*+  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 vT?^#  
下面就是产生这个functor的类: NY7yk3  
? i _ACKpw  
sF{~7IB  
template < typename Actor > %,\JTN|g|A  
class do_while_actor J ?o  
  {  qb? <u  
Actor act; ! I:N<  
public : kX8C'D4 gX  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ZJ3g,dc  
7P1Pk?pxy  
template < typename Cond > 4)gG_k  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; x7S\-<8  
} ; !Gmnck&+  
V,-we|"  
x3y+=aj  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Tz1^"tx9  
最后,是那个do_ i(4<MB1a  
@j\:K<sk  
:+\0.\K0!  
class do_while_invoker %#2$B+  
  { 03~ ADj  
public : RqA>"[L  
template < typename Actor > W %*#rcdq  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const O,r;-t4vYU  
  { p!pf2}6Fd  
  return do_while_actor < Actor > (act); X.b8qbnq[  
} =v:?rY}  
} do_; gkr9+  
p#$/{;yy  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 4Fg2/O_3  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 x*1wsA  
最后来说说怎么处理break和continue z$J m1l  
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。 pwFdfp  
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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