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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda  JE=3V^k  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 QP~Iz*J'  
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, }7+`[g  
"IA :,j.#g  
tm|YUat$]r  
:={rPj-nU  
  class filler 6-t:eo9  
  { 9H%dK^C  
public : OBEHUJ5  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} DPM4v7 S  
} ; iQ8T3cC+  
sz@Y$<o  
c*DBa]u2  
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: u$Ty|NBjn  
 oHR@*2b  
KGP*G BZr  
LKsK!X  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); mrGfu:r  
=>Q$S  
h{/lW#[  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 mFx \[S  
R\Of ,  
r-'CB  
Y$<p_X,  
二. 战前分析 QnH;+k ln  
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。 0wpGIT!2  
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 mXK7y.9\  
iu.$P-s  
=jD9oMs  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 8k9q@FSln  
  /* --------------------------------------------- */ 0 ~^l*  
vector < int *> vp( 10 );  <6STw  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Dk#4^`qp1  
/* --------------------------------------------- */ pdq5EUdS  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); SpA-E/el  
/* --------------------------------------------- */ |rL#HG  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); O3En+m~3n)  
  /* --------------------------------------------- */ t+t D  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); w%uM=YmuT  
/* --------------------------------------------- */ m2>$)\-;  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); )>r sX)  
X ApSKJ  
2"pFAQBw~i  
1`F25DhhY  
看了之后,我们可以思考一些问题: #VU>Z|$@N  
1._1, _2是什么? 3,dIW*<**  
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。 PE&$2(  
2._1 = 1是在做什么? _BPp=(|  
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。 ,wB)hp  
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?]~Sw"@  
[+(fN  
!JnxNIr&i|  
三. 动工 ewOe A|  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: \o<&s{ 6L  
#%{x*y:Ms  
01">$  
Gr|IM,5P4  
template < typename T > 30<3DA_P  
class assignment !D~\uW1b  
  { /" 6Gh'  
T value;  +OeoA{-W  
public : C%q]o  
assignment( const T & v) : value(v) {} 7$A=|/'nSA  
template < typename T2 > -/LB-t  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } yo]8QO]97  
} ; V1 {'d[E*  
P:k!dRb9{  
-o B` v'  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 a(IZ2Zmr  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment m.&"D> \t  
2bt).gGm  
Ox^VU2K;&.  
_qU;`Q  
  class holder &]jCoBj+_  
  { w|( ix;pK  
public : .,&6 x.  
template < typename T > 8ps1Q2|  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const >d<tcaB  
  { <hB~|a<#  
  return assignment < T > (t); G`R_kg9$  
} UdK+,k~m/  
} ; U!i@XA%P  
$&KiN82,  
k56*eEc  
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: i/aj;t  
tvR|!N }  
  static holder _1; rPkPQn:  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 }cd-BW  
[9,34/i  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); my*E7[  
而不用手动写一个函数对象。 N51WY7  
YE[{Y(5;q  
9YVr9BM'K  
Dfw%Bu  
四. 问题分析 K(heeZUt  
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。 [5wU0~>'  
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。 o>MB8[r  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 '$y.`/$  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 XBN,{  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 szas(7kDS  
n~'cKy )m  
五. 问题1:一致性 $x;(C[  
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?| =fcRH:B:  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 1pZ[r M'}  
qd@Fb*  
struct holder z2god 1"  
  { 91:TE8?Z  
  // Pw/$ }Q9X  
  template < typename T > NY\-p=3c7=  
T &   operator ()( const T & r) const mJa8;X!r6  
  { *ez7Q   
  return (T & )r; M(#]NTr ~4  
} YnW,6U['{g  
} ; eDL0Vw  
)mE67{YJh~  
这样的话assignment也必须相应改动: mL]5Tnc  
eGi|S'L'  
template < typename Left, typename Right > by* v($  
class assignment G ;  
  { jOU1F1  
Left l; 3 , nr*R!  
Right r; ]X<L~s_*  
public : h45RwQ5Z  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} =`MMB|{6  
template < typename T2 > ?Y'r=Q{w  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Z8q*XpUH  
} ; %)PQomn?  
O^<\]_l  
同时,holder的operator=也需要改动: 3y]rhB  
+Q&CIo  
template < typename T >  H;Cv] -  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const k*o>ZpjNH  
  { gtJCvVj>g  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Ahrtl6@AS  
} rj-Q+rgup  
FXo{|z3  
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。 *>J45U(6:  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 aKk0kC   
"-A@d&5.  
return l(rhs) = r; oPC qv  
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。 &WHK|bl  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:  !AFii:#  
X DAwE  
template < typename Tp > Fu"@)xw/-q  
class constant_t ;1L7+.A  
  { A S]jJc^  
  const Tp t; !?J?R-C  
public : 5gbD|^ij  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 7oFA5T _  
template < typename T > &~sk7iGi  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const X:d[eAu0  
  { P(Z\y^S  
  return t; xT;j_'9U;  
} .R{+Pz D  
} ; , \R,O  
.q_SA-!w>  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 TTm  
下面就可以修改holder的operator=了 uoe>T:  
T[]kun  
template < typename T > mBWhC<kKs  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const <7yn:  
  { sZYTpZgW4L  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); vC_O! 2E  
} i=j4Wg,{J  
.p /VRlLU  
同时也要修改assignment的operator() xD4G(]d!  
`]m/za%7  
template < typename T2 > =*Y=u6?  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } H`Ld,E2ex&  
现在代码看起来就很一致了。 r:9H>4m  
%LBT:Aw  
六. 问题2:链式操作 n^$HC=}S  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 egy#8U)Z  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 8,YxCm ie  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 0/0rWqg /  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 4Vrx9 sA1  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct kH>^3( Q\  
{uji7TB  
template < typename T > 4&'_~qU  
struct result_1 k ks ?S',  
  { :j( D&?ao  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; eKek~U&  
} ; "i/3m'<2  
s&~.";b  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ?*A"#0  
O!.mc=Gx7  
template < typename T > 3:G94cp5  
struct   ref u@$pOLI  
  { )0xEI  
typedef T & reference; TM?7F2  
} ; i"U<=~  
template < typename T > XIJ{qrDr  
struct   ref < T &> P'q . _U  
  { 8@'Q=".J  
typedef T & reference; *'h vYl/?>  
} ; @iD5X.c  
Rhil]|a/  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: NJTC+`Hm  
N~@VZbS(6  
template < typename T > vV+>JM6<K  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 'ktWKW$ D  
  { 1$a dX  
  return l(t) = r(t); +)7Yqh#$  
} 7{:g|dX  
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。 5N4[hQrVJ  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 w-(^w9_e  
V;SXa|,  
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 (VA:`pstP  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: um$K^  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Afq?Ps+  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 20p/p~<  
最后的布局是: (8/Qt\3jv  
                Add yyVv@  
              /   \ %Lwd1'C%  
            Divide   5 3O!TVSo  
            /   \ g&6O*vx  
          _1     3 4Iou| H  
似乎一切都解决了?不。 WmT(>JBO  
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。 Z,bvD'u  
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。 \qh -fW; #  
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: ewb/ Z[4  
POCFT0R}  
template < typename Right > zO07X*Bw  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ; (;J  
Right & rt) const o4g<[X)  
  { Uv"GG: K_  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); MOEB{~v`;  
} HJ,sZ4*]]  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 $S0eERg a  
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。 ooPH [p  
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。 34P5[j!h  
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?9P  
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。 <r{ )*]#l  
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? r` T(xJ!)  
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: ET7(n0*P}]  
4?a!6  
template < class Action > wf8GH}2A  
class picker : public Action -O=a"G=  
  { P"WnU'+  
public : h.W;Dmf6]  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Aa;s.:?  
  // all the operator overloaded d.3O1TXK  
} ; 6hs2B5)+  
,3{z_Rax-  
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/3gx4.g  
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: t"@: a Y"  
 *R6n+d  
template < typename Right > (mJqI)m8  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const H.ZmLB  
  { 6:Nz=sw8  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); cn4C K. ?  
} G;%Pf9 o26  
@Pc]qu  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > =Xc[EUi<;g  
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。 U-#t&yjh#  
O} !L;?  
template < typename T >   struct picker_maker y'<juaw  
  { 3=r8kh7,  
typedef picker < constant_t < T >   > result; |ei?s1)  
} ; aQEMCWxZ  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > J0U9zI4  
  { @lP<Mq~]  
typedef picker < T > result; [[PUK{P0  
} ; Eqg(U0k0  
d&p]O  
下面总的结构就有了: aO]0|<2 j  
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。 kxg]sr"  
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。 a9q68  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 wOy1i/oj  
至此链式操作完美实现。 y^gazr"  
Aghcjy|j  
Hize m!  
七. 问题3 7FVu [Qu  
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。 J(\"\Z  
"b!QE2bRO  
template < typename T1, typename T2 > 3d.JV'C'c  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C'hI{4@P  
  { q)ygSOtj  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); L30x2\C  
} KsGSs9  
.d5|Fs~B  
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: FV/X&u8~  
N2VF_[l  
template < typename T1, typename T2 > d{f3R8~Q.  
struct result_2 <)zh2UI  
  { KZL5>E  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; @$~ BU;kR  
} ; X?b]5?K;r  
Tv0|e'^  
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? z+1#p.F$@  
这个差事就留给了holder自己。 9BGPq)#  
    Jr18faEZw  
~$f+]7  
template < int Order > qB_MDA  
class holder; aho;HM$hjP  
template <> C9/?B:  
class holder < 1 > p1HU2APFP  
  { 1V?}";T  
public : !UD62yw~  
template < typename T > :rb<mg[  
  struct result_1 P sD+?  
  { i_4FxC4  
  typedef T & result; ML0o :8Bd\  
} ; e:V(kzAY;  
template < typename T1, typename T2 > A^JeB<, 5a  
  struct result_2 B7TA:K  
  { 2C %{A  
  typedef T1 & result; Y$EqBN  
} ; cW,wN~  
template < typename T > *&B*/HAN  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const x!q$`zF\\  
  { vhEPk2wD,  
  return (T & )r; g?M\Z";  
} v'.?:S&m  
template < typename T1, typename T2 > Xt /T0.I  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const K$Y!d"D  
  { H!&]Di1Eh  
  return (T1 & )r1; TeQWrm s  
} BpCzmU  
} ; E`>-+~ZUsk  
9p(s FQ [  
template <> .*D~ .!  
class holder < 2 > E/(:\Cm^  
  { KS'? DO  
public : :9c QK]O6  
template < typename T > Mno4z/4{A  
  struct result_1 xrO:Y!C?  
  { _U$d.B'*)z  
  typedef T & result; pq>"GEN  
} ; anA>'63  
template < typename T1, typename T2 > GS~jNZx  
  struct result_2 D<}KTyG]  
  { oj@B'j  
  typedef T2 & result; Rs8`M8(4%  
} ; D(}v`q{Y  
template < typename T > npz*4\4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const B4GgR,P@S  
  { ~tDV{ml  
  return (T & )r; mN_RB{g{  
} ]m(Uv8/6  
template < typename T1, typename T2 > A;w,m{9<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 'HkV_d[li  
  { X'ryfa1|  
  return (T2 & )r2; c^UG}:Y  
} eqs.zL  
} ; d/- f]   
<<v,9*h  
vgHMVzxj  
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> >。 z)q9O_g9  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: r_ I7Gd  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: GKtG#jZ&  
$~50M5&K#  
return l(i, j) = r(i, j); qJVW :$1q  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) xc8MOm  
J^ryUO o}b  
  return ( int & )i; ,S:LhgSP  
  return ( int & )j; Fc7mAV=  
最后执行i = j; \8=>l?P  
可见,参数被正确的选择了。 ,#UaWq@7  
hFZ7{pj  
UbJ_'>hK6  
D +N{'d?+  
lEAN Nu  
八. 中期总结 ?A2#V(4  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 5X nA.?F^  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 E*.D_F  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 lz faW-nu  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor zOCru2/  
}X)mZyM[  
]k]P (w  
lycY1lK  
%gJf&A  
zm9>"(H  
九. 简化 GTNN4  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 nv*q N\i'  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 L/"XIMI*Xg  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ;a XcGa  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 >"{3lDyq-  
  +-*/&|^等 Qy*`s  
2. 返回引用。 !CTchk<{(  
  =,各种复合赋值等 n4Ry)O[.  
3. 返回固定类型。 gE0k|Z(RF  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) UOZ"#cQ  
4. 原样返回。 g,7`emOX  
  operator, bwqla43gX  
5. 返回解引用的类型。 ckBcwIXlP&  
  operator*(单目) 8U*}D~%!  
6. 返回地址。 n87B[R  
  operator&(单目) {2}O\A  
7. 下表访问返回类型。 7pMrYIP  
  operator[] M8ZpNa  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 \e T0d<  
  operator<<和operator>> Im+<oZ  
TPt<(-}W  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ,mhO\P96ik  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: OSK 3X Qc  
#O/ihRoaO  
template < typename Left > s}uOht} o  
struct value_return >pbO\=j]X  
  { *@S:f"i  
template < typename T > "e0$/WQ6J  
  struct result_1 GP<A v1  
  { 9sFZs]uM  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; "Up3W%]SB  
} ; /z>G= kA  
6UG7lH!M  
template < typename T1, typename T2 > 7MZBU~,r  
  struct result_2 '0[D-jEr  
  { E;*#fD~@  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; !=3[Bm G  
} ; /9,!)/j  
} ; 2)Grl;T]s  
uwXquOw  
TIbiw  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait D/'kYoAEO  
#;)Oi9{9;  
下面我们来剥离functor中的operator() >u ,Ac:  
首先operator里面的代码全是下面的形式: xqs{d&W  
JQj?+PI  
return l(t) op r(t) a"EX<6"  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) |77.Lqqy,  
return op l(t) B<u6Z!Pp2  
return op l(t1, t2) *8M 0h9S$  
return l(t) op o|*ao2a  
return l(t1, t2) op |,c QJ  
return l(t)[r(t)] Fo=Icvo  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] P hs4]!  
uPr'by  
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: 2w>WS#  
单目: return f(l(t), r(t)); U$&G_&*0a  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 0/S|h"-L  
双目: return f(l(t)); >\ y|}|?  
return f(l(t1, t2)); +3dWnBg?  
下面就是f的实现,以operator/为例 eRKuy l  
epI&R)]   
struct meta_divide @e8b'w3  
  { rG|lRT3-K  
template < typename T1, typename T2 > {?!=~vp  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) )y4bb^;z  
  { 9E5Ec~l  
  return t1 / t2; 3gV 17a  
} wmAZ {  
} ;  $A]2Iw!&  
4{=zO(>  
这个工作可以让宏来做: l\xcR]O  
D1rXTI$$  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ;gLHSHEA  
template < typename T1, typename T2 > \ zP$0B!9  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; IL;JdIa  
以后可以直接用 epuN~T  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) /'k4NXnW3  
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 D!Pv`wm  
(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。。。) y.(Yh1  
iZ}Afj  
n}/?nP\%  
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 Ezsb'cUa(  
'APtY;x^{  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 6<X.]"u+E~  
class unary_op : public Rettype _<s[HGA`z  
  { E w#UlA:"v  
    Left l; 44C"Pl E u  
public : h_#x@p  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} }%Mj`Bh  
ix4O-o{  
template < typename T > <qJI]P  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const FcVQ_6  
      { m}ZkNWH  
      return FuncType::execute(l(t)); +a1Or  
    } H3\4&q  
nwuH:6~"  
    template < typename T1, typename T2 > eB%hP9=:x  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )r2$!(NQ  
      { 8T<LNC  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); HYU-F_|N=  
    } uq?((  
} ; (mbC! !>  
UdO(9Jc5^  
p+M#hF5o  
同样还可以申明一个binary_op e.-+zkQ8EI  
qaJ$0,]H+  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > O&BNhuW2  
class binary_op : public Rettype )45~YDS;t  
  { DEJ0<pnQr  
    Left l; p[oR4 HWr  
Right r; <L'!EcHm%]  
public : 4SRjF$Bsz  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 5&A{IN  
_G3L+St  
template < typename T > ~5`p/.L)ZD  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vge4&H3a&  
      { stGk*\>U'  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ?R-4uG[(  
    } Ac^hZ.qPz  
N;Hoi8W  
    template < typename T1, typename T2 > 7`eg;s^  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (<GBhNj=c  
      { CCoT  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); B|9[DNd  
    } W5i{W'  
} ; 'O>p@BEK  
55O_b)$  
X%(1C,C(  
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 '`s\_Q)hG_  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 qmmQH S  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ^.3(o{g  
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。 eBT+|  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! A-"2sp*t  
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。。。 ohEIr2  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 F:$*0!  
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) Dh+<|6mx  
下面是修改过的unary_op z`]sWi F0  
vciO={M  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > d23;c )'  
class unary_op .+3~ w  
  { Z7]["  
Left l; M=rH*w{^  
  <n4 ?wo  
public : OQnb^fabY  
uuaoBf  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} MZIZ"b  
#(pY~\  
template < typename T > K92nh/}y  
  struct result_1 6(pa2  
  { 0*J},#ba$  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Pzt 5'O@dA  
} ; \9t/*%:  
idzc4jR6BT  
template < typename T1, typename T2 > fEJF3<UF&  
  struct result_2 shk yN  
  { g9~QNA  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; >DM^/EAG{  
} ; iQd,xr  
t,w'w_C  
template < typename T1, typename T2 > bU$f4J  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const e^=b#!}-5:  
  { =|+%^)E  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2));  K P@bz  
} "J(T?|t  
hQb3 8W[  
template < typename T > TI5<' U)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Vq&}i~  
  { * lo0T93B  
  return OpClass::execute(lt(t)); #i;y[dQ  
} MSqW {  
U{,:-R  
} ; 4s@oj  
[iXkv\  
61SbBJ6[  
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 =w;~1i% .k  
好啦,现在才真正完美了。 o? LJ,Z  
现在在picker里面就可以这么添加了: zhZ!!b^6<  
@@W-]SR  
template < typename Right > SX)o0v+  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const =D3K})&  
  { 2F&VG|"  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 9Zj9e  
} 2rGg  
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。 4k_y;$4WN  
% <1&\5f<5  
g0-~ %A,  
<Z j>}  
w# R0QF  
十. bind GT 5J`  
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。 *<ILSZ  
先来分析一下一段例子 230ijq3Y G  
i'YM9*yN  
+/>XOY|Ie  
int foo( int x, int y) { return x - y;} P>nz8NRq  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 !sVW0JSh  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 nPR*mbW  
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。 cI\&&<>SlG  
我们来写个简单的。 Oil~QAd,  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: oiRrpS\T.  
对于函数对象类的版本: ^Lc, w  
fB= j51Lw  
template < typename Func > ,a34=,  
struct functor_trait "1wjh=@z  
  { .b|!FWHNS  
typedef typename Func::result_type result_type; q[TGEgG  
} ; D KRF#*[=d  
对于无参数函数的版本: (zml704dI)  
AA XQ+!  
template < typename Ret > e_+SBN1`P&  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ' OXL'_Xl  
  { sl_f+h0  
typedef Ret result_type; TcpaZ 'x  
} ; %CV.xDE8  
对于单参数函数的版本: K''2Jfm  
 yJGnN g  
template < typename Ret, typename V1 > "Z]z9(  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 4?33t] "  
  { HSj=g}r  
typedef Ret result_type; DQ.;2W  
} ; z P8rW5/  
对于双参数函数的版本: q uL+UFuM  
7-Mm+4O9  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > }B`T%(11=  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > !B/5@P  
  { a}g <<{  
typedef Ret result_type; 24I\smO  
} ; +>QD4z#  
等等。。。 )}to7r7 `  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 9P& \2/ {  
T9?8@p\}(  
template < typename Func > !BDJU  
struct func_return R*O<(  
  { PUEEfq!%  
template < typename T > 4Z0Y8y8)  
  struct result_1 B-oQjr-  
  { 3Ct)5J  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 06NW2A%wv  
} ; aL|a2+P[`q  
PouWRGS_  
template < typename T1, typename T2 > 2gJkpf9JN  
  struct result_2 (mgv:<c;BA  
  { QV>hQ]L  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; B8 r#o=q1  
} ; WelB"L  
} ; bL2b^UB~%  
-Mzm~@_s]  
! i8'gq'q  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 <O3,b:vw  
WesEZ\V  
template < typename Func, typename aPicker > AGV+Y 6  
class binder_1 BnU3oP  
  { Qe;R3D=T;  
Func fn; .R _-$/ZP  
aPicker pk; cH`ziZ<&m1  
public : #{g6'9PMz  
M)G|K a  
template < typename T > ;4<!vVf e  
  struct result_1 4Un%p7Y~  
  { 15_Px9  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; +:&|]$8<  
} ; 'wjL7P I  
r:5u(2  
template < typename T1, typename T2 > $H"(]>~  
  struct result_2 Xcb'qU!2-^  
  { {YIf rM  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 2h#_n'DV  
} ; 5GwzG<.\^_  
bE1@RL  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 5OC{_-  
Cznp(z  
template < typename T > ?sc lOOh  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]5+<Rqdbg  
  { R] " jr  
  return fn(pk(t));  h@+(VQ  
} &d=ZCaP  
template < typename T1, typename T2 > MNocXK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const QFU1l"(qGk  
  { ?@H/;hB[|  
  return fn(pk(t1, t2)); cIg+^Tl  
} qsHjqK@(  
} ; /{!?e<N>  
0[R7HX-@  
w0,rFWS  
一目了然不是么? ~ekV*,R"  
最后实现bind e VRjU  
Jj7he(!_1  
Rz"gPU4;`  
template < typename Func, typename aPicker > .Lp\Jyegs  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Pk^W+M_)~  
  { UgD&tD0fp  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); I2)#."=Ew  
} fcisDu8n  
)<vuv9=k\%  
2个以上参数的bind可以同理实现。 6$ ag<  
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。 dReJ;x4  
]::g-&%Um  
十一. phoenix N _|tw  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: hw 0u?++  
kB=\a(  
for_each(v.begin(), v.end(), p]x9hZ  
( 5^C.}/#>F  
do_ O_^;wey0}?  
[ frUO+  
  cout << _1 <<   " , " nE=,=K~  
] A;gU@8m  
.while_( -- _1), e2"gzZ4;g  
cout << var( " \n " ) aUbmEHFTV  
) *V?p&/>MT  
); !1xX)XD4y  
M5c~-}Ay  
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: UJk/Lxv  
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 -P-&]F5  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ehyCAp0oI  
那么我们就照着这个思路来实现吧: {qb2!}FQ  
Kq;s${ |G  
lR0WDJv  
template < typename Cond, typename Actor > O_^t u?x  
class do_while _qsg2e}n  
  { vu`,:/|h  
Cond cd; siD/`T&  
Actor act; oE&#Tl?Vt  
public : |%12Vr]J  
template < typename T > 0tEe $9eK@  
  struct result_1 ;}4^WzmK^(  
  { >%c7|\q[R  
  typedef int result_type; >M^4p   
} ; [)t1"  
L(DDyA{bA  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} X% X &<  
|6GDIoZ  
template < typename T > ~'#,*kA:6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N_R(i3c6U!  
  { -p[!C I  
  do Jq_AR!} %  
    { FwqaWEk  
  act(t); <L+y 6B  
  } IRIYj(J  
  while (cd(t)); >6 A8+=  
  return   0 ; 48RSuH  
} rvp#[RAaS}  
} ; 6 B*,Mu4A  
Z^O_7I<5E  
'yNS(Bg=  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). rLp (}^  
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。 F-PQ`@ZNW  
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。 -;j ' =?  
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。 69$gPY'3  
下面就是产生这个functor的类: y8$I=  
Sq[LwJ  
9_xJT^10  
template < typename Actor > h Nx#x  
class do_while_actor wAF<_NG#  
  { WnL7 A:sZ  
Actor act; uO5y{O2W  
public : ;- 6   
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} f8S!FGiNc  
1`)e}p&  
template < typename Cond > +{au$v}  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; I8Q!`K J  
} ; o e,yCdPs  
Xhp={p;  
$$e"[g  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 lky5%H  
最后,是那个do_ ]4eIhj?  
\`Ow)t:  
T':} p2}w+  
class do_while_invoker PIM4c  
  { jP}Ix8vc=  
public : DE!c+s_g4  
template < typename Actor > }fh<LCwTi  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const q6EZ?bo{  
  { THY=8&x)  
  return do_while_actor < Actor > (act); s5J?,xu  
} GGez!?E%  
} do_; 4x|\xg( l  
4KB>O)YNg'  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? W[t0hbV w  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 1h#e-Oyff  
最后来说说怎么处理break和continue L)X[$:  
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。 bPVQ-  
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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