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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda HOY9{>E}z  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 JdW:%,sv  
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, 4Iou| H  
t?R=a-ZI  
$>mTPNF  
%*wOJx  
  class filler hr] :bR  
  { + s snCr  
public : +: oD?h  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ljo^ 2  
} ; 2eh j2T  
xr\wOQ*`  
@YfCS8 eH  
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: Cq,hzi-  
>4}2~;  
7,N>u8cTh  
#Zy-X_r  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); DG $._  
X[ o9^<  
,Cckp! 6  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 KGI0|Z]n~  
7VwLyy  
P"WnU'+  
] x_WO_  
二. 战前分析 Aa;s.:?  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 d.3O1TXK  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 'ehJr/0&g  
,3{z_Rax-  
n/3gx4.g  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); %Pb 5PIk4  
  /* --------------------------------------------- */  *R6n+d  
vector < int *> vp( 10 ); (mJqI)m8  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); H.ZmLB  
/* --------------------------------------------- */ 6:Nz=sw8  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); cn4C K. ?  
/* --------------------------------------------- */ G;%Pf9 o26  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); @Pc]qu  
  /* --------------------------------------------- */ l&d 6G0  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); g(0 |p6R  
/* --------------------------------------------- */ O} !L;?  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); =*YK6  
K"sfN~@rT[  
n_n0Q}du  
U&mJ_f#M  
看了之后,我们可以思考一些问题: T$'GFA  
1._1, _2是什么? Pe !eID8  
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。 )oSUhU26}  
2._1 = 1是在做什么? 3 9Ql|l$  
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。 fFfH9cl!  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 2>l:: 8Pp  
!$>d75zli  
Lw]:/x  
三. 动工 ~nk'ZJ   
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: nuB@Fkr  
$e|G#mMd-  
w\'Zcw,d  
rZy38Wo  
template < typename T > S4]xxc  
class assignment nr>g0_%m  
  { [Pdm1]":(  
T value; r'p;Nj.  
public : $+<X 1  
assignment( const T & v) : value(v) {} jG0{>P#+  
template < typename T2 > +_?;%PKkuF  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } FV/X&u8~  
} ; PZF>ia}  
d{f3R8~Q.  
_gY so]S^B  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 KZL5>E  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment @$~ BU;kR  
X?b]5?K;r  
& CiUU  
z+1#p.F$@  
  class holder 'A,&9E{%1  
  { Jr18faEZw  
public : .e2u)YqA  
template < typename T > (9BjZ&ej  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ?J+[|*'yK  
  { ~u&3Ki*x  
  return assignment < T > (t); q0 :Lb  
} \K)"@gdW  
} ; I~qS6#%r  
j8@YoD5o  
/'=C<HSO  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: Etj*3/n|  
-pj&|< h+9  
  static holder _1; 2F3IC  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Mz<4P3"H  
mj<(qZh  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); {W }.z  
而不用手动写一个函数对象。 "JSg/optc  
GljxYH"]#  
0K, *FdA  
0z."6 r  
四. 问题分析 GD|uU  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 )vsiX}3  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 K,' ]G&K  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Zb7KHKO{  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 (^eSm]<  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 IR>^U  
.F.4fk  
五. 问题1:一致性 l_u1 ~K  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| _{,e-_hYM  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 MyuFZ7Q4$  
mY.[AIB  
struct holder @5zL4n@w  
  { r,i^-jv;  
  // tCK%vd%  
  template < typename T > WB5[!  
T &   operator ()( const T & r) const pr/yDG ia  
  { Iq_cs '  
  return (T & )r; >i]r,j8!  
} !:`QX\Ux  
} ; B{QY-F~  
&oYX093di  
这样的话assignment也必须相应改动: /g'F+{v  
hH{&k>  
template < typename Left, typename Right > E$f.&<>T  
class assignment v%V$@MF  
  { ^o|igyS9  
Left l; /bVU^vo  
Right r; TH)gW  
public : G F,/<R#  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} G[6V=G  
template < typename T2 > ?`,UW;Br6  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 52K3N^RgR  
} ; 6ndt1W z  
>t?;*K\x"  
同时,holder的operator=也需要改动: " 9 h]P^  
vhZpYW8  
template < typename T > d/- f]   
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const O} QTg  
  { +=Crfvt  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); z)q9O_g9  
} r_ I7Gd  
GKtG#jZ&  
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。 $~50M5&K#  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Oh~J yrZy  
xc8MOm  
return l(rhs) = r; F^&_O*"  
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。 6\g]Y  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: zfO0+fMH  
hI;tB6  
template < typename Tp > {?l#*XH;  
class constant_t D>~z{H%\  
  { 4&r^mGs,  
  const Tp t; o{?s\)aBa  
public : DK&J"0jz,  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} S!2M?}LU  
template < typename T > *xM4nUu<~  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const yu<sd}@  
  { %ztCcgu*  
  return t; Dx/?0F7V  
} 4iRcmsP  
} ; ?W9$=  
AlIFTNg:"  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ]k]P (w  
下面就可以修改holder的operator=了 5sEq`P}5  
TNUzNA  
template < typename T > GTNN4  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const nv*q N\i'  
  { QW|,_u5j  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); vEvVT]g[V  
} l^%Ez?-:s  
/'u-Fr(Q+  
同时也要修改assignment的operator() I/<aY*R4  
55 Y BO$  
template < typename T2 > dMQtW3stY  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ((N<2G)  
现在代码看起来就很一致了。 C\j|+s  
c# U!Q7J  
六. 问题2:链式操作 bf-.SX~  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 &o= #P2Qd  
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。 5<GC  
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。 -k|r#^(G2  
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。 k!>MZ  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct tVvRT*>Wb  
g599Lc&  
template < typename T > BYyR-m  
struct result_1 p./zW )7+  
  { D?)91P/R  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; w [D9Q=  
} ; PP.QfY4  
D4ESo)15'  
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: {PnvQ?|Z  
S2kFdx*Zf  
template < typename T >  T+9#P4  
struct   ref -[|R \'i  
  { cclx$)X1X  
typedef T & reference; 'mXf8   
} ; A/|To!R  
template < typename T > c]v $C&FX  
struct   ref < T &> (xBS~}e  
  { |yx]TD{~P  
typedef T & reference; h<f_Eo z-a  
} ; D/'kYoAEO  
#;)Oi9{9;  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: (y[+s?;WyB  
xqs{d&W  
template < typename T >  ztKmB  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const [ma'11?G  
  { %YlL-*7 L  
  return l(t) = r(t); L%}k.)yev  
} z Xx HaM  
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。 )pJ} $[6  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 y>_lxLhmO#  
szu!*wc9  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 f',n '  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: CH[U.LJQ-O  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 =J&vr  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 'X d_8.  
最后的布局是: s {p-cV  
                Add W,9. z%  
              /   \ { Iy<iV  
            Divide   5 xeF0^p7Z  
            /   \ c Owa^;  
          _1     3 RSC^R}a5  
似乎一切都解决了?不。 NGcd  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 SU~t7Ta!G  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 P$ZIKkf  
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: !K-lO{Z^  
~[l6;bn  
template < typename Right > fb3(9  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 4{=zO(>  
Right & rt) const l\xcR]O  
  { D1rXTI$$  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ;gLHSHEA  
} ecDni>W  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 V9&7K65-1  
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。 <ZcJC+k  
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。 p2 V8{k  
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。 XP'<\  
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。 gBp,p\ Xc  
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[32 t0  
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: |ZZl3l=]  
_&)^a)Nu  
template < class Action > &*}`uJt  
class picker : public Action ?~X*\  
  { vikA  
public : y.PWh<dI  
picker( const Action & act) : Action(act) {} }K':tX?  
  // all the operator overloaded Q#w mS&$f  
} ; +z}O*,M"q  
*(wkgn  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 > Dy<@e  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: U l8G R  
#JMww  
template < typename Right >  kDbDG,O  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const m}ZkNWH  
  { +a1Or  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); H3\4&q  
} .' foS>W=t  
eB%hP9=:x  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > XrP'FLY o  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 B_R J;.oH  
;w>Dqem  
template < typename T >   struct picker_maker vP6NIcWC3  
  { t|-TG\Q X  
typedef picker < constant_t < T >   > result; (K9pr>le  
} ; \OPJ*/U  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > x-27rGN  
  { &O8vI ,M  
typedef picker < T > result; hWc`4xdl  
} ; aT|SKb`  
]nPfIBoS  
下面总的结构就有了:  dpG l  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 >=Bl/0YH  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 lw+Y_;  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 sNB*S{   
至此链式操作完美实现。 vd<r}3i*  
N{+6V`\  
1i=lJmr  
七. 问题3 wHx@&Tp  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 ox:m;-Ml?_  
pHKcKqB*13  
template < typename T1, typename T2 > <[.{aj]QV  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3DjlX*  
  { WxPu{N  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); *^[m?3"W  
} D+4oV6}~  
Yr!@pHy  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: )R %>g-dw  
B ]*v{?<W  
template < typename T1, typename T2 > T{ WJf-pI  
struct result_2 ZkWX4?&OMt  
  { WAq)1gwN  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; wFbw3>'a9  
} ; `-_kOxe3  
PFR64HK2  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? F:$*0!  
这个差事就留给了holder自己。 Dh+<|6mx  
    z`]sWi F0  
vciO={M  
template < int Order > d23;c )'  
class holder; .+3~ w  
template <> Z7]["  
class holder < 1 > M=rH*w{^  
  { \7V[G6'{  
public : Sb QM!Q  
template < typename T > RnV#[bM{  
  struct result_1 DP@F-Q4  
  { jJ.isr|`  
  typedef T & result; N[=c|frho  
} ; K&"ZZFd_  
template < typename T1, typename T2 > itYTV?bd  
  struct result_2 LI}@qLe  
  { *ggai?  
  typedef T1 & result; . E8Gj'yO  
} ; DXF>#2E^+  
template < typename T > op8[8pt%  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const E;1QD/E$  
  { eP(|]Rk  
  return (T & )r; 4De2m iq  
} q"LE6?hs  
template < typename T1, typename T2 > _a]0<Vm C0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 3g79/ w  
  { 6Pp3*O`/V  
  return (T1 & )r1; %2@O,uCo@  
} ?3#L?Cq  
} ; }1kZF{KD<[  
>mAi/TZC  
template <> ew+>?a'&L  
class holder < 2 > m'n<.1;1{j  
  { YMG~k3Yb  
public : X_HU?Q_N  
template < typename T > :DG7Z  
  struct result_1 PenkqDc}  
  { m!- R}PQC  
  typedef T & result; ]]F e:>  
} ; S^Mx=KJG  
template < typename T1, typename T2 > #fVk;]u`[3  
  struct result_2 Hb&C;lk  
  { %\f<N1~*  
  typedef T2 & result; `RlMfd  
} ; @f!r"P]  
template < typename T > ]mR!-Fqj  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const mI> =S  
  { t) uS7y  
  return (T & )r; /1BqC3]tL  
} BAIR!  
template < typename T1, typename T2 > JZup} {a  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 7lUnqX.  
  { MA,7 |s  
  return (T2 & )r2; ()MUyW"S#`  
} u>\u}c  
} ; bHRRgR`,  
Xmny(j)g  
d-{1>\-_  
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> >。 s&d!+-\6_  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: wbQs>pc  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: _aP 2gH  
~ugyUpY"  
return l(i, j) = r(i, j); aY8QYK ;?^  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) jdf3XTw  
3D-VePM=`  
  return ( int & )i; &gdhq~4#  
  return ( int & )j; 7Z< 2`&c7  
最后执行i = j; 2n3!p Z8  
可见,参数被正确的选择了。 s}lp^Uh=  
+.J/7 gD  
d3;Sy`.  
-|2k$W  
nN%Zed2O@6  
八. 中期总结 kInU,/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: R ~?9+  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 G`r/ tesW  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Yln[ZmK9g  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor QB5,Vfoux  
@bIZ0tr4  
bLSUF`-z  
{k uC+~R  
3~EPX`#[W  
;;  ?OS  
九. 简化 %~I%*=o[  
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。 2l}H=DZV  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 888"X3.T  
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: ms6dl-_t  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 PI&@/+  
  +-*/&|^等 ,5}")T["u  
2. 返回引用。 `^df la  
  =,各种复合赋值等 RjxFlKs8  
3. 返回固定类型。 PTH'-G  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) -\&b&;_  
4. 原样返回。 R*O<(  
  operator, PUEEfq!%  
5. 返回解引用的类型。 4Z0Y8y8)  
  operator*(单目) p5Wz.n.<'  
6. 返回地址。 b *Ca*!  
  operator&(单目) |xFSGrC  
7. 下表访问返回类型。 }qg.Go  
  operator[] m](q,65 2  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 rm%MQmF  
  operator<<和operator>> 534DAhpD=.  
1StaQUB  
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。 b[^|.>b  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: glomwny  
TFO4jjiC"  
template < typename Left > ! i8'gq'q  
struct value_return <O3,b:vw  
  { (5GjtFojY|  
template < typename T > " +A8w  
  struct result_1 om{aws;  
  { o&RNpP*  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 5Ve T8/7Q  
} ; \# _w=gs<i  
AvcN,  
template < typename T1, typename T2 > IoCi(N;  
  struct result_2 | $D`*  
  { &~"e["gF=  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; c JOT{  
} ; ,HwOMoP7  
} ; '8c-V aa  
X< 4f7;]O  
$O9,Gvnxx  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait FvVM}l'  
Rg7~?b-  
下面我们来剥离functor中的operator() $H"(]>~  
首先operator里面的代码全是下面的形式: J3y4 D}  
<_#a%+5d  
return l(t) op r(t) }CQ)W1mO"  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) .$zo_~ mR  
return op l(t) &+")~2 +  
return op l(t1, t2) H'?dsc  
return l(t) op s&L 6C[  
return l(t1, t2) op zRFvWOxC\  
return l(t)[r(t)] -DWnDku8=  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] CD pLV:  
V5rW_X:]8  
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: [&+5E1%L  
单目: return f(l(t), r(t)); S8Yti  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); EttQ<z_T  
双目: return f(l(t)); ; mwU>l,4  
return f(l(t1, t2)); -J^t#R^$`  
下面就是f的实现,以operator/为例 (3N;-   
LfX[(FP  
struct meta_divide l {t! LTf;  
  { P vW~EJ  
template < typename T1, typename T2 > cm`x;[e6l  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) F!cRx%R  
  { Z`x*Igf8  
  return t1 / t2; :|N(:W>=$Y  
} W$`p ,$.n  
} ; HG&rE3@  
=-;J2Qlg6  
这个工作可以让宏来做: L+Q.y~  
j'q Iq;y  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 7i88iT  
template < typename T1, typename T2 > \ Q6hWHfS  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; dReJ;x4  
以后可以直接用 ]::g-&%Um  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) N _|tw  
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 hw 0u?++  
(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。。。) kB=\a(  
p]x9hZ  
5^C.}/#>F  
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 Yl"l|2 :  
cc:,,T /i  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > wg=-&-  
class unary_op : public Rettype b|nh4g  
  { Mcqym8,q|3  
    Left l; =4804N7  
public : et}%E9  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} i7foZ\btFc  
2Z7r ZjXW  
template < typename T > T*qSk!  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const BL H~`N3U  
      { wD5fm5r=  
      return FuncType::execute(l(t)); h5}:>yc  
    } =v7%IRP5  
h.)o4(bO  
    template < typename T1, typename T2 > W5R /  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4(TR'_X(  
      { rf YFS96  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); &nfGRb  
    } L[O.]2  
} ; -HUlB|Q8r  
zA*I=3E(  
v_I)eac z  
同样还可以申明一个binary_op /s "Lsbe  
S(Q=2Y  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Qb?e A  
class binary_op : public Rettype st wxF?\NS  
  { 1hW"#>f7  
    Left l; M7\yEi"*  
Right r; MT{ovDA].  
public : yR[htD`  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} d'2q~   
 _!E)a  
template < typename T > _ cm^Fi5  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `R,g_{M j  
      { #GOL%2X  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); !Hx[ `3  
    } KLCd`vr.xf  
i?B(I4a!G  
    template < typename T1, typename T2 > r"&VG2c0K  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const % jSB9  
      { UzT"Rb:e  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); eKW^\  
    } "RLv{D<)J,  
} ; < m/@_"  
10{zF_9yx  
)=%TIkeF  
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 ##BfI`FJ  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 _7b' i6-  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) \&b1%Asyz  
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。 P; 9{;  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! L'r gCOJ<  
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。。。 UB,:won  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 a}[ 1*_G  
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) @k3xk1*  
下面是修改过的unary_op ]h?p3T$h  
N^%7  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > o+F < r#  
class unary_op 5LzP0F U  
  { aM|;3j1p  
Left l; +\U#:gmw  
  DLd1Cl:"~:  
public : mY&(&'2T"  
0{qe1pb w  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ZiaHLpk  
0YO/G1O&  
template < typename T > Sd+bnq%  
  struct result_1 ^]X\boWlI  
  { '?uwUBi  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; rObg:(z&\  
} ; qaiR329fx  
,_z"3B)]  
template < typename T1, typename T2 > ]i Yp  
  struct result_2 +jb<=ERV[  
  { &9F(C R  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; _m*FHi  
} ; A8T8+M:  
K(}g!iT)~  
template < typename T1, typename T2 > )6*)u/x:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 'J_`CS  
  { 7~!F3WT{  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ,*CPG$L  
} <5o oML]nP  
F}c}I8Ao  
template < typename T > 0bl8J5Ar5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const D.*o^{w|  
  { k nljc^  
  return OpClass::execute(lt(t)); u{5+hZ  
} hj,yl&  
Y+!z]S/x  
} ;  i)= \-C  
JVR,Py:%G  
|syvtS{  
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 U?=-V8#M|  
好啦,现在才真正完美了。 ;VS$xnZ  
现在在picker里面就可以这么添加了: mOfTq] @B  
sw+vyBV)r  
template < typename Right > 1.I58(0~+  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const f"R'Q|7D  
  { (O"-6`w[  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ^NXxMC( e+  
} ]h%~'8g,  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 *AJYSa,z  
]XEUD1N;I  
2:G/Oj h&]  
WB5M ![  
zI"1.^Trn  
十. bind JKA%$l0  
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。 47!k!cHa  
先来分析一下一段例子 uU/'oZ?  
E7  P'}  
d~#:t~ $,  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ;k (M4?  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 YK>?;U+|  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 }///k]_Sh  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ){4!  
我们来写个简单的。 s'/ZtH6>C  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: cYz|Ux  
对于函数对象类的版本: yq12"Rs  
#Wq@j1?  
template < typename Func > #vzt6x@*  
struct functor_trait { t@7r  
  { 6[Wv g  
typedef typename Func::result_type result_type; DLO2$d  
} ; Ie(M9QMp  
对于无参数函数的版本: cC]lO  
Q!{,^Qb  
template < typename Ret > ?*&5`Xh  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Yc^,Cj{OM  
  { ,"5][RsOn  
typedef Ret result_type; RMlx[nsq  
} ; LwcAF g|  
对于单参数函数的版本: E|y  
h-6x! 6pm  
template < typename Ret, typename V1 > v+C%t!dx  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 0t%`jY~%  
  { upiYo(sN.  
typedef Ret result_type; UB w*}p  
} ; ny1Dg$u i2  
对于双参数函数的版本: ]h'*L`  
@3`Pq2<  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > %xdyG Al:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > WHcw5_3#  
  { v;(k7  
typedef Ret result_type; up2wkc8  
} ; |!L0X@>  
等等。。。 o]<J&<WM  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Dlg9PyQ  
('+C $  
template < typename Func > Q2"K!u]  
struct func_return S3^(L   
  { Bo0f`EC I  
template < typename T >  ?%*p!m  
  struct result_1 OlM3G^1e1  
  { |%@pjJ`3  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; P52qtN<  
} ; #9t3<H[  
Jk57| )/  
template < typename T1, typename T2 > T@d4NF#  
  struct result_2 O@a7MzJ  
  { O+t'E9Fa  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; {Rq5=/b  
} ; h059DiH  
} ; >dnDN3x  
uOPLJ?%  
8aTo TA7JA  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 \f'=  
s#FX2r3=Fg  
template < typename Func, typename aPicker > o,'Fz?[T%  
class binder_1 cUTG! P\R  
  { " f.9u  
Func fn; B#4'3Y-3  
aPicker pk;  Y+Cv9U0  
public : nnCz!:9p  
'^(qlCI  
template < typename T > D{6<,#P{w  
  struct result_1 M=4`^.Ocm  
  { T!-ly7-`  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; w[#*f?at~  
} ; >3&9Wbv>  
\"b'Z2g  
template < typename T1, typename T2 > JG@Zb}b  
  struct result_2 xn anca  
  { ?N&s .  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 1ezBn ZJg  
} ; T3PwM2em_`  
d?aZk-|c  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ,3W,M=j)  
])?[9c  
template < typename T > jXIVR'n(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d'[q2y?6N  
  { z\>ZgRi~n  
  return fn(pk(t)); Gm=e;X;r  
} ^M+aQg%  
template < typename T1, typename T2 > 0P;\ :-&p  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )B"E+Q'h{7  
  { t c{Qd&"(  
  return fn(pk(t1, t2)); p5J!j I=  
} 95Q^7oI  
} ; ,3Nna:~f  
?;ZnD(4?  
$`<-;kI  
一目了然不是么? !*o{xq   
最后实现bind IGo+O*dMw  
Jt3*(+J>/  
8d(l)[GZt  
template < typename Func, typename aPicker > &.JJhX  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) vJ e c+a  
  { gUme({h&|  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); oiQ:&$y  
} ^(KDtc  
t?Q  
2个以上参数的bind可以同理实现。 XoGOY|2`6  
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。 = VMELk!z  
zN/nKj: Q  
十一. phoenix B^/(wHBp  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: b1yS1i D  
bd[iD?epD]  
for_each(v.begin(), v.end(), x[mh^V5ld  
( -m$2"_  
do_ .dj}y jd]f  
[ [^gb6W9Y  
  cout << _1 <<   " , " o90[,  
] N'Vj& DWC  
.while_( -- _1), r`e6B!p  
cout << var( " \n " ) m,&2s-v  
) 1^2]~R9,9  
); J7@Q;gcl:  
d3NER}f4V  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: %2'Y@AX`  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor Qe`Nb4xf  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 b^"mQ   
那么我们就照着这个思路来实现吧: qyjVB/ko  
g|M>C:ZT  
q s iV  
template < typename Cond, typename Actor > z&z5EtFUTh  
class do_while ,r;E[k@  
  { #JR$RH  
Cond cd; `bWc<4T  
Actor act; @{ L|&Mk!  
public : bjq.nn<=  
template < typename T > o)8VJ\ &  
  struct result_1 kArF Gb2c  
  { O;.DQ  
  typedef int result_type; " "S&zN  
} ; B5[As8Sa  
YD#L@:&gv  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ?O0,)hro  
~J >Jd  
template < typename T > _)6r@fZ.p  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const r(<91~Ww  
  { 3gv?rJV  
  do eh, _g.  
    { ;rl61d}NH#  
  act(t); ~I]aUN  
  } O~Svk'.)  
  while (cd(t)); ?gCP"~  
  return   0 ; v)nBp\fjxp  
} cL4Xh|NBp  
} ; F <{k~   
6iY(RYZ7-  
5kCXy$"%  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). j{@li1W@  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ~xcU6@/  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 h<7@3Ur  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 zr wzI+4  
下面就是产生这个functor的类: zuF]E+  
Mtn{63cK  
uJa.]J~L=  
template < typename Actor > <&HHo>rl  
class do_while_actor ]+>Kl>@  
  { 0CI\Yd=  
Actor act; xu@xP5GB^  
public : WA5.qw  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} #-l+c u{  
=[0| qGzg  
template < typename Cond > q-S#[I+g  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; tO3#kV\,  
} ; /xd|mo)D  
cDz^jC   
C1OiMb(:  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 c=re(  
最后,是那个do_ 3pyE'9"f6  
4W=fQx]  
WUb] 8$n  
class do_while_invoker NKiWt Z"  
  { _jaB[Q=By  
public : 8J~-|<Q6  
template < typename Actor > g|j15&x  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const /&l4 sF1  
  { ]Mvpec_B  
  return do_while_actor < Actor > (act); o+}G/*O8  
} PB~ r7O]  
} do_; ak{XLzn  
3~Ll<8fv  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? \T?6TDZ]  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 l!:L<B  
最后来说说怎么处理break和continue | g"K7XfM4  
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。 ED>P>Gg  
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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