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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda %AtT(G(n  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 L~)8Q(f  
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, +D4m@O  
n.a2%,|v  
GTTEg{  
%{4 U\4d@'  
  class filler ?B;7J7T  
  { q78OP}  
public : j!!s>7IZ  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} "P@ SR`v#  
} ; |n tWMm:(  
>g>r_0.  
gCPH>8JwS0  
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: rjWtioZEa  
HyWR&0J  
$V`1<>4  
/;Hqv`X7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); @:PMb Ub  
&PL=nI\)  
'"\n,3h  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 hx;kNcPbI  
M_UmnqN1C  
YJHb\Cf.  
k'|yUJ,  
二. 战前分析 )4qspy3  
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。 C{^I}p  
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 s#aj5_G  
&xB9;v3  
'{.4~:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); j2IK\~W?-  
  /* --------------------------------------------- */ M[z1B!rT  
vector < int *> vp( 10 ); }T\.;$f  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); yv]|Ce@8A  
/* --------------------------------------------- */ K n1;=k  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); e~(e&4pb  
/* --------------------------------------------- */ Zqe$S +u  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); !lFNG:&`  
  /* --------------------------------------------- */ |4pl}:g/Z  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); PPySOkmS3  
/* --------------------------------------------- */ p6BDhT(RS  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); r0[<[jEh  
sUc[!S:/  
<Fx%P:d  
[QQM/?  
看了之后,我们可以思考一些问题: W/t,7lPFb  
1._1, _2是什么? l1<=3+d  
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。 ,:J[|9  
2._1 = 1是在做什么? ~XWBLU<  
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。 S _U |w9q  
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。 M6Xzyt|  
`^^t#sT   
2(~Zl\  
三. 动工 ..nVViZ  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: wy:Gy9\  
'-N 5F  
H?Sv6W.~  
<>f;g "qS  
template < typename T > O:rf DO  
class assignment -eh .Tk  
  { WFk%nO/  
T value; 2!W[ff@~7  
public : :tnW ivrwR  
assignment( const T & v) : value(v) {} k\SqDmv  
template < typename T2 > UNiK6h_%  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } :5j+^/   
} ; ZQKo ]Kdr  
JM/\n 4ea:  
&0bq3JGW  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 "HqmS  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment P* &0HbJ  
d*6/1vyjT  
S~fP$L5  
[tt{wl"E  
  class holder ??.aLeF&  
  { 8`)* ?Q9~  
public : k+"7hf=C|  
template < typename T > w nQy   
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 1##@'L|u  
  { iQ2}*:Jc$  
  return assignment < T > (t); RkF^V(  
} $*N(feAs  
} ; a;IOL  
NV(jp'i~  
t$t'{*t( T  
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: ND.(N'/O  
I9xu3izAmR  
  static holder _1; (b[=~Nh'  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 owA8hGF  
C<9GdN  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); +p jB/#4  
而不用手动写一个函数对象。 J> ,w},`  
VrfEa d  
v_U/0 0  
(X5y%~;V5a  
四. 问题分析 {2Tu_2>  
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。 _](y<O^9yO  
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。 b5]<!~Fv:`  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 T;{}bc&I  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 L.-qTh^P  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 AsuugcN*  
z(.,BB[  
五. 问题1:一致性 ^["D>@yIR  
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?| s.;'-oA  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 kxEq_FX  
wX6-WQR  
struct holder ~}ifwm'7 a  
  { >)*d/^  
  // >+;} "J  
  template < typename T > XI$W  
T &   operator ()( const T & r) const ~rjK*_3/  
  { adri02C/  
  return (T & )r; 6+ptL-Zt<  
} c'VCCXe  
} ; $>_`.*I/  
BT0;I  
这样的话assignment也必须相应改动: Uj 4HVd  
1uKIO{d @  
template < typename Left, typename Right > ,+h<qBsV@  
class assignment >jTiYJI_M  
  { *w ^!\  
Left l; 1/ j >|  
Right r; (gvnIoDl0  
public : 3"my!}03  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} WnOYU9 ;%  
template < typename T2 > wi.E$R ckD  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } vNdX  
} ; go6; _  
$K\e Pfk  
同时,holder的operator=也需要改动: q2`mu4B  
Ny`SE\B+/  
template < typename T > 3@O/#CP+  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ~Hg*vCd ?  
  { kt_O=  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ! ,H6.IH;S  
} 1\/vS$bi(  
$ Fc}K+  
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。 `<T4 En  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 doX`NbA  
C-,#t5eir  
return l(rhs) = r; tp!eF"v=  
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 (gA:aQ  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: (NfB+Ue}  
g co;8e_  
template < typename Tp > -R];tpddR5  
class constant_t G i(  
  { Cl& )#  
  const Tp t; 4/3w *  
public : \f Kn} ]kG  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ei1;@k/  
template < typename T > b"td]H3h  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const pV:44  
  { fh1-]$z`~  
  return t; DW7Jk"\GH  
} As^eL/m2L  
} ; \YF;/KwX$  
 9[YnY~z)  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 h;#^?v!+  
下面就可以修改holder的operator=了 (+zU!9}I1  
m`xYd  
template < typename T > "5N$u(: b  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const yF |28KJ  
  { b rDyjh  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ^aJ]|*m  
} =)iAU/*N  
*YQXxIIq  
同时也要修改assignment的operator() Y37qjV  
mdmJne.  
template < typename T2 > bng/v  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } /=#~8  
现在代码看起来就很一致了。 &FZ~n?;hQ  
) R5[a O  
六. 问题2:链式操作 , :KJ({wM  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 s6;ZaU  
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。 1`Bhis9X8  
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。 }+u<w{-7/  
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。 [(8s\>T  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct <5FGL96  
CL(D&8v8~  
template < typename T > ||7x51-yj  
struct result_1 ,%V%g!6{  
  { Y|/,*,u+  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; r`+G9sj3U  
} ; =&.9z 4A  
PuBE=9,  
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: :Us+u-~  
SD:Bw0gzrI  
template < typename T > .K#' Fec  
struct   ref 2Mw`  
  { hHOx ]  
typedef T & reference; *'{9(Oj  
} ;  aqi]5,  
template < typename T > 3_i29ghv  
struct   ref < T &> &wkb r2P  
  { k#V\O2lb  
typedef T & reference; "1DlusmCCB  
} ; 4VsttT  
#&K}w 0}k  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: &t6SI'  
4~nf~  
template < typename T > gKWUHlQY  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const =|^R<#%/  
  { ~Hx>yn94e  
  return l(t) = r(t); KYg'=({x  
} Kj4L PG  
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。 Yfz`or\@=  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ^8?px&B y:  
RO'b)J:j9  
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 d:z7 U  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 6s! =de  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 +J42pSxzoo  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Ycxv=Et  
最后的布局是: `'bu8JK  
                Add THCvcU?X  
              /   \ W E /1h  
            Divide   5 1wggYX  
            /   \ Je K0><  
          _1     3 S\k(0Sv9D  
似乎一切都解决了?不。 fLkC|  
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。 h}oV)z6  
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。 %;GRR (K  
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: #Qu|9Q[QH  
,v9*|>4  
template < typename Right > G{a_\'7  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const es$<Vkbp  
Right & rt) const R!x /,6,_  
  { ]<_v;Q<t  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); +' .o  
} {Sc*AE&Y  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 .SWn/Kk  
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。 OZ<fQf.Gh}  
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。 B/JMH 1r  
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。 j#H&~f  
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。 D*wY,\  
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? h{ EnS5~  
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: !}"PHby5N  
2kFP;7FO  
template < class Action > E@Yq2FBpnn  
class picker : public Action ZYTBc#f  
  { ]^QO ^{Sz  
public : M^/ZpKeT"  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 5^2P\y(?  
  // all the operator overloaded H" pwIiC  
} ; %e/L .#0  
_+0c<'  
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。 k& ]I;Aq  
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: S=`#X,Wo  
r!p:73L8  
template < typename Right > 0(A&m ,  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const S\2@~*{-8  
  { z&.F YGq}  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 7wbpQ&1_  
} aSfAu!j)  
Nqbm,s  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 9*[!ux7h  
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。 % )}rQqQ  
&?APY9\.  
template < typename T >   struct picker_maker N8{ 8 a  
  { )gxZ &n6  
typedef picker < constant_t < T >   > result; }};AV)}J  
} ; R, U YwI  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > :-T[)Q+-3  
  { D.w6/DxaXa  
typedef picker < T > result; '=ydU+X  
} ; .fNLhyd  
U ~8, N[  
下面总的结构就有了: #sf1,k5'  
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。 TA"gU8YQ  
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。 x\Kt}/97e  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 wQOIUvd  
至此链式操作完美实现。 OT3~5j1[  
\8Yv}wQ  
#nS crs@  
七. 问题3 #8B4*gAM  
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。 AaDMX,  
p{O@ts:  
template < typename T1, typename T2 > ~Z ;.n p(T  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `_pVwa<@w  
  { ]/?$DNjCc  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); xL!@$;J  
} <*HsJwr)u  
w+{ o^ O  
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: A1aN<!ehB  
'.t{\  
template < typename T1, typename T2 > FN D+Ok&  
struct result_2 tr%VYc|}  
  { 207h$a,  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; zw%1 a 3!  
} ; Xcci)",!  
S 0mt8/ M  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? f/^T:F6  
这个差事就留给了holder自己。 ,egbU (:l  
    ~PedR=Y0n  
d PF*G$  
template < int Order > 'F^"+Xi  
class holder; #UqE %g`J  
template <> 2;ac&j1  
class holder < 1 > &MJ`rj[%  
  { 1,pPLc(  
public : VJ-To}  
template < typename T > cwI3ANV  
  struct result_1 bMN ]co  
  { :}Z Y*ind  
  typedef T & result; ~Z$Ro/;l  
} ; _16r8r$V  
template < typename T1, typename T2 > D#d \1g  
  struct result_2 'TDp%s*;  
  { .|2[! 7CXH  
  typedef T1 & result; n@//d.T  
} ; O|0,= 5  
template < typename T > '17V7A/t  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Qa,$_ ,E  
  { jFwJ1W;?-  
  return (T & )r; 0Q:l,\lY  
} Gs(;&fw  
template < typename T1, typename T2 > Q^Q6| n  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const mC!^`y)  
  { fOz.kK[]  
  return (T1 & )r1; p!+bn,?G  
} W$Z8AZ{E  
} ; .-.b:gdO(  
~.J{yrJ&  
template <> aoU5pftC  
class holder < 2 > $%?[f;S3,  
  { WTu1t]  
public : ic?(`6N8  
template < typename T > z /f0 .RJ  
  struct result_1 L [X "N  
  { kC/An@J^#  
  typedef T & result; 88A,ll%  
} ; q$jwH] .  
template < typename T1, typename T2 > opon "{  
  struct result_2 3Hhu]5  
  { iq3TP5%i  
  typedef T2 & result; \qB.>f"%p|  
} ; z KNac[:  
template < typename T > He}"e&K  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const <ua! ]~  
  { .}iRe}=  
  return (T & )r; <l$ vnq  
} co>IJzg  
template < typename T1, typename T2 > 71,GrUV:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 'L G )78sk  
  { ;! #IRR  
  return (T2 & )r2; 9Q&]5| x  
} 6'jgjWEe3&  
} ; 4+F@BxpB  
t9&=; s  
m%)S <L7 l  
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> >。 LBnlaH.  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: fY 10a_@x  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: km6O3> p5r  
4}*V=>z  
return l(i, j) = r(i, j); {R7m qzt  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 921s'"  
*I`Eb7 ^  
  return ( int & )i; FQ]5W |e  
  return ( int & )j; Ba9"IXKH  
最后执行i = j; }C5Fvy6uz  
可见,参数被正确的选择了。 /_tN&[  
<(BIWm*  
Dx.hM[  
DN|+d{^lN  
1A N)%  
八. 中期总结 @g1T??h   
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: dX DuO  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Q VWVZ >l  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 -z>m]YDH  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor SHqz &2u  
N`7+] T  
Lcf]  
3SI%>CO}  
A}sdi4[`  
- *xn`DH  
九. 简化 oX?~  
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。 [q(}~0{"-  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 A1x    
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: >UV?n XP}  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 "cDc~~3/@  
  +-*/&|^等 2\G[U#~bi  
2. 返回引用。 r,wC5%&Za  
  =,各种复合赋值等 {/!Yavx  
3. 返回固定类型。 )9kp[hY  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) cxnEcX\   
4. 原样返回。 &8hW~G>(m  
  operator, k j&hn  
5. 返回解引用的类型。 @Pf['BF"  
  operator*(单目) h BzZJ/jn  
6. 返回地址。 ! Y'~?BI  
  operator&(单目) |6~ Kin  
7. 下表访问返回类型。 ^aY,Wq  
  operator[] ?r^>Vk}  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 vJuL+'[i  
  operator<<和operator>> slV]CXW)t  
2.&%mSN  
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。 +e&Q<q!,q  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: f&C]}P  
c5t7X-LB  
template < typename Left > 4J$dG l#f  
struct value_return lt#3&@<v  
  { cd)}a_9  
template < typename T > {$v>3FG  
  struct result_1 ?cgb3^R'  
  { 29f4[V X  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ! $fF3^8-  
} ; 4JGU`L:~  
)D ':bWP  
template < typename T1, typename T2 > h~k+!\  
  struct result_2 Ol*|J  
  { =${ImMwj  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; `5Em: 8 M  
} ; ]!cLFXa  
} ; d>x(Bj6  
r& nE M6  
6o]>lQ}  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait \`8?=_ST  
iG=XRctgj)  
下面我们来剥离functor中的operator() KwhATYWQb  
首先operator里面的代码全是下面的形式: iLf* m~Q  
USbFUHdDc  
return l(t) op r(t) [k7 ;^A5/  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) laaoIL^  
return op l(t) &u~%5;  
return op l(t1, t2) -_BjzA|  
return l(t) op .$ 5*v  
return l(t1, t2) op <Sp>uhet1  
return l(t)[r(t)] Z8WBOf*~e  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] y(jd$GM|  
iU4Z9z!  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: poXT)2^)  
单目: return f(l(t), r(t)); MMf_  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Io<L! =>  
双目: return f(l(t)); 4m6%HV8{}[  
return f(l(t1, t2)); ' y_2"  
下面就是f的实现,以operator/为例 }K9Ji]tOK:  
BDPF>lPf<  
struct meta_divide vPx#TXY=b}  
  { ;f2<vp;U  
template < typename T1, typename T2 > ` NWmwmWB"  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) H:X(><J  
  { e)]DFP[ n  
  return t1 / t2; /UiB1-*b  
} iI!g1  
} ; Px?0)^"2  
WsR4)U/]v  
这个工作可以让宏来做: fl<j]{*v  
#\MkbZc d  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ IdciGS6 t  
template < typename T1, typename T2 > \ >~@ABLp 6  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; {)& b6}2h  
以后可以直接用 avxI%%|  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) QykHB k  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 );fPir?+  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) Hu$JCB-%  
wy?Hp*E  
Ms=11C  
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 -A1:S'aN-  
)|<g\>/  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >  Rlx  
class unary_op : public Rettype KL8WT6!RZ  
  { d x"9jFn  
    Left l; =B ts  
public : j9 &0/ ~/  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} mv1|oFVW  
Cj# ?Z7}z  
template < typename T > *jo1?  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const hPrE  
      { n16TQe"8  
      return FuncType::execute(l(t)); i|G /x  
    } EtA,ow  
u|\K kk  
    template < typename T1, typename T2 > @1)C3(=A  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mJS-x-@  
      { [,q^\T  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); %YI!{  
    } hVu~[ 'Me  
} ; G>W:3y  
|~YhN'OJ  
6>- Gi  
同样还可以申明一个binary_op mbZ g2TTy  
L&qY709  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > rOXh?r  
class binary_op : public Rettype RX\@fmK&  
  { 9XW[NY#)#  
    Left l; fFd"21 >  
Right r; a|@1RH>7H  
public : LrnE6 U9  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} D}EH9d  
v{TISgZ  
template < typename T > o@:u:n+.  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const RUlJP  
      { f`_6X~ p  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ]\oE}7K%r  
    } `pYL/[5  
3Tr}t.mt  
    template < typename T1, typename T2 > ,:"c"   
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const KPs @v@5M  
      { aKkY)  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); D[CEg2$y  
    } ]e]hA@4  
} ; _D."KU|  
;#6j9M0  
Pna2IB+  
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 DqlspT  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 yy$7{9!  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ekO*(vQ~  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ru1FJ{n  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! RaY=~g  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 s h^&3}  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 5 }F6s  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) >`+-Yi$(\  
下面是修改过的unary_op 407;M%?'A  
T|lyjX$Q]9  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > y{1|@?ii  
class unary_op sK`pV8&xq  
  { b:(*C  
Left l; >rzpYc'~w  
   S]&7  
public : ;gv9J [R  
t&Z:G<;  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} z}*74lhF  
] e]l08  
template < typename T > fIcra  
  struct result_1 X P_ V  
  { n{r _Xa  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 0P6< 4  
} ; @awN*mO  
0qMf6  
template < typename T1, typename T2 > OgB ZoTT  
  struct result_2 [:\8Ug8  
  { .6#Y- iJqc  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ;l'kPUv([  
} ; E>6:59+  
e8<[2J)P&  
template < typename T1, typename T2 > zhFk84  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const BFyVq  
  { Ok2>%e  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); >QM$ NIf@  
} wXxk+DV@  
9b*1-1"  
template < typename T > aj*%$!SU+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zMQ|j_ l9E  
  { Qr l>A*  
  return OpClass::execute(lt(t)); 9oA.!4q  
} 4`+hX'  
(~FLG I  
} ; j(maj  
u6(>?r-  
;qT7BUh(%  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug [{!5{k!  
好啦,现在才真正完美了。 1p9+c~4l:  
现在在picker里面就可以这么添加了: /IN/SZx  
sd~T  
template < typename Right > =!%+ sem  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const B?tO&$s  
  { Z*(lg$A9 M  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); u2xb^vu  
} L E>A|M$X  
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。 zn|/h,.  
@}cZxFQ!C  
H|iY<7@  
/N&)r wc  
v/yt C/WH"  
十. bind R83Me #&  
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。 p4OiCAW;  
先来分析一下一段例子 D>Qc/+  
?"[h P=3J  
I5J9,j  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Dj9).lgc  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Zu/}TS9bi  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 8?r RLM4  
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。 *0`oFTJ  
我们来写个简单的。 :3x|U,wC  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Q0j$u[x6s  
对于函数对象类的版本: ^L1#  
G:2m)0bW  
template < typename Func > ;9hi2_luV  
struct functor_trait -v(.]`Wo&;  
  { &<E*W*b[  
typedef typename Func::result_type result_type; &m6x*i-5\f  
} ; 75V?K  
对于无参数函数的版本: >9.xFiq<  
HwH Wi  
template < typename Ret > n8eR?'4  
struct functor_trait < Ret ( * )() > uI I:Y{G  
  { 6Q. _zk  
typedef Ret result_type; # N.(ZP  
} ; iPxhDn<B  
对于单参数函数的版本: I!ykm\<  
bVc;XZwI  
template < typename Ret, typename V1 > r%g?.4o*b  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > +0Rr5^8u  
  { =U5lPsiv,3  
typedef Ret result_type; xED`8PCfu  
} ; +)Pv6Zog[  
对于双参数函数的版本: ^vjN$JB  
YpT x1c-  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > o0p%j4vac  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > *kXSl73 k  
  { A qKl}8  
typedef Ret result_type; u,e(5LU  
} ; v^h \E+@  
等等。。。 <<da TQV  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy @]#0jiS  
"3*Chc  
template < typename Func > XK (y ?Y1  
struct func_return ?[K+Ym+  
  { b g'B^E3  
template < typename T > Fs_umy#  
  struct result_1 M[ (mH(j  
  { `A)9   
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; .oq!Ys4KA  
} ; Ne<"o]_M  
DGx9 \8^  
template < typename T1, typename T2 > kN4nRW9z  
  struct result_2 Eg"DiI)7  
  { G"= tQ$ZU  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; T{={uzQeJJ  
} ; u":D{+wC |  
} ; }TZ5/zn.Dw  
_,i]ra{%  
6}.B2f9  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 4-4lh TE(  
\guZc}V]:\  
template < typename Func, typename aPicker > u, %mVd  
class binder_1 ~EIY(^|py  
  { &X +Qi  
Func fn; pCz;km  
aPicker pk; nu] k<^I5|  
public : :5G3 uN+\  
oAX-Sg-/$  
template < typename T > ';x .ry  
  struct result_1 #dDsI]E )  
  { ~(tZW  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; z[DUktZl  
} ; U RDb  
{4 !%'~  
template < typename T1, typename T2 > Q/6T?{\U7  
  struct result_2  U&PAs e  
  { JEX{jf  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; I?v)>| |Q  
} ; z0Vd(QL  
,9q=2V[GP  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} h'<}N  
!ZbNW4rIP  
template < typename T > z12[vN  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const hi>Ii2T  
  { y6'Fi(2yw  
  return fn(pk(t)); !Y-MUZ$f  
} kwdmw_  
template < typename T1, typename T2 > -vI?b#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .b]g# Du=  
  { 5j`"@C5;O  
  return fn(pk(t1, t2)); l/yLSGjM  
} EA2BN}  
} ; [UquI "  
j3VM !/  
??{(.`}R~  
一目了然不是么? -8qLshQ  
最后实现bind 9Ps:]Kp!vN  
)_b #c+  
&-+qB >SK>  
template < typename Func, typename aPicker > 5oplV(<?*S  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) #$%9XD3  
  { .9> e r  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ]Ole#Lz}Q  
} /`0*!sN*5  
B_M)<Ad  
2个以上参数的bind可以同理实现。 .G1NY1\  
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。 71cc6T  
?]f+)tCMs  
十一. phoenix =2bW"gs I  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: {$>*~.Wu  
OekcU% C  
for_each(v.begin(), v.end(), Kwfrh?  
( +Bv{A3E9  
do_ whoz^n3NE  
[ F&;g< SD  
  cout << _1 <<   " , " dW<.  
] oo3ZYA  
.while_( -- _1), x2/|i? ZO  
cout << var( " \n " ) a2UER1Yp"  
) 7i~::Z <  
); &529.>  
VZF/2d84&w  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:  OnF +  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ][:6En}  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 |]DZc/  
那么我们就照着这个思路来实现吧: iBxCk^  
B+ GPTQSTb  
.%3bXK+F  
template < typename Cond, typename Actor > mT5d[lz  
class do_while W<yh{u&,  
  { Q5r cPU>A  
Cond cd; )rz4IfE  
Actor act; {LJwW*?  
public : 9+9}^B5@A  
template < typename T > l},*^Sn<5  
  struct result_1 DyG3|5s1R  
  { 8;p6~&).C~  
  typedef int result_type; uwQ{y>SG  
} ; gnNMuqt  
%fh ,e5(LT  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} .Q?cNSWU  
&pK1S>t  
template < typename T > Pp:(PoH  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]ss0~2  
  { f`p`c*  
  do 4eYj.=I  
    { R8Lp8!F'  
  act(t); m}]"TFzoVM  
  } :74^?  
  while (cd(t)); Mmbb}(<  
  return   0 ; B!! xu  
} waQNX7Xdn  
} ; c _O| ?1  
rcq(p (!  
g {8>2OK$c  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). <N=p_m 2T  
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。 0^]E-Zf  
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。 0+;.T1?  
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。 odny{ePAf  
下面就是产生这个functor的类: eek5Xm  
sJ7r9 O`x  
YQ 4;X8I`r  
template < typename Actor > xRP#}i:m  
class do_while_actor @;fdf3ian  
  { ov#/v\|0  
Actor act; 4cr >sz  
public : ~{*FjZ`h  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} M=x/PrY"R  
pJVzT,poh  
template < typename Cond > :"3WCB  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; . CLiv  
} ; C:_!zY'z  
Io5-[d  
| 3!a=  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 \5k[ "8~  
最后,是那个do_ C z4"[C`;  
EfcoJgX  
O%tlj@?  
class do_while_invoker jWiB_8- 6  
  { Up*p*(d3  
public : hrN r i$  
template < typename Actor > iwJBhu0@#  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const E%3WJ%A  
  { lK9us  
  return do_while_actor < Actor > (act); 5sM-E>8G^{  
} ' ,a'r.HJH  
} do_; |Ag~k? QC  
7sC$hm]  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? rV"<1y:g  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ,@/b7BVv  
最后来说说怎么处理break和continue "|]'\4UdzQ  
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。 u#\=g:  
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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