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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda x(Z@ R\C-a  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Ar_/9@n  
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, 5irOK9hK  
ah.Kb(d:  
`Hqu 2 '`  
%|~ UNP$  
  class filler Y,r2m nq  
  { {zcjTJ=Zt8  
public : . j },  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} yO)Qg* r  
} ; -_dgd:or  
;DOz92X94  
l;fH5z  
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: %]` WsG  
'_%Jw:4k  
1Ppzch7  
K`sm  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true );  E7,\s   
lPQH_+)Z"  
*Bj G3Jc5  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 B^Q#@[T   
[S%  
t+VPX2  
_e W*  
二. 战前分析  S_atEmQ  
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。 ZL Aq8X  
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 3 ren1   
)_ y{^kn3^  
Vl%k:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Q] HRg4r  
  /* --------------------------------------------- */ ?bEYvHAzg  
vector < int *> vp( 10 ); L r,$98Dy  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); iT5%X   
/* --------------------------------------------- */ A@4Cfb@  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ~Hq 2'  
/* --------------------------------------------- */ l#Tm`br  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); }`X$ '  
  /* --------------------------------------------- */ b]~M$y60q  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Hcpw [%(  
/* --------------------------------------------- */ K|&y?w  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); u'C4d6\wS  
a ]*^uEs  
Kj7Osqu2bE  
hH\(> 4l  
看了之后,我们可以思考一些问题: `@90b 4u  
1._1, _2是什么? )xeVoAg  
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。 7hc(]8eP  
2._1 = 1是在做什么? t%%I.zIV7  
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。 `u-}E9{  
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。 n\ZFPXP  
5"sF#Y&  
Q'N<jX[  
三. 动工 j(SQNSFD  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: _i&\G}mrC  
mnePm{  
(?Yz#Yf  
LTF%b AQ,  
template < typename T > >/>a++19  
class assignment hN.#ui5 $  
  { aCanDMcBnq  
T value; j EX([J1  
public : psMagzr&)e  
assignment( const T & v) : value(v) {} 4xlsdq8`t  
template < typename T2 > &HE8O}<>  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } LZeR .8XM>  
} ; ;rFa I^  
srC jq  
E-/]UH3u H  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ;RrfE8mGj  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment q&+GpR  
HTC7fS  
*?uF&( 0  
#X)s=Y&5!T  
  class holder V3-LVgM%  
  { a'|0e]  
public : zUh(b=,  
template < typename T > D -jew&B  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ,UP6.C14  
  { mHP1.Z`  
  return assignment < T > (t); :+YFO.7  
} b`2~  
} ; pyNPdEy  
?vhW`LXNB  
k`?n("j  
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: E?;W@MJi  
m'S-h'a  
  static holder _1; BH}u\K  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 3RD Q{&J:  
.RT5sj\d  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); {>i'Pb0mG|  
而不用手动写一个函数对象。 v4&*iT  
71~V*  
wxoBq{r;  
L3/ua  
四. 问题分析 U{ Y)\hR-  
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。 A_2ppEG  
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。 i,~{{XS<  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 (<f[$ |%  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 N>/U%01a  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 t+&WsCN  
!:>y.^O  
五. 问题1:一致性 29E^]IL?  
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?| CV`  I.  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 { d/k0H  
| o?@Eh  
struct holder /5o~$S  
  { /q>"">  
  // @M(vaJB8u  
  template < typename T > , w_Ew  
T &   operator ()( const T & r) const IE|$>q0Z  
  { !rXyw`6N  
  return (T & )r; ]6%| L  
} 3A+d8fwi  
} ; uv@4/M`  
OaEOk57%de  
这样的话assignment也必须相应改动: hWUZn``U$|  
#bGt%*Re p  
template < typename Left, typename Right > SDot0`s>  
class assignment lAoH@+dyA+  
  { DukCXyB*l  
Left l; ?(mlt"tPk  
Right r; K(_nfE{  
public : -JcfP+{wS  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ;}r#08I  
template < typename T2 > ub-ZrC'  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } <AB]FBo(  
} ; {6n B83BB  
X&K1>dgWP  
同时,holder的operator=也需要改动: $FD0MrB_+  
P'g$F<~V  
template < typename T > !#>{..}}3  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const _xbVAI4  
  { x1TB (^aX  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 2cww7z/B  
} nzU@}/A/  
~*H!zKIx  
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。 :HwB+Bjy  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 #/YKA{  
^Zg"`&E  
return l(rhs) = r; #wt#-U;  
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。 ,3x3&c  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: .aNy)Yu8  
l2$6ojpo  
template < typename Tp > Peb;XI  
class constant_t dC)@v]#h  
  { GUMO;rZs  
  const Tp t;  snX5mD  
public : z0c_&@uj*  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} rR/PnVup  
template < typename T > >R :Bkf-  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const O[$ &]>x]]  
  { './s'!Lj  
  return t; ^f@EDG8  
} ^'#vUj:"  
} ; ]81P<Y(7  
'b%S3)}  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 h\jwXMi,tj  
下面就可以修改holder的operator=了 $yG=exh3v  
y_QK _R<f  
template < typename T > )/Ul" QF  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const c\7~_w2  
  { 0*x  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); bKiV<&Z5d  
}  w;)@2}  
8M !If  
同时也要修改assignment的operator() NKh8'=S  
KYMz  
template < typename T2 > SxH b76 ;  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } PY~cu@'k{  
现在代码看起来就很一致了。 Kk-A?ju@g  
5ILce%#zL  
六. 问题2:链式操作 LLCMp3qBz  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 z^@98:x  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 u0\?aeg`  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 r6JdF!\d  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 Q/L:0ovR  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct BlMc<k  
k\I+T~~xD  
template < typename T > S}mqK|!  
struct result_1 "/g/Lc  
  { fn]f$n*`  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ^GHA,cSf  
} ; F^z&s]^~  
9F@Q  
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: CB\E@u,  
n](Q)h'nlo  
template < typename T > "'~55bG  
struct   ref .gzNdSE  
  { ZxLgV$U  
typedef T & reference; {L4ta~2/T  
} ; ]gx]7  
template < typename T > C/U^8,6\n  
struct   ref < T &> 0"3l2Eo  
  { B^Fe.ty  
typedef T & reference; 1>|2B&_^  
} ; 5Z@OgR  
4At{(fw W  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: |Q[[WHqj2f  
aOIE9wO  
template < typename T > ^U)xQD"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const cA m>f[  
  { rzsAnLxo  
  return l(t) = r(t); B=8],_  
} +O8rjVg)  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 `2.[8%6  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 krnxM7y  
_vr> -:G  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 Xz4T_-X8d  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: E>NRC\^@  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 kLtm_  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 %a$ l%8j&  
最后的布局是: DSf  
                Add [Wf%iwB  
              /   \ { )=h  
            Divide   5 ^M_0M  
            /   \ A 0~uv4MC  
          _1     3 g ]%sX6T  
似乎一切都解决了?不。 ^~XsHmcQ  
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。 cdY|z]B  
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。 > PHin%#  
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: z3>ldT  
MROe"Xj  
template < typename Right > "&lQ5]N.%  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const H!PMb{e  
Right & rt) const ]jQj/`v1  
  { wA$ JDf)Vg  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); jJc:%h$|2  
} |soDt <y+L  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 X?kw=x{2P  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 KsVN<eR{  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 7.}Vvg#G  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 j%%& G$Tfu  
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。 I5Vp%mCY  
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? T8'm{[C  
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: WOkAma-  
Pk)>@F<  
template < class Action > QPr29  
class picker : public Action _/xA5/V  
  { awu18(;J  
public : 2nz^%pLT  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 5\S s`#g  
  // all the operator overloaded ^6g^ Q*"  
} ; &puPn:_  
Q &~|P}  
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。 ' m^nKG$"  
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: }3HN $Fwo  
- ,YoVB!T  
template < typename Right > |YEq<wbQ  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const rlMahY"C  
  { aq,Ab~V]  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); fD:BKJQ  
} -?%81 z.Qq  
d0U-:S-  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Tew?e&eO  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 8=kIN-l_  
#X 1 GL  
template < typename T >   struct picker_maker 2;2FyKF(  
  { ^?<gz!(-  
typedef picker < constant_t < T >   > result; h$`zuz  
} ; mZ_643|  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > R^*%yjy9  
  { g$S|CqRG  
typedef picker < T > result; {wJ8% ;Z7  
} ; + PAb+E|,  
Rq`d I~5!b  
下面总的结构就有了: ?cur}`  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 !a9`]c  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ag02=}Q'r  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 2e_m>I  
至此链式操作完美实现。 #EG$HX]  
a*2JLK  
ka=EOiX.  
七. 问题3 <Dk6o`7^N  
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。 to,\sc  
i(O+XQ}Fyx  
template < typename T1, typename T2 > 2p|ed=ly%  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (pv6V2i  
  { }z,f8Yz  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); (baBi9<P=  
} H3#rFO"C*  
?Z(xu~^/  
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: fug F k  
BZP{{  
template < typename T1, typename T2 > Yx[B*] 2  
struct result_2 3q-Xj:FP  
  { BG/Q7s-?K  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; i&m t-  
} ; 'f_[(o+n  
8{4SaT.-Rm  
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? ,II-:&H  
这个差事就留给了holder自己。 C.`!?CW  
    *N65B#  
r7FFZNs!  
template < int Order > O= 84ZP%  
class holder; qbx}9pp}g  
template <> 89Ch'D  
class holder < 1 > ioT+,li  
  { }}b &IA#  
public : +wIv|zj9  
template < typename T > Xte"tf9(C  
  struct result_1 }'u0Q6Obj  
  { ~{cG"  
  typedef T & result; b=PB"-  
} ; AFdBf6/" i  
template < typename T1, typename T2 > +yd{-iH  
  struct result_2 n?mV(?N  
  { 9f #6Q*/  
  typedef T1 & result; 4Ai#$SHLm  
} ; Lj2Au_5  
template < typename T > zvOSQxGQ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const + 'V ,z  
  { HDHC9E6  
  return (T & )r; }cO}H2m  
} ~0V,B1a  
template < typename T1, typename T2 > |%$mN{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const {Rtl<W0  
  { 2fFGS.l  
  return (T1 & )r1; / NB;eV?  
} Z Tzh[2u*  
} ; y^}00Z+l  
6 ~+/cY-V  
template <> mO^ )k  
class holder < 2 > )-\[A<(  
  { IA~wmOF  
public : tB#-}Gf  
template < typename T > I* 4g ;1x  
  struct result_1 fI }v}L^  
  { B&Iy_;  
  typedef T & result; k)TNmpL%"  
} ; ,M0#?j>  
template < typename T1, typename T2 > x.%x|6G*  
  struct result_2 +Z/aB*aVa^  
  { w$$vR   
  typedef T2 & result; PzH#tG&.j  
} ; mvXIh";  
template < typename T > 'Ivr =-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Yq0jw&v  
  { Evt&N)l!^  
  return (T & )r; dkAY%ztwo  
} `VXC*A   
template < typename T1, typename T2 > r0:I  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const u(C?\HaH  
  { u&Cu"-%=M  
  return (T2 & )r2; #xNXCBl]O  
} \9%RY]TK3  
} ; ICm/9Onh&  
4h$W4NJK  
JXAH/N& i  
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> >。 s5&v~I;>e  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: XAb-K?)   
首先 assignment::operator(int, int)被调用: \[Q*d  
|m>{< :  
return l(i, j) = r(i, j); 0u=FlQ }h  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) k|; [)gE  
o l8|  
  return ( int & )i; [`U9  
  return ( int & )j; WmTg`[  
最后执行i = j; 2[~|6 @n  
可见,参数被正确的选择了。 R}0xWPt9G  
;Y%.m3  
tWa_-Un3  
^k}%k#)  
{Ax{N  
八. 中期总结 0=I:VGC3  
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: s\io9'Ec  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 57rH`UFXH  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ]}A3Pm- t*  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ES9|eo6  
&vV_,$  
"2>_eZ#b  
C,G$C7$%  
<,huajQs  
zOT(>1'  
九. 简化 u 4$$0 `  
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。 egh_1Wg2a  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ST25RJC  
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: 0k 6S`e9gI  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 >?)Df(n(9  
  +-*/&|^等 @DniYt/  
2. 返回引用。 FWl'='5L  
  =,各种复合赋值等 m8NKuhu  
3. 返回固定类型。 G !;<#|a  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) N3?@CM^hHw  
4. 原样返回。 '/~j!H4q9  
  operator, B,avI&7M;S  
5. 返回解引用的类型。 Jwe9L^gL  
  operator*(单目) KV]8o'  
6. 返回地址。 /><+[\q4LM  
  operator&(单目) | x/Z qY  
7. 下表访问返回类型。 ?n V& :~eY  
  operator[] THf*<|  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 \%$z!]S>  
  operator<<和operator>> 6rg?0\A<  
9vw0box  
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。 '.1_anE]  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ~"8)9&  
>'e(|P4  
template < typename Left > * v W#XDx  
struct value_return V7q-Pfh!y  
  { )Y 9JP@}T  
template < typename T > MrFi0G7u  
  struct result_1 5@< D6>6  
  { Y=tx kN  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; U]W+ers  
} ; 5,u'p8}.  
~|.vz!A  
template < typename T1, typename T2 > $Oi@B)=4d+  
  struct result_2 0MX``/Z72  
  { XfYhLE  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ?JI:>3e  
} ; a534@U4,  
} ; f]37Xl%I  
^Uq"hT(41  
18];fC  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait EH~XN9b  
-9> oB  
下面我们来剥离functor中的operator() 8}<4f|?  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Y!nxHRE  
! C|VX,w  
return l(t) op r(t) |Y|gT*v  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) lCC(N?%Q  
return op l(t) 7qT>wCVT  
return op l(t1, t2) 1:VbbOu->V  
return l(t) op TaTs-]4  
return l(t1, t2) op kZJ.G  
return l(t)[r(t)] )ND%MYJSq  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] D0HLU ~o  
P8=!/L2?  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: l4smAT  
单目: return f(l(t), r(t)); ExJexjOWI^  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ~.L\f%<  
双目: return f(l(t)); WC *e#QP  
return f(l(t1, t2)); \g<=n&S?  
下面就是f的实现,以operator/为例 W*/0[|n*  
J8:f9a:|M  
struct meta_divide wR*>9LjeG  
  { 6im!v<1Qx  
template < typename T1, typename T2 > ~T'Ri=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ^oT!%"\  
  { C)8>_PY[M  
  return t1 / t2; KOHYeiry~A  
} Tye[iJ  
} ; {B,r  
#I] ^Wo  
这个工作可以让宏来做: qmWn$,ax  
NQ"`F,T  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ bUBQ  
template < typename T1, typename T2 > \ *oca   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; "Acc]CqH*  
以后可以直接用 7GVI={ b  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Z[pMlg6Z  
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 /Xo8 kC  
(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。。。) u[;,~eB%w  
]> 36{k]&  
ic]b"ItD  
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 0}d^UGD  
= gbB)u-Pc  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > xQK;3b  
class unary_op : public Rettype 9/_F  
  { \n`)>-  
    Left l; AQ` `Dp  
public : jDwLzvM O  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 3HI- G.]hC  
02F[4c~  
template < typename T > y+g01z  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const QFYO_$1 Y)  
      { x{.+i'  
      return FuncType::execute(l(t)); 1YxG<K]  
    } {} gr\  
fu]mxGPc  
    template < typename T1, typename T2 > t/`~(0F  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const H:jx_  
      { {ICW"R lcs  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); dqu+-43I|  
    } yl'@p 5n  
} ; (yB)rBh>n  
4>I >y@^  
_I1:|y  
同样还可以申明一个binary_op A;\1`_i0  
quGv q"Y>  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ejjL>'G/|%  
class binary_op : public Rettype 1#m'u5L  
  { B=p6p f  
    Left l; q }'ww  
Right r; mtunD;_Dek  
public : 2MQ XtK  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} bxrT[]  
N(W;\>P  
template < typename T > ^}PG*h|  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <g4[p^A  
      { _>k&M7OU4  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); j[e<CGZ  
    } 1O{(9nNj  
xS>d$)rIj  
    template < typename T1, typename T2 > 2uln)]  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4,)EG1  
      { O7of9F~"  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); {#o0vWS>  
    } p6Ie?Gg  
} ; -)Zp"  
v+b#8  
XHER[8l  
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 c1x{$  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 a(Fx1`}  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) v%2@M  
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。 + <4gJoI  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! g,61'5\  
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。。。 :kb2v1{\  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 4[VW~x07  
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) *?v_AZ  
下面是修改过的unary_op %/:0x:ns  
}\$CU N  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > BD.>aAi!  
class unary_op Q%*987i  
  { d(X/N2~g  
Left l; HkL`- c0  
  "z6 xS;  
public : |3{"ANmm'  
WNmG'hlA  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} |@*3 nb8  
Ua2waA  
template < typename T > wS"`~Ql_  
  struct result_1 *+|,rcI  
  { :H(wW   
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Q dPqcw4+X  
} ; H,q-*Kk  
;rqW?':(i  
template < typename T1, typename T2 > 9(AY7]6  
  struct result_2 92 oUQ EK  
  {  gmW-#.  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 3[Xc:;+/  
} ; 7]`l"=/z  
JV`"kk/  
template < typename T1, typename T2 > uG){0%nX  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qOs'Ljx6l  
  { ~cL)0/j}  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Zb4+zps^-  
} m<liPl uv  
L4t( Y7  
template < typename T > ?;xL]~Q~1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const epm ~  
  { WZ6'"Cz`  
  return OpClass::execute(lt(t)); uy'qIq  
} Q*54!^l+_r  
#i'wDvhol  
} ; vKFEA7  
[fZhfZ)<  
;#XF.l,u  
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 <To$Hb,NP  
好啦,现在才真正完美了。 F6Ne?[b  
现在在picker里面就可以这么添加了: %)#yMMhR  
>z|bQW#2  
template < typename Right > zb,YYE1  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const i[4t`v'Dk  
  { jb83Y>  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); K 3.z>.F'h  
} k@ So l6  
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。 `P/87=h  
^9zlxs`<d  
ZuNUha&a  
\ !qe@h<  
$g&_7SJ@  
十. bind yW]>v>l:Eg  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 H g04pZupN  
先来分析一下一段例子 U9Gg#M4tY  
vtw97G  
ecMpU8}rR  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Ie7S'.Lmq  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 q${+I(b,  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 .Mxt F\  
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。 49tJ+J-N  
我们来写个简单的。 A)80qx:  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 7TB&Q*Zf  
对于函数对象类的版本: cMoBYk  
sUk&NM%>  
template < typename Func > = J0r,dR  
struct functor_trait 2= )V"lR\  
  { ?Ll1B3f  
typedef typename Func::result_type result_type; 95.s,'0  
} ; eHc.#OA&  
对于无参数函数的版本: Im"8+756  
Fgw$;W  
template < typename Ret > >>T,M@s-:  
struct functor_trait < Ret ( * )() > nU23D@l  
  { ?6V U4nK/*  
typedef Ret result_type; /}Ct2w&<k  
} ; PnJA'@x  
对于单参数函数的版本: !N74y%=M  
#SR )tU  
template < typename Ret, typename V1 > l<UA0*t  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 4bq+(CI6  
  { \F9HsR6  
typedef Ret result_type; 6 g)X&pZ  
} ; j)mi~i*U  
对于双参数函数的版本: ?8ady% .ls  
rI'kZ0&  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ,veo/k<"r8  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 1[]V @P^  
  { $AF,4Ir-b+  
typedef Ret result_type; iUq{c+h  
} ; { 4B7a6  
等等。。。 I#- T/1N  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy B*^8kc:)L  
e/Y& d9` I  
template < typename Func > F$HL \y  
struct func_return (G 9Ku 8Y  
  { yPk s,7U  
template < typename T > 1>)uI@?Rb  
  struct result_1 ]htx9ds=  
  { $%z M Z  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; BWLeitS/  
} ; 7!A3PDAe  
Q5c13g2(c  
template < typename T1, typename T2 > .#_g.0<  
  struct result_2 uz@lz +  
  { 4`p[t;q  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; {PkPKp  
} ; I@uin|X  
} ; oRHWb_$"  
cHUj6'neO  
)%bY2 pk  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 6BObV/S Jg  
bj=YFV+  
template < typename Func, typename aPicker > %iD'2e:  
class binder_1 J\Z\q  
  { Dw&_6\F@  
Func fn; 3gz4c1 s^:  
aPicker pk; }b / G{92  
public : 5[A4K%EL  
bkL5srH  
template < typename T > p}lFV,V  
  struct result_1 fYzZW  
  { ,,~|o3cfq  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Zrp9`~_g<!  
} ; E|ZLz~  
+f\r?8s  
template < typename T1, typename T2 > j12khp?  
  struct result_2 Wa'm]J  
  { r~sQdf  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; !;B^\ 8{  
} ; KTjf2/  
_;u@xl=  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} e2Df@8>  
O^4K o}  
template < typename T > )5l9!1j  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i]IZ0.?Y  
  { Zl7m:b2M  
  return fn(pk(t)); Z$ 6yB  
} H:`[$ ^  
template < typename T1, typename T2 > h7[PU^m  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const nX-%qc"  
  { B#K2?Et!t  
  return fn(pk(t1, t2)); <m+$@:cO  
} 5# $5ct  
} ; av}pT)]\  
^?gs<-)B  
Cs8e("w  
一目了然不是么? ^ ,yh384  
最后实现bind \bumB<w(]  
Q~G>=J9  
@(s"5i.`)  
template < typename Func, typename aPicker > {9YNv<3  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 5E}~iC&  
  { N TL`9b  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); (ZHEPN  
} ?o.Q  
&#qy:  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Zn"1qLPF  
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。 \!,qXfTMB  
|k=L&vs  
十一. phoenix @Xq3>KJ_)H  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: L\y>WR%s  
2?nhkast#=  
for_each(v.begin(), v.end(), ;c;PNihg  
( yXL]uh#b  
do_ PH3#\ v.   
[ 9|RR;k[  
  cout << _1 <<   " , " $.-\2;U  
] o;2QZ"v  
.while_( -- _1), M}BqSzd*  
cout << var( " \n " ) \hFIg3  
) >$p|W~x  
); J,]U"+;H  
y}!}*Qj+/  
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: BjIKs~CT  
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 KsBi<wY  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 RE}$(T=  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ({#M*=&"  
f S(IN~  
Ye) F{WqZ#  
template < typename Cond, typename Actor > <X1^w  
class do_while "=9kX`(1y  
  { tN:PWj5  
Cond cd; q(I`g;MF  
Actor act; %{ToWLb{I  
public : C"!k`i=Lj  
template < typename T > ds"q1  
  struct result_1 sZ9VXnz24  
  { ESt@%7.F  
  typedef int result_type; Zqnwf  
} ; x-HN]quhe  
x)Ls(Xh+g  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} vZl]C%  
.#ASo!O5q  
template < typename T > hIv8A_>@`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^E(:nxQ6s  
  { XUp'wP  
  do zVU{jmS  
    { BNe6q[ )W~  
  act(t); {*J{1)2  
  } D!d1%hac  
  while (cd(t)); 2[qlEtvQ  
  return   0 ; Xv'5%o^i*  
} *eonXJYD  
} ; Juqe%he`  
~E tW B  
U%nLo[k  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). u+Q<> >lU  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 6@[7  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 lboi\GP|  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 rW(<[2vg  
下面就是产生这个functor的类: V O= o)H\  
 rr=e  
pZg}7F{$  
template < typename Actor > nD51,1>  
class do_while_actor UfWn\*J&k  
  { O>H'o k  
Actor act; CFU'- #b  
public : 96FS-`  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} z nxAP|  
')mR87  
template < typename Cond > jA}b=c  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; U2D2?#  
} ; V"`t*m$  
at-+%e  
z[`O YwsW  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 (7Q Fy  
最后,是那个do_ ecRY,MN  
U'(@?]2 <G  
"$Mz>]3&q  
class do_while_invoker jJK`+J,i}X  
  { Q'B2!9=LB  
public : %P2l@}?a  
template < typename Actor > = olmBXn/  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const yxx'g+D*  
  { GF=rGn@,)`  
  return do_while_actor < Actor > (act); B3V;  
} HDY2<Hzc  
} do_; e 1$<,.>  
aF41?.s  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ,p\:Z3{ZH  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Adma~]T9  
最后来说说怎么处理break和continue L" GQ Q  
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。 =W_Pph  
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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