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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda M_79\Gz"  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ~`-9i{L  
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, zG& N5t96X  
KM0#M'dXy  
HNU[W8mg8  
c}v:X Slh7  
  class filler hH[JY(V  
  { LDPo}ogs  
public : Nob(bD5SpE  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} w0*6GCP  
} ; _FdWV?  
}clFaT>m?  
` GPK$ue  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: &]vd7Q.t  
u3k+Xg:  
XkdNWR0  
T5-4Q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); G|^gaj'9  
L9r 3jz  
UdL`.D,  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 2s 6Vy  
1Tiq2+hmf  
pd7FU~-  
>Q5 SJZ/  
二. 战前分析 ]E=JUYf0  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 oTx#e[8f{  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 o Y.JK  
N(1jm F  
a-QHm;_S  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); gXw\_ue<  
  /* --------------------------------------------- */ }#E4t3  
vector < int *> vp( 10 ); u5R^++  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); JHO9d:{-  
/* --------------------------------------------- */ 2d3wQ)2  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); SxH}/I|W  
/* --------------------------------------------- */ ,#WXAA mm  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); /pb7  
  /* --------------------------------------------- */ #Wc)wL-Tg  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 6#{= E @  
/* --------------------------------------------- */ gWWy!H  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); z6{0\#'K  
v"$; aJ  
&kO4^ A  
Xq)'p8C?  
看了之后,我们可以思考一些问题: >nr1|2  
1._1, _2是什么? {g )kT_  
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。  g| r  
2._1 = 1是在做什么?  dc5B#  
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。 R2~Rqlti  
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。 BAKfs/N  
qx!IlO  
&12aI |u^<  
三. 动工 l0@$]76cX;  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: y|lP.N/  
UoKBcarm  
vNtbb]')m  
+ZZiZ&y  
template < typename T > ZcdS?Z2k  
class assignment E RMh% C  
  { Gu_s:cgB9F  
T value; Y":hb;&  
public : VUt 6[~?  
assignment( const T & v) : value(v) {} Qu;AU/Q<([  
template < typename T2 >  "= UP&=  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } KY"~Ta`  
} ; foJ|Q\Z,T  
iySmNI  
zzW^ AvR  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 #Ta@A~.L  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment d+^4 ;Hv4  
JTs.NY <z  
fi,=z  
{u5)zVYC,U  
  class holder 49kY]z|"w  
  { yNN2}\[.  
public : oNEU?+  
template < typename T > ] 2b@mX  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ?3z x?>sG  
  { 4l3N#U0Q  
  return assignment < T > (t); twN(]w}Ps|  
} CRqa[boU*  
} ; =o HJ_  
};KmMpBn  
S%T1na^x  
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: 5VPuHY2  
p,1RRbyc  
  static holder _1; GdP9Uj)n-  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 tr'95'5W.  
i2!{.*.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); :8 )4:4$^  
而不用手动写一个函数对象。 K8RloDjk_A  
uV\=EDno  
vu#:D1/BB  
<w:fR|O  
四. 问题分析 C<7J5  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ! TRiFD  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 % -SP  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ~&q e"0  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 I7Eg$J&  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 M1g|m|H7  
'"KK|]vJ  
五. 问题1:一致性 U{_O=S u  
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?| >H%8~ Oek  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 #".{i+3E  
aY?}4Bx  
struct holder P$oa6`%l  
  { sy#Gb#=#  
  // RoiMvrJQP  
  template < typename T > K:{Q~+   
T &   operator ()( const T & r) const vLC&C-f  
  { AKWw36lm  
  return (T & )r; r94BEC 2  
} cN :;ir  
} ; ^KhFBed   
 m$cM+  
这样的话assignment也必须相应改动: }@#e D  
dy0!Zz  
template < typename Left, typename Right > 0b|!S/*A3  
class assignment O4#zsr:"  
  { 5 QT9  
Left l; mR{0*<  
Right r; }i[jJb`bY  
public : %Wu8RG}  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} MdKZH\z/  
template < typename T2 > :L?zk"0C  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } q<UqGj7#   
} ; S xgY q  
^:q(ksssY  
同时,holder的operator=也需要改动: [Q*kom :  
IrVeP&KM+  
template < typename T > !bY{T#i)k  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const kP6r=HH@  
  { l&yR-FJ7KY  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); <)&ykcB  
} ruW6cvsvet  
(+U!# T]'D  
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。 ML]?`qv '  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 }s|v-gRM{  
&]M<G)9  
return l(rhs) = r; [WK_Vh{  
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。 W%wS+3Q/  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 2sTyuH .  
nxJhK T  
template < typename Tp > J'7Oxjlg  
class constant_t m$ JQ[vgh  
  { ?+!KucTF  
  const Tp t; W)"q9(T?%  
public : C&SYmYj^c  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} _]4cY%s  
template < typename T > WV6vM()#!C  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ewLr+8  
  { V?gQ`( ,  
  return t; wx1uduT)  
} emaNmpg  
} ; sM4wh_lO  
9}\T?6?8pX  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 #eaey+~  
下面就可以修改holder的operator=了 l nZ=< T  
vKW%l  
template < typename T > ;L`'xFo>>  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const #8RQ7|7b|  
  { C +IXP  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 'D-imLV<<  
} Nhf!;>  
qB&*"gf  
同时也要修改assignment的operator() `b2 I)xC#  
l^vq'<kI  
template < typename T2 > wVPq1? 9  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } LY|h*a6Ym  
现在代码看起来就很一致了。 g &za/F  
3)xV-Y9  
六. 问题2:链式操作 @fY!@xSf  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 wS5hXTb"  
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。 J3zb_!PPE  
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。 =y4g. J\  
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。 kSJWQ  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct fT@#S}t  
k`&mHSk-  
template < typename T > ecF I"g  
struct result_1 o0/03O  
  { Qh*|mW  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; OUs2)H61  
} ; !At_^hSqz  
X=JSqO6V9  
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: OVd"'|&6_  
*=I#VN*_<.  
template < typename T > ~/NA?E-c  
struct   ref zso.?`85  
  { z!1j8o2  
typedef T & reference; p;p G@Vg  
} ; }Orc;_)r  
template < typename T > `)%eU~  
struct   ref < T &> 1S=I(n?E  
  { n*;I2FV]  
typedef T & reference; :?S2s Ne2  
} ; 2"mO"2d%  
_ x7Vyy5  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: :4WwCpgz,  
Y3-P*  
template < typename T > lfGiw^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 3!d|K%J  
  { uM\~*@   
  return l(t) = r(t); fEpY3od  
} jeW0;Cz J~  
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。 tVe*J@i\$  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ,:#prT[P"  
"16==tLFE  
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 sz)3 z  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: F;z FKvn  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 D~1nh%x_  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 fb#Ob0H  
最后的布局是: { ~Cqb7  
                Add ,og@}gOMB  
              /   \ |S4yol  
            Divide   5 3v{GP>  
            /   \ O,bj_CWx  
          _1     3 5!5P\o  
似乎一切都解决了?不。 s=6w-'; V  
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。 }^QY<Cp|  
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。 W=|B3}C?  
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: c#l (~g$D+  
Lb];P"2e+  
template < typename Right > IUZsLNW  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const :n>h[{ o%  
Right & rt) const !g}9xIL  
  { } FFW,x  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); R sujKh/  
} P_qxw-s  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 jeJGxfii  
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。 / '7WL[<  
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。 c XY!b=9  
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。 o30PI  
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。 wPW9bu  
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? H8\N~>  
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: hwO]{)%  
}R J2\CP  
template < class Action > B0YY7od  
class picker : public Action Fc nR}TE  
  { JL*-L*|Zcl  
public : 9@S icqx   
picker( const Action & act) : Action(act) {} oACE:h9U  
  // all the operator overloaded <H 3}N!  
} ; :Ct} ||9/  
ikY=}  
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。 9(H8MUF0{  
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: H\ NO4=  
Kj-`ru  
template < typename Right > MjLyB^ M  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ]`|bf2*eA  
  { sd=i!r)ya  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); .AV--oA~  
} Tn-H8;Hg  
3FS:]|oC  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ha(hG3C  
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。 HFf| >&c&  
21;n0E  
template < typename T >   struct picker_maker l,d8% \  
  { ZkK +?:9  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Ru sa &#[  
} ; ZLO _5#<  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > M r@M~ -  
  { K&S~IFy  
typedef picker < T > result; u{\`*dNx  
} ; "#p)Z{v"!  
N/y.=]  
下面总的结构就有了: 5v?6J#]2  
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。 |_ ;-~bmb  
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。 "PlM{ZI\  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 9t)t-t#P;  
至此链式操作完美实现。 QGsUG_/_P  
CwT52+Jb  
{UwJg  
七. 问题3 s~TYzfA  
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。 KRz\ct|  
i1scoxX3\  
template < typename T1, typename T2 > U"ga0X5  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M,<%j  
  { *Fq Nzly  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); yJgnw6>r2  
} ^91k@MC  
L6',s4  
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: 1*=[% d7  
}]f)Fz  
template < typename T1, typename T2 > .&L#%C  
struct result_2 i/WYjo  
  { D'</eJ  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 6vmkDL8{A8  
} ; MenI>gd?  
6)H70VPJ  
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? T9(~^}_+9  
这个差事就留给了holder自己。 ()P?fed  
    fXL$CgXG\x  
9@ ^/ON\O  
template < int Order > kKCkjA:o##  
class holder; y_a~>S  
template <> v1;`.PWD  
class holder < 1 > mjH8q&szf  
  { tFb49zbk  
public : 8XTVpf4  
template < typename T > Ot(EDa9}IJ  
  struct result_1 o{:D  
  { ,g/UPK8K=  
  typedef T & result; ku\_M  
} ; 4cs`R+]o  
template < typename T1, typename T2 > ;B tRDKn  
  struct result_2 kR'!;}s  
  { C YnBZ  
  typedef T1 & result; r{Xh]U&>k  
} ; /LJ?JwAvg5  
template < typename T > bk"` hq  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const X, J.!:4`  
  { {U&Mo97rzX  
  return (T & )r; S6K aw  
} N>@AsI  
template < typename T1, typename T2 > F-2HE><+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Oa*/jZjr  
  { KaO8rwzDN  
  return (T1 & )r1; )0/ D Y  
} `<[Zs]Fe4  
} ; %M ~X:A;4  
Inr ~9hz  
template <> v6iV#yz3(  
class holder < 2 > D<nTo&m_  
  { =<FFFoF*C_  
public : )%)?M *  
template < typename T > {KODwP'~  
  struct result_1 .-nA#/2-  
  { @8Co5`CVl  
  typedef T & result; G&:YgwG  
} ; t7n*kiN<q  
template < typename T1, typename T2 > ^2Op?J  
  struct result_2 ) D(XDN  
  { AEEy49e  
  typedef T2 & result; Is-Kz}4L  
} ; (swP#t5S  
template < typename T > 0*h\/!e  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const _:=w6jCk  
  { E7y<iaA{~  
  return (T & )r; [NJ!  
} +dR$;!WB3  
template < typename T1, typename T2 > /k7`TUK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const o#E z_D[  
  { -rU *)0PR  
  return (T2 & )r2; v%B^\S3)  
} AvhmN5O =  
} ; U<o,`y[Tn  
00<iv"8  
2D&tDX<  
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> >。 q}(UC1|  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: TB1 1crE  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: {s 4:V=J  
Z+Z`J; ,  
return l(i, j) = r(i, j); <L:v28c  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 6`F_js.a  
{8b6A~/  
  return ( int & )i; !t[X/iu  
  return ( int & )j; 1\_4# @')  
最后执行i = j; .wYx_  
可见,参数被正确的选择了。 IOt!A  
jr'O4bo%  
^d-`?zb  
>.~^(  
}1epn#O_4  
八. 中期总结 -`#LrO;n  
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 (4 :_ xc  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 {Pu\KRU  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 |PTL!>ym2  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor /q(+r5k \  
Ge|caiH1I  
yQ6{-:`)  
9 /q4]%`  
]J m9D=  
=suj3.   
九. 简化 _ ?=bW  
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'{E $V)E  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 tUL(1:-C  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: pSay^9ZI  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ^yjc"r%B  
  +-*/&|^等 oP_'0h0 X  
2. 返回引用。 e)>Z&e,3  
  =,各种复合赋值等 SIzW3y[  
3. 返回固定类型。 sd.:PE <  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ,SS@]9A &  
4. 原样返回。 ow%s_yV]R  
  operator, F5{~2~Cw(  
5. 返回解引用的类型。 8`9!ocrM  
  operator*(单目) L 'H1\' o  
6. 返回地址。 M9 _h0  
  operator&(单目) @(&ki~+   
7. 下表访问返回类型。 JrS/"QSA  
  operator[] b8Y1.y"#  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 D)f hk!<  
  operator<<和operator>> (9@6M 8A  
1%EIP -z  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 vpTS>!i  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: d;H1B/  
HI)ks~E/  
template < typename Left > NCl$vc;,  
struct value_return 19&!#z  
  { *>zr'Tt,W  
template < typename T > GP[;+xMBh  
  struct result_1 Kl\A&O*{  
  { l% K9Ke  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; i#&]{]}Qv  
} ; W!V06.  
9:4P7  
template < typename T1, typename T2 > x1?p+  
  struct result_2 ?Tt/,Hl?D  
  { 2t/ba3Rfk  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; xlv:+  
} ; A:& `oJl  
} ; ]={:VsnL  
4?1Ac7bE  
-9vAY+s.  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait +2MsyA?6_  
NNb17=q_v  
下面我们来剥离functor中的operator() HO}aLp  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ,HYz-sK.  
$Y)|&,  
return l(t) op r(t) Xq+7l5LP  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Z9 }qds6 y  
return op l(t) sm4@ywd>  
return op l(t1, t2)  NM  
return l(t) op |&h!#Q{7l  
return l(t1, t2) op dV.)+X7<  
return l(t)[r(t)] IcI y  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] !W{|7Es?.  
|4x&f!%m  
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: c[@>#7p`o  
单目: return f(l(t), r(t)); ,|?B5n&  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); L&q~5 9  
双目: return f(l(t)); ps_CQh0  
return f(l(t1, t2)); ib*$3Fn~  
下面就是f的实现,以operator/为例 5"]PwC  
R qOEQ*k  
struct meta_divide SL>>]A,E<`  
  { >c8zMd  
template < typename T1, typename T2 > VBBqoyP h  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) "?}QwtUW  
  { GVCyVt[!-  
  return t1 / t2; Et# }XVCJ  
} 3eFD[c%mN  
} ; ir3iW*5k  
a}El!7RO0  
这个工作可以让宏来做: (;V]3CtU*  
X7Cou6r  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ %[Ia#0'Y@  
template < typename T1, typename T2 > \ ~u/Enl7\-  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; jKM-(s!(  
以后可以直接用 VDCrFZ!]  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) _f{'&YhUU  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 GDZe6*  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 6(<AuhFu  
C  `k^So)  
=+A8s$Pb  
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 I^0bEwqZ~  
u.1u/o1"  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 5 -5qm[.;  
class unary_op : public Rettype f+-w~cN  
  { U_Emp[  
    Left l; RR*z3i`PP  
public : &.K=,+0_R/  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} /,c9&i t(M  
8!S="_  
template < typename T > (y=P-nm  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6n45]?  
      { \Vr(P>  
      return FuncType::execute(l(t)); L}lc=\  
    } /N{xFt/?  
eWW\m[k]}  
    template < typename T1, typename T2 > a:H}c9 $%  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const JY_+p9KfyQ  
      { kc1 *@<L6  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ].7)^  
    } =/V r,y$  
} ; >eWHPO  
\ bd? `."  
a~:'OW:Q  
同样还可以申明一个binary_op !@p@u;djJ  
[ wr0TbtV  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Xp4pN{he  
class binary_op : public Rettype rq T@i(i  
  { #eR*|W7o  
    Left l; _lu.@IX-  
Right r; GriL< =?t  
public : V~NS<!+q  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 8{epy  
fW <qp  
template < typename T > 7?Xfge%\  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const e9o(hL  
      { Cq}LKiu  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); k0{Mq<V*%  
    } .' 3;Z'%"g  
pU<->d;->  
    template < typename T1, typename T2 > I>C;$Lp]  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const i[T!{<  
      { "&77`R  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ;, 'eO i  
    } $l0^2o=  
} ; haqL DVrf  
cuW$%$ F  
$*`fn{2  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 . m@Sk`s  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 !sK{:6s  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 5lVDYmh  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 co yy T  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Wd3/Y/MD  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 y*2:(nI  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 KR?-<  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) (VU: &.  
下面是修改过的unary_op ` ~VV1  
HwiG~'Ah9  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > SI4M<'fK  
class unary_op o%RyE]pw,  
  { 7K%Ac  
Left l; B ,e3r  
  4B^f"6'  
public : gdNEMT  
> ~J&i3  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} vsRn \Y  
<vhlT#p   
template < typename T > m7cp0+Peo  
  struct result_1 [Xg?sdQCI  
  { tb"UGa  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; v`*!Bhc-  
} ; "b|qyT* Sl  
= 0Z}s  
template < typename T1, typename T2 > ./rNq!*a  
  struct result_2 yAW%y  
  { <x53b/ft  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; [?.k8;k  
} ;  r@/+  
|z-A;uL<  
template < typename T1, typename T2 > v0apEjT  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &3:-(:<U  
  { '>@ evrG  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); roVGS{4T\  
} B24wn8<  
E&7U |$  
template < typename T > i%:oO KI  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /MosE,7l  
  { k-*H=km  
  return OpClass::execute(lt(t)); )xoIH{  
} VNp[J'a>VZ  
LW{7|g  
} ; "6FZX~]s!  
Kn?>XXAc  
oDrfzm|[Y  
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(J]<  
好啦,现在才真正完美了。 gC> A *~J;  
现在在picker里面就可以这么添加了: d3St Z~&r!  
`!K(P- yB?  
template < typename Right > Xt_8=Q  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 9NBFG~)|l[  
  { t ux/@}I  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 6:fe.0H 9  
} @_J~zo  
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。 >DP9S@W  
LD0x 4zm$m  
AU OL?st  
AD_")_B|i  
RplLU7  
十. bind .!/DM-C  
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。 X6)-1.T&  
先来分析一下一段例子 ;%0$3a  
&z+nNkr?yN  
zgI!S6q  
int foo( int x, int y) { return x - y;} '-N `u$3Y  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 N^*%{[<5  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 7;2j^qPr  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 <v>^#/.0  
我们来写个简单的。 )+OI}  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: +C' u!^ )  
对于函数对象类的版本: |A0BYzlVc  
F>d B@V-  
template < typename Func > | (JxtQqQg  
struct functor_trait =8?y$WE  
  { ?\"GT]5D  
typedef typename Func::result_type result_type; 3X=9$xw_  
} ; K`{P/w  
对于无参数函数的版本: ,.A@U*j  
>-*rtiE  
template < typename Ret > 7l/.f SW  
struct functor_trait < Ret ( * )() > -GCC  
  { >E;kM B  
typedef Ret result_type; Ye% e!  
} ; ikX"f?Q;S2  
对于单参数函数的版本: BiT #bg  
@.0>gmY;:  
template < typename Ret, typename V1 >  Fku~'30  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > eyUguA<lK\  
  { N?hQ53#3  
typedef Ret result_type; [uU"=H|  
} ; S81% iz.n  
对于双参数函数的版本: Yd'Fhvo8  
j)xRzImu  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > lqe|1vN  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Y3=5J\d!a  
  { n("Xa#mY[  
typedef Ret result_type; lR5[UKr  
} ; X6)%2TwO  
等等。。。 c!*yxzs\  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy <:/Lap#D^  
Q6)Wh6Cm  
template < typename Func > N-Fs-uB  
struct func_return h;cl+c|B  
  { DB%}@IW"  
template < typename T > "jV :L  
  struct result_1 <+Eu.K&  
  { C@d*t?  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; DcYL8u  
} ; .8e]-^Z  
])OrSsV}  
template < typename T1, typename T2 > "AYm*R  
  struct result_2 <` [o|>A Z  
  { i<@"+~n~GK  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; X .,Lmh  
} ; W>TG!R 5  
} ; 0,~||H{  
kb3>q($  
+q n[F70}  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ,2oFt\`.r  
3r^Ls[ey  
template < typename Func, typename aPicker > S!WG|75B  
class binder_1 #O 2g]YH  
  { bpP-wA^Hd  
Func fn; C2t]  
aPicker pk; b3.  
public : [l44,!Z&  
B|d-3\sn  
template < typename T > dynkb901s  
  struct result_1 {=K);z  
  { zVt1Ta:j  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; b'q ru~i  
} ; X* 4C?v  
I+2#k\y  
template < typename T1, typename T2 > #zmt x0  
  struct result_2 $40G$w  
  { ?vt#M^Q   
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; aa2 vk)~  
} ; o8_))  
W(5XcP(  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} T<? (KW  
C)UL{n  
template < typename T > [}$jO,H5r  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .*}!XKp0j  
  { ca=sc[ $+  
  return fn(pk(t)); sqXwDy+.  
} i%@blz:_Y  
template < typename T1, typename T2 > 8c`E B-y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [#@\A]LO  
  { i+qt L3  
  return fn(pk(t1, t2)); :; z]:d  
} 4Jn+Ot.,d  
} ; [>$?/DM  
35Ro8 5j  
N\l|3~  
一目了然不是么? \LG0   
最后实现bind IA%|OVAfF  
:o3>  
[KQ#b  
template < typename Func, typename aPicker > #| pn,/  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) !;3hN$5  
  { &x?m5%^l  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); _D 9/,n$  
} :6gRoMb]  
h+rW%`B  
2个以上参数的bind可以同理实现。 C5Vlqc;  
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。 d`gKF  
V15/~  
十一. phoenix ^(kmFUV,Z  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: w#v-h3XcF  
}j$tFFVi~  
for_each(v.begin(), v.end(), MgO_gFr  
( < ]"Uy p  
do_ p[Zk;AT~  
[ 3AcS$.G  
  cout << _1 <<   " , " Rp+Lu  
] Mfn^v:Q#  
.while_( -- _1), T)MX]T  
cout << var( " \n " ) {S@gjMuN  
) >,x&L[3  
); 'yo-`nNFD  
$^e(?P q  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 4A`U [r_>D  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor lY&Sx{-  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Spu> ac  
那么我们就照着这个思路来实现吧: D\^mh{q(  
5BJn_<  
H Y~[/H+:  
template < typename Cond, typename Actor > -zg 6^f_pW  
class do_while /HH_Zi0?N|  
  { .wV-g:2  
Cond cd; ?o1QjDG  
Actor act; A]laS7Q  
public : :}U jX|D  
template < typename T > k QF3DR$,B  
  struct result_1 uZM%F)  
  { MQe|\SMd  
  typedef int result_type; .sjv"D"  
} ; @;G%7&ps  
C{:U<q  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} q`VkA \  
j[,XJ,5=  
template < typename T > 5g%D0_e5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const y@@h)P#  
  { ;m=k FZ?  
  do n8E3w:A-  
    { +B[XTn,Cru  
  act(t); Q#F9&{'l  
  } Aj8zFt ]  
  while (cd(t)); }hE!0q~MfM  
  return   0 ; /PVx  
} 0GW69 z  
} ; 5yyc 0UG  
TNDp{!<|L;  
Q@"}v_r4  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). )<%CI#s#  
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。 K]1| #`n  
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。 b")O#v.  
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。 Z;z,dw  
下面就是产生这个functor的类: m 7S`u  
27i-B\r  
HZ2f|Y|T  
template < typename Actor > :%gM Xsb  
class do_while_actor $ y(Qdb  
  { K5RgWP  
Actor act; ]s0GAp"  
public : 194n   
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} {e$ @i  
ykRd+H-t  
template < typename Cond >  HzL~B#  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; %ikPz~(  
} ; ~|[i64V<^  
Scug wSB  
3&I3ViAH  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Rh!m1Q(-  
最后,是那个do_ 2Lytk OMf  
<isU D6TC  
._]*Y`5)d  
class do_while_invoker xU2i&il^!  
  { Jz4;7/  
public : D9H%jDv  
template < typename Actor > S}VN(g  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const  '[HBKn$`  
  { ~# \{'<  
  return do_while_actor < Actor > (act); Y3#8]Z_"}O  
} W9{i~.zo  
} do_; qu.AJ*  
M+M  ;@3  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? uGn BlR$}  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Adet5m.|[8  
最后来说说怎么处理break和continue <I*N=;7  
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。 ~1XC5.*-  
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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