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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda `0d 0T~  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 BhJ>G%  
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, ;wv[';J  
^h[6{F~J  
1W USp;JMl  
@.t +  
  class filler 'oa.-g5  
  { o=m5AUe?J  
public : 7)rQf{q7  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} W5R/Ub@g  
} ; m}]{Y'i]R  
k<9,Ypa  
"-4|HA  
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: _H+]G"k/r  
H,7='n7"  
"#d$$ 8  
P3oYk_oW  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); &[ })FI  
D;,p?]mgO~  
L!Jx`zM^  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 jD S?p)&  
2q?/aw ;Z  
LO`0^r  
46?z*~*G  
二. 战前分析 W{,fpm  
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。 Hv/C40uM-  
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 eR!# 1ar  
JYdb^j2c  
FnGKt\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); j=0kxvp  
  /* --------------------------------------------- */ l)u%`Hcn  
vector < int *> vp( 10 ); !wYN",R-  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ?JuJu1  
/* --------------------------------------------- */ pH'Tx>  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ^twyy9VR  
/* --------------------------------------------- */ iq;\},  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 579Q&|L.  
  /* --------------------------------------------- */ +ai3   
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); N.|F8b]v  
/* --------------------------------------------- */ {v"f){   
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); mR0`wrt  
!?,, ZD  
7K"3[.  
1g;2e##)  
看了之后,我们可以思考一些问题: Kw fd S(  
1._1, _2是什么? }&v}S6T  
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。 L$ T2 bul  
2._1 = 1是在做什么? "aGmv9\  
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。 rZUTBLZ`j  
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。 &9e  
4 ]oe`yx  
x?i wtZ@  
三. 动工 jFQy[k-B  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: !'$*Z(  
)<x9t@$  
bJ2-lU% ;2  
4H 6t" X  
template < typename T > wSR|uh  
class assignment |!oC7!+0^  
  { M6-uTmN:d  
T value; B>u`%Ry&  
public : ?V`-z#y7  
assignment( const T & v) : value(v) {} h7]+#U]mi  
template < typename T2 > C|y^{4 |R  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } W6?=9].gc  
} ; '6D"QDZB  
4~ x>]  
TOiLv.Dor  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 4K cEJlK5  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Q<>u) %92@  
@3n!5XM{EE  
N[@~q~v  
*)[fGxz \  
  class holder sI\NX$M  
  { C6ql,hR^h`  
public : Gs#9'3_U5  
template < typename T > &>-'|(m+2  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const u^Cl s!C  
  { tM LiG4 |7  
  return assignment < T > (t); MJX ny4n  
} V@0T&#  
} ; _;}$/  
Rd8mn'A  
 %LnLB  
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: >V.?XZ nt  
33%hZ`/>  
  static holder _1; GUL~k@:_k  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 WD4"ft  
:r{-:   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); zd$'8/Cq  
而不用手动写一个函数对象。 8 n[(\f:  
MTt8O+J?P~  
vU *: M8k  
g?v/ u:v>W  
四. 问题分析 Q]5_s{kiz  
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。 jP+{2)z"W  
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。 d8Vqmrc~  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 {X?Aj >l  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 D <~UaHfk  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 9#[,{2pJr  
jJ"(O-<)D  
五. 问题1:一致性 rk=/iD  
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?| !@!603Gy  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 h]@'M1D%  
q?frt3o  
struct holder 6O?zi|J[:  
  { x`?>j$  
  // cvw17j  
  template < typename T > &NF$_*\E  
T &   operator ()( const T & r) const z*HM_u  
  { '(iPI  
  return (T & )r; %nJo:/  
} dr#%~I  
} ; *~U*:>hS  
y ;mk]  
这样的话assignment也必须相应改动: 5[g&0  
\<I&utn  
template < typename Left, typename Right > /y1+aTiJ  
class assignment L%[>z'Zp  
  { ="G2I\  
Left l; 7j|CWurvq  
Right r; CeU=A9  
public : wv3*o10_w8  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} q%d,E1  
template < typename T2 > ebEI%8p g  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } "E<+idoz  
} ; v2gk1a &  
!4v>|tq!  
同时,holder的operator=也需要改动: Ot.v%D`e 5  
g mWwlkf9  
template < typename T > = y^5PjN  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const r5[pT(XT]  
  { 8(ZQM01;  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); kjQW9QJ<  
} &qY]W=9uK  
F<h+d917  
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。 {$t*XTY6R  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 %1 RWF6  
[PXq<ST  
return l(rhs) = r; #P!<u Lc%  
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。 Sg%s\p]N_#  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ~jJ.E_i  
iWWtL  
template < typename Tp > 6RIbsy  
class constant_t ; Ows8  
  { z-3.%P2g  
  const Tp t; =84EX<B  
public : #Fo#f<b p  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} mUl0D0#  
template < typename T > f>xi (0  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ;HYEJ3  
  { ;4dFL\KU  
  return t; ta5_k&3N  
} NHUJ:j@  
} ; 1mHS -oI9J  
+<$nZ=,hsy  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 S/*\j7cj  
下面就可以修改holder的operator=了 @gqZiFM)  
W4.w  
template < typename T > An}RD73!w  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const h+Lpj^<2a  
  { {tOf0W|  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Y8%l)g  
} vx7=I\1  
ic}TiTK  
同时也要修改assignment的operator() iM7 ^  
o%-KO? YW  
template < typename T2 > 0N)DHD?U  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } T_s09Wl  
现在代码看起来就很一致了。 L9^ M?.a  
&2%|?f|  
六. 问题2:链式操作 Mb"y{Fox  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 [QMN0#(h  
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。 @x*xgf  
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。 JXRU9`3)A  
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。 Y6Y"fb%K  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct [So1`IA6  
n>,GmCo  
template < typename T > Yx,E5}-  
struct result_1 _'G'>X>}WU  
  { =mX26l`B  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; o=!_.lDF:  
} ; %R?WkG  
&=S:I!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: `, ]ui*  
1D)0\#><  
template < typename T > hMz)l\0  
struct   ref &2.DZ),L  
  { K@:omT  
typedef T & reference; IP{$lC  
} ; >h:'Z*9  
template < typename T > <7)sS<I  
struct   ref < T &> ]Ue aXwaU  
  { }'}n~cA.{  
typedef T & reference; %${$P+a`D  
} ; /Q)I5sL@E  
`<~=6H  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ~}{_/8'5  
vP#*if[V5  
template < typename T > B R  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 4 7mT  
  { ZXo;E  
  return l(t) = r(t); ~s-gnp  
} <-' !I&  
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。 RcJtVOrd  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 )2l @%?9  
7vRp<  
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 wC%qSy'  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: y'b*Dk{  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 R|$b\3  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 RhB)AUAj  
最后的布局是: rqp]{?33  
                Add p-\->_9)y`  
              /   \ D/"velV  
            Divide   5 KX;JX*)J  
            /   \ J,?F+Qji&=  
          _1     3 8 3/WWL }  
似乎一切都解决了?不。 LauGT* z!  
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。 zjow %  
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。 ->?tB1}^  
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: w oIZFus  
?%~^PHgZ|  
template < typename Right > L#'XN H"  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const v,*C>u\3s  
Right & rt) const g5pFr=NV  
  { jTg~]PQ^  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 5_](N$$  
} ~Gh7i>n*  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 1,h:|  
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。 X=1o$:7  
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。 N2HD=[*cr  
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。 =#pYd~  
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。 PCL ;Z  
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? $v#`2S(7  
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: &L+.5i  
7q;`~tbC  
template < class Action > m44a HBwId  
class picker : public Action EAXl.Y. $  
  { ZCZ@ZN  
public : 4'`P+p"A  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 0fvOA*UP  
  // all the operator overloaded S2\;\?]^~  
} ; J;^PM:6  
%GY'pQz  
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。 H"UJBO>$  
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: f@hM^%  
uY>M3h#qx  
template < typename Right > ZB)R4  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const `) cH(Rj  
  { iSoQ1#MP)2  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); u_+iH$zA  
} b+:J?MR;}  
RjvW*'2G  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > =9 )k:S(  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 = &pLlG  
6hd<ys?  
template < typename T >   struct picker_maker R{bG`C8.d  
  { GrJLQO0$N  
typedef picker < constant_t < T >   > result; &V~l(1  
} ; g<;::'6  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ,e9M%VIu6[  
  { IaSpF<&Y;  
typedef picker < T > result; <>{m+=gA  
} ; MYjc6@=cR  
(?t}S.>g  
下面总的结构就有了: +e2:?d@  
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。 of_y<dd[G  
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。 ej}S{/<*n  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 2yg6hR  
至此链式操作完美实现。 sfr+W-7kx  
M+VWAh#uD  
>L!c} Ku  
七. 问题3 _9 '_w&  
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。 @>VVB{1@,]  
jy2gR1~  
template < typename T1, typename T2 > pk.\IKlG]  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /; Bmh=  
  { UsFn!!+  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); o.fqJfpj  
} m Rw0R{  
EV{Ys}3M  
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: (oX!D(OI  
54z.@BJhE  
template < typename T1, typename T2 > J@$~q}iG  
struct result_2 O HpV%8`  
  { B T"R"w  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; HLwMo&*rA  
} ; r#4/~a5i~  
ML\>TDt  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? kO3\v)B;  
这个差事就留给了holder自己。 cXqYO|3/M  
    C[ mTVxd  
kq5X<'MM9N  
template < int Order > P* `*^r3  
class holder; W +ER'lX  
template <> jmk Ou5@  
class holder < 1 > /IRXk[  
  { KB](W  
public : [ C0v -  
template < typename T > 7LVG0A2>7  
  struct result_1 \z0HHCn'"  
  { 9K`_P] l2z  
  typedef T & result; ?BfE*I$\h  
} ; }H\I[5*  
template < typename T1, typename T2 > 1\&j)3mC  
  struct result_2 xxu  
  { jO&*E 'pk  
  typedef T1 & result; 9/(jY$Ar  
} ; 3)W zX  
template < typename T > rjK`t_(=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const u7[}pf$}  
  { sg^|dS{3D  
  return (T & )r; w(6n  
} <8^x Mjc  
template < typename T1, typename T2 > k[ro[E  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 0Z8"f_GK  
  { E(PBV  
  return (T1 & )r1; 8\lh'8  
} byM-$l  
} ; 6qH0]7maI  
<R /\nYXz  
template <> >UaQ7CRo  
class holder < 2 > _5-h\RB)  
  { Df^F)\7!N?  
public : '&![h7B  
template < typename T > (\{k-2t*^  
  struct result_1 (*9.GyK  
  {  @;bBc  
  typedef T & result; ]oB~8d  
} ; ]h,rgO ;  
template < typename T1, typename T2 >  L\PmT  
  struct result_2 clB K  
  { ccHf+=  
  typedef T2 & result; zOs}v{8"  
} ; PVo7Sy!'H  
template < typename T > 9aJIq{`E  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const VIT|#  
  { LWF,w7v[L  
  return (T & )r; r\;fyeH  
} W}CM;~*L  
template < typename T1, typename T2 > xmvE*q"9]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const LTTMa-]Yy  
  { t R|dnC4U  
  return (T2 & )r2; EsMX #1>/m  
}  -BSdrP|  
} ; Oo|PZ_P  
Ur(R[*2bx  
r0XEB,}  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 2jFuF71  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: u S1O-Q>  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: }xk(aM_  
3#>W\_FY*D  
return l(i, j) = r(i, j);  oBkhb  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) sE pI)9  
!ajBZ>Q  
  return ( int & )i; `5IrV&a  
  return ( int & )j; i41~-?Bc  
最后执行i = j; OM*c7&  
可见,参数被正确的选择了。 4 O!2nP  
Tnp P'  
G](4!G&  
hO=L|BJ?I  
.5(YL8d  
八. 中期总结  K& #il  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: t*gZcw5 r  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 .S/ 5kLul  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 o.{W_k/n  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor D:1@1Jr  
B.q/}\ ?(  
Ktq4b%{  
hx:q@[ +J/  
Re,;$_6o  
/;*_[g5*i  
九. 简化 /4&gA5BS]  
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。 1!<t8,W4  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 O[Vet/^)  
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: Muo E~K2  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 <\^0!v  
  +-*/&|^等 QqA=QTZ}  
2. 返回引用。 v'W{+>.  
  =,各种复合赋值等 lP F326e  
3. 返回固定类型。 i2,4:M)CV  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 1RRE{]2v#  
4. 原样返回。 Y![Q1D!  
  operator, XQ#K1Z  
5. 返回解引用的类型。 s#9q3JV0  
  operator*(单目) 4S<M9A}  
6. 返回地址。 v675C#l(  
  operator&(单目) ?QOU9"@+B  
7. 下表访问返回类型。  `q?3ux  
  operator[] b@Ej$t&  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 qjB:6Jq4q  
  operator<<和operator>> #-0e0  
3p%e_?  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 pU$k{^'UK  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: sQJ\{'g  
]r Uj<[O  
template < typename Left > Jo5Bmh0  
struct value_return F]\ Sk'}&  
  { t'n@yX_  
template < typename T > lPy|>&Yc  
  struct result_1 +Nt4R:N  
  { w% %q/![uy  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ~g{j)"1  
} ; *~vB6V|1  
Er;/ zxg9p  
template < typename T1, typename T2 > l0qaTpn  
  struct result_2 n{tc{LII/  
  { 0#*6:{/^  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; OQ-) 4Uk}  
} ; 8q^}AT<C  
} ; dli(ckr  
-?Cr&!*B  
G:AA>t  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 5\Q Tm;  
p*;!5;OUR  
下面我们来剥离functor中的operator() 'nCVjO7o  
首先operator里面的代码全是下面的形式: AV5={KK  
i,6OMB $  
return l(t) op r(t) Ykxk`SJ  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 7%*#M#(T  
return op l(t) Xw?DN*`L  
return op l(t1, t2) nK>CPqB^(  
return l(t) op YX$(Sc3.6  
return l(t1, t2) op )~ ( *q  
return l(t)[r(t)] _@DOH2 lXJ  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] B=|R?t (*  
,aP6ct  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ;wn9 21r  
单目: return f(l(t), r(t)); pY31qhoZ.  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); /<rvaR  
双目: return f(l(t)); {wqT$( (<  
return f(l(t1, t2)); giakEPl  
下面就是f的实现,以operator/为例 YYWD\Y`8  
k@4N7}  
struct meta_divide }y(t')=9  
  { U=Ps#  
template < typename T1, typename T2 > .j]tzX  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) j4$nr=d.6  
  { PLCm\Oh$l  
  return t1 / t2; GA^hev  
} +kL7"  
} ; aI=p_+.h  
'S`l[L:.8  
这个工作可以让宏来做: aU!}j'5Q  
^ZwZze:2  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ I\l&'Q^0@  
template < typename T1, typename T2 > \ )|~K&qn`  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; x~e._k=  
以后可以直接用 5X{|*?>T  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) *u},(4Qf  
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 m<CrkKfpG  
(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。。。) f:>y'#P  
}z` x-(V  
hb`9Vn\-E  
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 \|PiQy*_?  
Z@bgJL8 3  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > V(';2[)  
class unary_op : public Rettype m Q2i$ 0u  
  { <V?2;Gy  
    Left l; _2fW/U54_  
public : CI W4E  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 6.@.k  
m{IlRf'  
template < typename T > };Q}C0E  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const cMT7Bd  
      { +Mo4g2W  
      return FuncType::execute(l(t)); =H{<}>W'  
    } 7`|'Om?'  
|Z:yd}d  
    template < typename T1, typename T2 > >Pw5! i\  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const YVIE v  
      { \e86'&  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); (0{Dn5MH  
    } vk7IqlEQ  
} ; 'uu*DgEr  
]IuZT  
"~4V(  
同样还可以申明一个binary_op 5rsz2;#p  
&^`Wtd~g  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > %\JGDM*m  
class binary_op : public Rettype ?C|'GkT  
  { SU0SsgFB  
    Left l; g[} L ?  
Right r; ^/n1h g  
public : -P;3BHS$T  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} HPtMp#`T  
W@R7CQE@  
template < typename T > Rw+r1vW:A  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %]P{)*y-?  
      { 5226 &N  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); |8 ` }8vo)  
    } ex>7f%\  
![z2]L+TB  
    template < typename T1, typename T2 > R27'00(Z0  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `l|Oj$  
      { oCT,v0+4O  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); zyPb\/  
    } Wl| i$L)7  
} ; $}/tlA&e  
7Z>vQf B  
ka_m Q<{9  
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 bxa>:71  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ffP]U4  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) _7!ZnJrR  
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'KA-4!  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! h8/tKyr8(  
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。。。 B- @bU@H  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ag'hHFV  
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) @`[e1KQ  
下面是修改过的unary_op k$$SbStD  
Z_ GGH2u  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ct\msG }b:  
class unary_op T@1;Nbz]  
  { _hY6 NMw  
Left l; ?o(284sV3  
  LATizu  
public : OU{c| O  
AZ.QQ*GZ#y  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} N8 2 6xvA  
5( <O?#P  
template < typename T > L&6^(Bn   
  struct result_1 2TGND-(j  
  { &$s:h5HoX  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; R+!U.:-yz  
} ; 4b<|jVl\  
;!f='QuA  
template < typename T1, typename T2 > ,$`} Rf<  
  struct result_2 _|e&zr  
  { +2MF#{ tS  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; EMnz;/dMt  
} ; dNR /|  
;bwBd:Y  
template < typename T1, typename T2 > nc1~5eo  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <VZ43I  
  { 0[UI'2  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); n[>hJ6  
} zU1D@  
> %KEMlKZ  
template < typename T > Rxdj}xy  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -W!M:8  
  { KTYjC\\G  
  return OpClass::execute(lt(t)); X>$Wf3  
} z#gebr~_\  
{N]WVp*R  
} ; ;BuMzG:tmZ  
&en2t=a  
|kZ!-?9Z  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug  8s22VL  
好啦,现在才真正完美了。 )VQ[}iT  
现在在picker里面就可以这么添加了: UXji$|ET6  
0j8fU7~6S  
template < typename Right > GyL9}  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const oI#TjF  
  { +788aK,{#  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); =w`Mc\o"  
} 7=G6ao7  
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。 |6^a[x3/U  
Xr^ 5Th\  
rhLhFN{h  
{ccc[G?>.Q  
RF*>U a  
十. bind rOOo42Y W`  
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。 yLf9cS6=  
先来分析一下一段例子 !RJ@;S  
ItLR|LO9  
62nmm/c  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Kz b-a$  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ,m*HRUY  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 9+ Mj$  
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。 MP}-7UA#K  
我们来写个简单的。 > 3x^jh  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: $cn8]*Z =  
对于函数对象类的版本: d7BpmM  
O-[YU%K3?  
template < typename Func > Ak3^en  
struct functor_trait F4~ OsgZ'N  
  { cAN8'S(s1  
typedef typename Func::result_type result_type; n',7=~  
} ; .WSn Y71  
对于无参数函数的版本: 41/civX>V  
@F8NN\  
template < typename Ret > Q1Qw45$  
struct functor_trait < Ret ( * )() > (,sz.  
  { V}TPt6C2  
typedef Ret result_type; cFie;k  
} ; j)G%I y[`  
对于单参数函数的版本: m\*ca3$  
ax5n}  
template < typename Ret, typename V1 > rmBzLZ}  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > \>4>sCC  
  { UxMy8} w!y  
typedef Ret result_type; #&uajo  
} ; ?#c "wA&  
对于双参数函数的版本: :$VGqvO12W  
)J]NBE:8  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > IZdWEbN1  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ~*1Z1aZ  
  { OqsuuE  
typedef Ret result_type; Q`K^>L1  
} ; -hfDf{QN  
等等。。。 wL3BgCxqDL  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy gLSI?  
_"F=4`lJ  
template < typename Func > |:SV=T:  
struct func_return 1c/<2xO~  
  { i.^UkN{  
template < typename T > GZ<@#~1%\  
  struct result_1 p-"wY?q  
  { >9XG+f66E  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; C% z9Q  
} ; qm#?DSLap  
j/O9LygB  
template < typename T1, typename T2 > .z$UNB(!M  
  struct result_2 <NDV 5P  
  { 44n41.Q]  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; U1 3Lsky%  
} ; A"DGn  
} ; Y#):1C1  
 })!-  
n9 bp0#K  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 !<h9XccN  
L})fYVX  
template < typename Func, typename aPicker > G,6`:l  
class binder_1 |CQjgI|;  
  { 2N-p97"g  
Func fn; k^JgCC+  
aPicker pk; G@e;ms1  
public : r.@UH-2c  
h`Ej>O7m  
template < typename T > _eQ-'")  
  struct result_1 b* n#XTV  
  { H9_>a-> )~  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; L kafB2y  
} ; Eb5>c/(  
?st}rJ_  
template < typename T1, typename T2 > %/U'Wu{*  
  struct result_2 |]:6IuslJ  
  { q 7W7sw  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; WSF$xC /~  
} ; = ?/6hB=7<  
.2P3 !KCL  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 7"eIZ  
kVeY} 8  
template < typename T > 8% ; .H-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const B\|^$z2  
  { ]LCL?zAzH!  
  return fn(pk(t)); $D^27q:H  
} _MQh<,Z8  
template < typename T1, typename T2 > Z5wDf+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @d5t%V\  
  { BVv-1$ U^  
  return fn(pk(t1, t2)); o|n+;h  
} 7 mA3&<&q  
} ; ~s?y[yy6i  
DjZTr}%q  
blG?("0!  
一目了然不是么? KKg\n^  
最后实现bind :[PA.Upi  
hOqNZ66{  
rCGKE`H  
template < typename Func, typename aPicker > Q[!?SSX%  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) v!S(T];)  
  { ykx13|iR  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); MD 0d  
} n68qxD-X  
O#^qd0e'P!  
2个以上参数的bind可以同理实现。 sV%=z}n=  
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。 frQ=BV5%6  
oY\;KPz  
十一. phoenix -G1R><8[  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Uu`}| &@i  
! }eq~3  
for_each(v.begin(), v.end(), rJp9ut'FEz  
( o9{1_7K  
do_ s }^W2  
[  j)mS3#cH  
  cout << _1 <<   " , " # 5{lOeN  
] Q\^BOdX^`  
.while_( -- _1), tnX W7ej^  
cout << var( " \n " ) wqE2n  
) =xH>,-8}  
); zyK11  
tQMz1$  
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: A,#z_2~  
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 vMXn#eR  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 2{hG",JL  
那么我们就照着这个思路来实现吧: -|czhO)R  
F9IPA%  
TYxi &;w  
template < typename Cond, typename Actor > cnDBT3$~Z  
class do_while naY#`xig  
  { nrTCq~LO(  
Cond cd; 2Y}A9Veb  
Actor act; esv<b>`R  
public : 4%>tk 8 [  
template < typename T > Nc(A5*  
  struct result_1 +jGUp\h%9;  
  { Vx n-  
  typedef int result_type; 1ww~!R  
} ; XQ Si  
X=k|SayE8  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} X*r?@uK5  
0M}Ql5+h,  
template < typename T > i8/"|+Z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Je#3   
  { lb)i0`AN+  
  do ',Oc +jLR  
    { p AtxEaXh  
  act(t); F xXnX  
  } i?F~]8  
  while (cd(t)); mndNkK5o  
  return   0 ; H//,qxDc  
} 7ws[Rp8  
} ; ;p( Doy)i  
BLo=@C%w5  
Fz$^CMw5K  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). W$R@Klz  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 {f>e~o  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ]"vpCL  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 nlx~yUXL4  
下面就是产生这个functor的类: d:n .Vp  
)5U7w  
; JHf0  
template < typename Actor > e5sQl1  
class do_while_actor )|U+<r<  
  { XCO;t_%  
Actor act; ]!N|3"Ls  
public : A6F/w  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} wo) lkovd  
,Ct1)%   
template < typename Cond > U$IB_a2  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Znh<r[p<  
} ; #|}EPD9$  
PkdL] !:  
Kx,<-]4  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 R M`iOV,Y  
最后,是那个do_ *i7|~q/u  
K&iU+  
R?kyJ4S  
class do_while_invoker :LR>U;2  
  { )G|'PXI@,  
public : (DKQHL;  
template < typename Actor > iC<qWq|S_m  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const safI`b w1  
  { hzy#%FaB  
  return do_while_actor < Actor > (act); 4{=^J2z  
} b U>.Bp]  
} do_; v1s0kdR,>  
Al}%r85  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Ykj+D7rA:  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 qmGLc~M0  
最后来说说怎么处理break和continue EYKV}`  
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。 RMxFo\TK;  
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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