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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda BtJkvg(2]  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 !wYN",R-  
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, ?JuJu1  
CsR[@&n'  
mF6-f#t>H+  
6uRE9h|  
  class filler xdSMYH{2A  
  { z g7Q`  
public : RoqkT|#$  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} a*M|_&MH*  
} ; %['NPs%B  
WB jJ)vCA.  
N_%@_$3G]  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: }e7Rpgu  
F/v.hP_  
(:iMs) iO{  
\mb4leg5  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 2[lP,;!  
}?m0bM  
re/-Yu$'  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 }9OMXLbRv  
X@~/.H5  
pSx5ume95"  
6#=Iv X4  
二. 战前分析 "im5Fnu  
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。  exWQ~&  
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 eaRa+ <#u  
HNZ$CaJh  
XpAJP++  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); z_c-1iXCW  
  /* --------------------------------------------- */ \`k=9{R.  
vector < int *> vp( 10 ); qnP4wRpr  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); MWwqon|  
/* --------------------------------------------- */ p{E(RsA  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); eF3NyL(A  
/* --------------------------------------------- */ ?V`-z#y7  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); a^_K@  
  /* --------------------------------------------- */ U&3!=|j  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Y{dSQ|xz^  
/* --------------------------------------------- */ C|y^{4 |R  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 7w73,r/D8A  
'iMzp]V;  
'6D"QDZB  
L=(-BYS  
看了之后,我们可以思考一些问题: )Kx.v'  
1._1, _2是什么? 8GkWo8rPk  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 k}LIMkEa4a  
2._1 = 1是在做什么? \>$zxC_  
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。 pj%]t  
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。 q/?*|4I  
ZK4V-?/[6  
p5]W2i.,  
三. 动工 bK "I9T #  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: DY`0 `T  
O72g'qFPE  
+v/y{8Fu  
DN^+"_:TB  
template < typename T > =p|IWn{P  
class assignment $NCvF'  
  { /l `zZ>  
T value; -w+.'  
public : J>X@g;  
assignment( const T & v) : value(v) {} ?g1eW q&  
template < typename T2 > t__f=QB/  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 8j Cho  
} ; qiOtbH=  
Y*xgY*K  
>V.?XZ nt  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 33%hZ`/>  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment GUL~k@:_k  
WD4"ft  
:r{-:   
/CALX wL  
  class holder YusmMsN?  
  { PE{<' K\g  
public : 1 F:bExQ  
template < typename T > x|Uwk=;X|s  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const K^x{rn.Zf  
  { Bc!<!  
  return assignment < T > (t); c Lyf[z)W  
} *6JA&zj0B  
} ; 3MX#}_7A  
Z +/3rd  
c RI2$|  
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: jl59;.P  
S^R dj ]  
  static holder _1; (6c/)MH  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 3ZT3I1/D  
N+~ MS3  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); [( xPX  
而不用手动写一个函数对象。 p#c41_?'e  
YUSrZ9Yg  
T Tbe{nb  
548L^"D  
四. 问题分析 /%&5Iq\:vA  
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。 G{?`4=K  
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。 0%xb):Ctw  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ")ys!V9  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 dLqBu~*  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 @oY+b!L  
bV:<%l]  
五. 问题1:一致性 Jd `Qa+  
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?| RH,x);J|  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 -[!t=qi  
CeU=A9  
struct holder  9qa/f[G  
  { m p_7$#{l  
  // a2?@OJ  
  template < typename T > ['>ZC3?"h  
T &   operator ()( const T & r) const !,$K;L  
  { Bor_(eL^  
  return (T & )r; iB99.,o-&  
} zw'%n+5m  
} ; =~s+<9c]  
_an 0G?7  
这样的话assignment也必须相应改动: C}9GrIi  
Z|KDi `S  
template < typename Left, typename Right > f0@*>  
class assignment #6~KO7}  
  { 7.2G}O6$  
Left l; xi"ff .  
Right r; |t"CH'KJZ  
public : xA^E+f:W_  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} lpPPI+|4N  
template < typename T2 > '<,Dz=  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } C-ORI}o  
} ; dU_;2d$  
FD!8o  
同时,holder的operator=也需要改动: 6yYjZ<  
"Plo[E  
template < typename T > ?!m\|'s-  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const nGX3_-U4  
  { S~r75] "  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ].Bx"L!B  
} >r X$E<B\  
D]>Z5nr |  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 y k!K 5  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 }.s%J\ckx  
Q(A$ >A  
return l(rhs) = r; @gqZiFM)  
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。 W4.w  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: An}RD73!w  
h+Lpj^<2a  
template < typename Tp > qh W]Wd" g  
class constant_t q%M~gp1  
  { W'Ew!]Q3  
  const Tp t; bD/ZKvg  
public : 7V@r^/`8N  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} &tbAXU5$  
template < typename T > #oiU|>3Y  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const W=g'Xu!|!2  
  { 9: g]DIL  
  return t; M^OYQf  
} ^6{op3R_  
} ; }; 7I   
'>"blfix8  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 zqt%x?l  
下面就可以修改holder的operator=了 3H<%\SYp  
myVa5m!7Q  
template < typename T > C}uzzG6s  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const oR8'^G0<  
  { ml|FdQ  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 9BlpqS:P&  
} uDJ;GD[yc  
>Mh\jt\  
同时也要修改assignment的operator() fp(zd;BSQ  
k(7Q\JKE  
template < typename T2 > H_XspiB@  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } *MlEfmB(  
现在代码看起来就很一致了。 PepR ]ym  
g/68& M  
六. 问题2:链式操作 |Wa.W0A  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 'Qg!ww7O  
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。 WqM| nX  
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。 i/C% 1<  
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。 cGm?F,/`  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct )RTWt`  
&ID! lEd  
template < typename T > 78*8-  
struct result_1 "uL~D5!f  
  { 9fs-|E[5  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 9 iJ$M!  
} ; Nw9:Gi  
#X1a v  
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: 7. $wK.  
7*M-?  
template < typename T > _UZPQ[  
struct   ref RcJtVOrd  
  { ckV\f({  
typedef T & reference; KkTE -$-  
} ; SmDNN^GR  
template < typename T > w\D !e  
struct   ref < T &> vw:GNpg'R6  
  { /9gn)q2f(  
typedef T & reference; 8PVjNS/  
} ; \}4*}Lr  
\`z%5/@f;  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 9MO=f^f-  
)\D{5j  
template < typename T > 2[(~_VJ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const < @GO]vY  
  { 2?6]Xbs{  
  return l(t) = r(t); xR kw+  
} x'\C'zeF  
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。 g yV>k=B  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 'wYIJK~1  
CLmo%"\ s  
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 a}FY^4hl+  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: SWhzcqp  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ;ow)N <Z  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 uD?G\"L i  
最后的布局是: Iw.!*0$  
                Add |cnps$fk~  
              /   \ 9.xRDk  
            Divide   5 R{Zd ]HT  
            /   \ s I\-0og  
          _1     3 <%d!Sk4  
似乎一切都解决了?不。 ?M|1'`!c8  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 {irc~||4  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 &b^~0Z  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: l"+8>Mm  
QnP3U  
template < typename Right > g-UCvY I  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const hQY`7m>L  
Right & rt) const U$OI]Dd9  
  {  7 FY2a  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); K^@9\cl^  
} +C~d;p  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 (p12=EB<  
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。 G{4s~Pco[Q  
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。 g"|>^90  
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。 FP=27=  
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。 +'5I8FE-  
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? rOE: ap|KL  
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: *k8?$(  
JN9>nC!Zy_  
template < class Action > ^vT!24sK  
class picker : public Action VZr:yE  
  { H I_uR$m  
public : *{+{h;p  
picker( const Action & act) : Action(act) {} #O;JV}y  
  // all the operator overloaded rq!*unJ  
} ; (&Lt&i _  
ILAn2W  
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。 7p]Izx8][  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: U'9z.2"}9  
q!'p   
template < typename Right > _ h#I}uJ~  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const  &qdhxc4  
  { A&Aj!#  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 0mUVa=)D  
} g;p} -=  
9NU0K2S  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Kw?3joy  
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。 eZU9L/w:  
-j]k^  
template < typename T >   struct picker_maker m#8 PX$_  
  { ]7K2S{/o{  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 7`A]X,:  
} ; D@68_sn  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > O8bxd6xb  
  { w5%i  
typedef picker < T > result; =HsE:@  
} ; 300w\9fn&  
VSDua.  
下面总的结构就有了: R^/SBrWve  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 0stc$~~v  
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)~wB7_0G  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 4RtAwB  
至此链式操作完美实现。 7LrmI~P  
/qIl)+M  
RfTGTz@H  
七. 问题3 7g"u)L&32  
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。 ^O+(eA7E  
>god++,o  
template < typename T1, typename T2 > _7;:*'>a4  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \298SH(!7  
  { ; iia?f1  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); y{hy7w'd  
} RhHm[aN  
U3V5Jo r#  
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: 1F`jptVQ\G  
Px=@Tw N,  
template < typename T1, typename T2 > 6^'BTd  
struct result_2 -g2l-N{&  
  { )'U0n`=  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; A/'po_'uy  
} ; ]1<GZ`  
.nrllVG%`  
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? v}Ju2}IK  
这个差事就留给了holder自己。 rjK`t_(=  
    @0@ZlH wM  
sg^|dS{3D  
template < int Order > Wvr{l  
class holder; s b;q)Rh  
template <> 6j<!W+~G  
class holder < 1 > ^HJ?k:u  
  { WrGnLE kiV  
public : {k) gDJU  
template < typename T > \\FT.e6  
  struct result_1 .N qXdari  
  { \4>,L_O  
  typedef T & result; =otO@22Np  
} ; ~x9 ]?T  
template < typename T1, typename T2 > }LT&BNZj  
  struct result_2 dg24h7|]  
  { >SK:b/i  
  typedef T1 & result; (6S'wb  
} ;  L\PmT  
template < typename T > clB K  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ccHf+=  
  { zOs}v{8"  
  return (T & )r; ">oySo.B?  
} 3O/#^~\'hW  
template < typename T1, typename T2 > l&qnqmW<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const y'K2#Y~1e  
  { Tf86CH=)5  
  return (T1 & )r1; pZ.b X  
} CP~ZIIip"  
} ; fgdR:@]-  
8D*nU3O   
template <> \#_ymM0  
class holder < 2 >  oBkhb  
  { 43PLURay  
public : u=.8M`FxP  
template < typename T > "B_3<RSL  
  struct result_1 zsg\|=P  
  { x=oV!x  
  typedef T & result; 0ra'H/>Ly  
} ; gw]%: WeH  
template < typename T1, typename T2 > ;miif  
  struct result_2 l;lrf3  
  { G#n 4g :K  
  typedef T2 & result; I,{YxY[$7  
} ; .S/ 5kLul  
template < typename T > o.{W_k/n  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const D:1@1Jr  
  { =&bI-  
  return (T & )r; & o5x  
} hx:q@[ +J/  
template < typename T1, typename T2 > Re,;$_6o  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const /;*_[g5*i  
  { /4&gA5BS]  
  return (T2 & )r2; 1!<t8,W4  
} O[Vet/^)  
} ; Muo E~K2  
<\^0!v  
8 "l PiW3  
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> >。 m\6/:~qWW  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: }/cReX,so  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: h'y%TOob  
1M]=Nv  
return l(i, j) = r(i, j); ubcB <=xb  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) g+ c*VmY  
D=0YLQ*rP  
  return ( int & )i; SMEl'y  
  return ( int & )j; ]`/>hH>+~9  
最后执行i = j; %QezC+n  
可见,参数被正确的选择了。 1<YoGm&  
)+G"57p  
vMTf^V  
Q(bOar5  
{R}F4k  
八. 中期总结 DB/~Z  
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: mmTpF]t ?`  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 7Sx|n}a-3  
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'YWomfZm  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ,;$OaJFT  
p F-Lz<V  
0!hr9Y]Lx  
v(1 [n]y  
*f[ 5rr4  
ABWn49c.  
九. 简化 @Zt~b'n  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ;c!> =  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 PG&t~4QM`  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: *uc/| c  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。  IO\l8G  
  +-*/&|^等 ^A$=6=CX  
2. 返回引用。 DrJ?bG;[  
  =,各种复合赋值等 VOEV[?>ss  
3. 返回固定类型。 4p:d#,?r  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Bs"D<r&ro  
4. 原样返回。 m2PUU/8B/  
  operator, uo#1^`P  
5. 返回解引用的类型。 J(7#yg%5  
  operator*(单目) K10G+'H^  
6. 返回地址。 h `Lr5)B'  
  operator&(单目) S!(3-{nC  
7. 下表访问返回类型。 n' ~ ==2  
  operator[] 7he73  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 m5K?oV@n  
  operator<<和operator>> 9&lemz  
r48|C{je-  
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。 f3K-X1`]'U  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 7(Fas(j3  
586P~C[ic  
template < typename Left > L&pR#  
struct value_return CX|W$b)%  
  { GG%b"d-  
template < typename T > [:8\F#KW  
  struct result_1 19E(Hsz  
  { ^O07GYF  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; YYWD\Y`8  
} ; k@4N7}  
}y(t')=9  
template < typename T1, typename T2 > IW~R{ ]6  
  struct result_2 TM)INo^  
  { [`n_> p!  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; =U]9>  
} ; OX_y"]utU  
} ; +_5*4>MC  
LV:L0D7y  
R(1:I@<?E  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait hA7=:LG  
w1/QnV  
下面我们来剥离functor中的operator() oD2:19M@p  
首先operator里面的代码全是下面的形式: _{[6hf4p  
 6}"%>9  
return l(t) op r(t) )+_Vx}O:}  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) qG9a!sj   
return op l(t) KF%BX ~80C  
return op l(t1, t2) y;b#qUd5a  
return l(t) op P5Xp #pa  
return l(t1, t2) op $qNF /rF  
return l(t)[r(t)] IiPX`V>RC  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] [\8rh^LFi  
VGS%U8;  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: L!}!k N:?  
单目: return f(l(t), r(t)); <ToS&  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); B/a gW  
双目: return f(l(t)); 6.@.k  
return f(l(t1, t2)); m{IlRf'  
下面就是f的实现,以operator/为例 zMSwU]4I!  
R{g= N%O  
struct meta_divide ;K<VT\  
  { wm5&5F4:  
template < typename T1, typename T2 > I}`pY3  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)  u r$  
  { b}! cEJY  
  return t1 / t2; DyC*nE;  
} 1Lb)S@Q`*R  
} ; <LbLMV  
lC5zqyG  
这个工作可以让宏来做: #u&fUxM:AS  
+7.|1x;C  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ KuR]X``2  
template < typename T1, typename T2 > \ be+-p  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 6#z8 %k aX  
以后可以直接用 6 H|SiO9  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) v "l).G?  
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 u?,>yf.;s  
(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。。。) X!KX4H  
a 0SZw  
v5[gFY(?  
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 Vn#}f=u\  
Ed=/w6<  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > +hRy{Ps/  
class unary_op : public Rettype  2E*=EjGV  
  { tA(oD4H9  
    Left l; 8"h;+;  
public : fG \" p  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} x6cG'3&T  
mP)bOAU  
template < typename T > zyPb\/  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Wl| i$L)7  
      { w%L4O;E]*{  
      return FuncType::execute(l(t)); P zJ(Q  
    } qiz(k:\o  
K|%Am4  
    template < typename T1, typename T2 > ^G!cv  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mV}bQ^*?Z  
      { xp|1yud  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ^Mq/Cf_T  
    } gC$_yd6m L  
} ; }3lG'Y#Kpy  
Uh/=HNR  
1>*oN  
同样还可以申明一个binary_op N@thewt|  
Kbu>U{'  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > <X*oW".  
class binary_op : public Rettype & AK\Pw)  
  { ]!ai?z%cK#  
    Left l; .@{v{  
Right r; {V7mpVTX.  
public : (wu'FFJp#  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Kw-<o!~  
`+w= p7ET  
template < typename T > c/$].VG0  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3EYEd39E  
      { 2TGND-(j  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); !Q\*a-C  
    } Sh#N5kgD  
1uw1(iL+  
    template < typename T1, typename T2 > .=:f]fs  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const W3~u J(  
      { cW^LmA  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); JV_`E_!  
    } "|JbdI]%P  
} ; xoVd[c!   
\PS]c9@,rc  
`R0~mx&6G  
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 k<*v6 sNs;  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 JWHsTnB  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) #`y[75<n  
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。 dOv\]  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! e6p3!)@P1  
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。。。 sqhMnDn[  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 M"*NV(".g  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) d'(n/9K  
下面是修改过的unary_op g=mKTk   
4}C \N  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > L9)gN.#  
class unary_op y],op G6  
  { "6C a{n1hk  
Left l; q:kGJ xfaW  
  5& %M L  
public : d5-Q}D,P  
PxYK)n9&  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} h GA2.{  
G^{~'TZv%  
template < typename T > Xc[ym  
  struct result_1 IhzY7U)}T  
  { ou0TKE9 _  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; OcUj_Zd  
} ; >V8!OaY5n  
d>u^ 7:  
template < typename T1, typename T2 > & &CrF~  
  struct result_2 _wXT9`|3  
  { }V ]*FCpQ  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; L4^/O29  
} ; i\lvxbp  
~ 6=6YP  
template < typename T1, typename T2 > !{ *yWpZ:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q>Ct]JW&  
  { 9]N{8  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2));  0Y!"3bw|  
} (}wPu&Is,C  
t{UVX%b  
template < typename T > uKzx >\}?1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &'`C#-e@  
  { iZk4KX  
  return OpClass::execute(lt(t)); X8v)yDtw  
} a5Vlfx  
{;Hg1=cm  
} ; !Gnm<|.  
Lea4-Gc  
l`~$cK!  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug .WSn Y71  
好啦,现在才真正完美了。 41/civX>V  
现在在picker里面就可以这么添加了: @F8NN\  
Pg.JI:>2Ku  
template < typename Right > lZ5-lf4  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ^XeJZkLEB  
  { ^5MM<73  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Z:^<NdKe  
} _3W .:  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 8;`B3N7  
lI46 f  
7kD?xHpe  
>/Z*\6|Zx#  
I!Dx)>E&  
十. bind 8\E=p+C  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 R6X2d\l#  
先来分析一下一段例子 8m H6?,@6  
+Y*4/w[   
~*1Z1aZ  
int foo( int x, int y) { return x - y;} EO(l?Fgw]$  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ?r =`Kl  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 t,TlW^-  
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。 g_ep 5#\D  
我们来写个简单的。 7V^j9TC  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: K8KN<Q s]  
对于函数对象类的版本: _!|$i  
t{UWb~"  
template < typename Func > 2@T0QJ  
struct functor_trait )/f#~$ws  
  { W|{!0w  
typedef typename Func::result_type result_type; f-^*p  
} ; Uf_mwEE  
对于无参数函数的版本: 7#"y mE  
Z}zka<y6K6  
template < typename Ret > D]d! lMK/  
struct functor_trait < Ret ( * )() > OWz{WV.  
  { R4)l4rnO  
typedef Ret result_type; 6`7`herE}  
} ; _ \+0e:Ae  
对于单参数函数的版本: !1S!)#  
Y#):1C1  
template < typename Ret, typename V1 >  })!-  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > n9 bp0#K  
  { G~_eBy  
typedef Ret result_type; ;[lLFI  
} ; >g+Y//Z  
对于双参数函数的版本: ej7N5~!,s  
6}@T^?  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > UCmJQJc  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > B4*,]lS?  
  { Ts, U T L  
typedef Ret result_type; 0n X5Vo  
} ; 6qV1_M#  
等等。。。 ~K)FuL[*  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy s%#u)nw19  
;=%cA#}_0  
template < typename Func > ]ml'd  
struct func_return }j6|+  
  { L#D)[v"  
template < typename T > =.J>'9Q  
  struct result_1 -q)|I|y*7  
  { U3aM^  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; u<n['Ur}|  
} ; W#d'SL#5  
[vBP,_Tjx  
template < typename T1, typename T2 > tOF8v8Hd  
  struct result_2 kSJ;kz,_  
  { ?TDmW8G}J  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ;eFV}DWW  
} ; zb~;<:<  
} ; T z:,l$  
.1h\r, #  
4 y.' O  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Z5wDf+  
@d5t%V\  
template < typename Func, typename aPicker > iN Lt4F[i  
class binder_1 }f{5-iwD}  
  { p&xj7qwp@F  
Func fn; blG?("0!  
aPicker pk; vPZ0?r_5W  
public : ^}gZ+!kA  
, P1m#  
template < typename T > _=[pW2p  
  struct result_1 ykx13|iR  
  { 2nFr?Y3g,  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; e'v_eD T^  
} ; d n%'bt  
Jn&u u  
template < typename T1, typename T2 > 5M>SrZH  
  struct result_2 q`|E9  
  { tOj5b 7'ui  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ;8]Hw a1!  
} ; C3<_0eI  
*= %`f=  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 1 j|XC  
~2NT Xp  
template < typename T > ]3U|K .G  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ZTGsZ}{5   
  { H!y-o'Z  
  return fn(pk(t)); dDYor-g>  
} !cO<N~0*5x  
template < typename T1, typename T2 > 1 !.P H   
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~vZ1.y4  
  { N9H qFp  
  return fn(pk(t1, t2)); pL.~z  
} Ac>G F  
} ; 3\B~`=*q/  
Pj^Ccd'>=  
7,{!a56zX  
一目了然不是么? nzB!0U  
最后实现bind ^'vWv C  
61b<6 r0o  
H[/^&1P  
template < typename Func, typename aPicker > @<1T&X{Z!  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 0NSCeq%;6q  
  { <U /r U9O  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); :y!{=[>M(  
} $yZP"AsAR  
- :x6X$=  
2个以上参数的bind可以同理实现。 J B  !Q  
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。 BQ~\p\  
Nu; 9  
十一. phoenix cn ;2&  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: \FIOFbwe  
M[Jy?b)  
for_each(v.begin(), v.end(), `]2y=f<{X  
( A^pRHbRq  
do_ VBu6,6  
[ [4}U*\/>C  
  cout << _1 <<   " , " 4=;`\-7!  
]  %B#8  
.while_( -- _1), {<Vw55)#0Q  
cout << var( " \n " ) h`:gMhn  
) }4*~*NoQ  
); ,xC@@>f  
=NL(L  
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: 3{- 8n/4 k  
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  9\R+g5  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 DB+.<  
那么我们就照着这个思路来实现吧: yu'@gg(  
O/f+B}W  
Ar$ Am  
template < typename Cond, typename Actor > y-:d`>b>\  
class do_while (Mt-2+"+  
  { X gA( D  
Cond cd; K~\Ocl  
Actor act; i"y @Aj!7  
public : oSs~*mf  
template < typename T > !o`h*G-x  
  struct result_1 `c_Wk] i  
  { 5q.)K f+  
  typedef int result_type; ~$ "P\iJ  
} ; HS 1zA  
$%3%&+z$I  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} <#:ey^q<  
IaR D"oCH  
template < typename T > CF@j]I@{   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const p+1kU1F0  
  { Sa$-Yf  
  do Eg#WR&Uq"  
    { ksli-Px  
  act(t); ^/$bd4,z  
  } kt hy9<!$  
  while (cd(t)); m2PI^?|e  
  return   0 ; `9p;LZC1K  
} a.s5>:Ct  
} ; [-JU(:Rh  
zM|Y X<  
C.9l${QU  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ABnJ{$=n#  
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。 %pImCpMR  
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。 7,Q>>%/0P  
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。 7F wo t&  
下面就是产生这个functor的类: #qdfr3  
CR'1,  
j q1 |`:  
template < typename Actor > >Y"Ru#Ju9  
class do_while_actor Dt*/tVF  
  { pK@8= +  
Actor act; i}r|Zo  
public : ORo,.#<  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} (<xl _L:*.  
L+2<J,   
template < typename Cond > Ex$i8fO(  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; o) ,1R:  
} ; jZ>x5 W  
F>[T)t{m=  
y` 6!Vj l  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 YS+|n%?  
最后,是那个do_ 0}I aWd^4  
S;I}:F#5  
i5jsM\1j  
class do_while_invoker 2N[/Cc2Tg/  
  { q2~@z-q)b  
public : Al pk5o5B  
template < typename Actor > =' <789wT  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const QNm8`1  
  { Ud'/ 9:P  
  return do_while_actor < Actor > (act); `ehcj G1nY  
} i9j#Tu93 f  
} do_; fu $<*Sa2  
<#F@OU  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? TnQ"c)ta  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 |kh7F0';"  
最后来说说怎么处理break和continue J>p6')Y6~  
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。 ;dZuO[4\  
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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