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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda x%cKTpDh!  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 v[ F_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, s2w .V O  
'|WMt g  
$t}L|"=8X  
ap;*qiNFQ  
  class filler i$%;z~#wW  
  { 63:ZDQ  
public : pjbKMx  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} _|*3uGo:  
} ; J fsCkS  
!H?#~{ W}  
mRQ F5W6  
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: .0\Wu+  
y6:=2(]w<p  
nNBxT+3*i  
KwpNS(]I  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); IGv>0LOd@  
;'=!Fv  
K})j5CJ/  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 QKCk. 0Xe  
Vfc 9 +T+  
{d^&$~  
%v}:#_va]  
二. 战前分析 .HGEddcC  
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。 hQ<"  
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 $9Z8P_^.0(  
Zu~ #d)l3N  
puMpUY  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ';b/D   
  /* --------------------------------------------- */ (qB$I\  
vector < int *> vp( 10 ); QdDdrR^&  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 8i X?4qj{P  
/* --------------------------------------------- */ N15{7 ,   
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 1s!hl{n<~  
/* --------------------------------------------- */ H6'xXS  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); w="I*7c@  
  /* --------------------------------------------- */ n"_EDb  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); wXNFL9F8  
/* --------------------------------------------- */ O-  r"G  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); /*D]4AK  
%li'j|  
<([o4%  
u!{P{C  
看了之后,我们可以思考一些问题: nM}X1^PiK"  
1._1, _2是什么? #C !8a  
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。 #kma)_X  
2._1 = 1是在做什么? m"+9[d_u  
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。 xx9qi^  
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。 tLV9b %i(  
yt_?4Hc"  
o{zo-:>Jp  
三. 动工 p|AIz3  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: S' TF7u  
A "S})  
7CwG(c/5  
M[TgNWl/[  
template < typename T > eJJvEvZ,  
class assignment }tj@*n_  
  { a*%>H(x  
T value; Ce`{M&NSWX  
public : Oo=} j  
assignment( const T & v) : value(v) {} o?hya.;h4  
template < typename T2 > D%Pq*=W  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } PlBT H  
} ; 'SOp!h$  
ULQ*cW&;?  
2} 509X(*  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 jF-z?  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 5 QMu=/  
dw Aju:-H  
i:{a-Bd  
4b6$Mj  
  class holder G}f.fR Y  
  { H!oP!rzEo  
public : y4M<L. RO  
template < typename T > pD`7N<F 3  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Ng+k{vAj  
  { bU_9GGG|  
  return assignment < T > (t); HjV83S;  
} :K2N7?shA  
} ; Q1s`d?P/`  
&t%ICz&3  
|\N[EM%.@  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: .c~;/@{  
5O*. qp?  
  static holder _1; BnAia3z  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Eiz\Nb  
LFg<j1Gk`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Pme`UcE3H  
而不用手动写一个函数对象。 _=4Dh/Dv  
rq2XFSXn  
o.Q |%&1  
E: XzX Fxx  
四. 问题分析 #7gOtP#{  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 &\c$s  
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。 #sNa}292"  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 i"|'p/9@q  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 )t @OHSl  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 / ^!(rHf  
,:;nq>;  
五. 问题1:一致性 !|Vjv}UO  
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?| 1z[WJ}$u  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 qj/ 66ak  
%2/WyD$U  
struct holder (Rs<'1+>  
  { V-J\!CHX  
  // }t"!I\C  
  template < typename T > WY<ip<  
T &   operator ()( const T & r) const h2uO+qEsu  
  { 3H4p$\; C  
  return (T & )r; uOm fpgO  
} )+\e+Ad}H  
} ; C5;"mo-  
SM0=  
这样的话assignment也必须相应改动: bumS>:  
HHg=:>L z  
template < typename Left, typename Right > 7J0 PO}N  
class assignment Yxi.A$g  
  { @8V8gV? zm  
Left l;  (lt/ t  
Right r; ) c+ ZQq  
public : dR $@vDm  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ~EX/IIa{  
template < typename T2 > nA%-<  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } s_E iA _  
} ; ~#(bX]+A  
Z\LW<**b  
同时,holder的operator=也需要改动: ydoCoD w  
?4gYUEM#  
template < typename T > VI37  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const b"{7f   
  { ;QW)tv.y  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); |bB..b  
} mezP"N=L~  
vgsu~(L;  
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。 IvH0sS`F  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 MPNBA1s  
bha_bj  
return l(rhs) = r; L3i\06M  
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。 U .G*C  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 5RZAs63t  
rS6iZp,  
template < typename Tp > RwY) O5  
class constant_t &eg]8kV  
  { |V:k8Ab  
  const Tp t; h*d&2>"0m?  
public : 0( /eSmet  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} [,G]#<G?q  
template < typename T > `Mp]iD {  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 8 rnr>Ee@  
  { "f5u2=7 }  
  return t; VZw("a*TB  
} >;0z-;k6  
} ; N=:yl/M  
!"p,9  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 !4-NbtT  
下面就可以修改holder的operator=了 Z`< +8e  
_mFb+8C  
template < typename T >  21w<8:Vg  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Gvj@?62  
  { >TK`s@jdSV  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); [o> /2  
} pE15[fJ`  
M.H4ud  
同时也要修改assignment的operator() ,>"1'i&@  
*4=Fy:R]O  
template < typename T2 > Vv6xVX  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 4}#*M2wb  
现在代码看起来就很一致了。 sm\/wlbE  
A5 8i}G9  
六. 问题2:链式操作 dp_J*8  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 CbK7="48  
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。 /WMG)#kw'  
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。 y\)bxmC  
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。 9l OUE  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 'Y>!xm   
u4fTC})4{C  
template < typename T > vjbot^W9  
struct result_1 6 U# C  
  { ;?%2dv2d  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; LOe!qt\&  
} ; VJuPC  
T73saeN  
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: xI_WkoI  
WV?iYX!  
template < typename T > c( gUH  
struct   ref "ve?7&G7U  
  { qF( ]Ce  
typedef T & reference; ?mgr #UN  
} ; kZF\V7k  
template < typename T > {TUCa  
struct   ref < T &> {`l]RIig  
  { I caIB)  
typedef T & reference; f{^n<\Jh  
} ; ( |O;Ci  
0qJ 3@d  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 69q8t*%O  
N9{ivq|fO  
template < typename T > $+*ZsIo   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const $#"}g#u  
  { hFQC%N. '  
  return l(t) = r(t); Zad+)~@!tq  
} | %6B#uy  
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。 (;Lz `r'  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ux{OgF fi  
XwlUkw "q  
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 }R}tIC-:  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: AGrGZ7p]  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 F fl`;M  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 C8NbxP  
最后的布局是: L\hPw{)  
                Add `1pri0!  
              /   \ o&I 0*~ sN  
            Divide   5 y]cx}9~  
            /   \ VVCCPK^<  
          _1     3 f\/};a  
似乎一切都解决了?不。 gU+BRTZ&x  
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。 Uf_w o  
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。 a ,W5T8  
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: "@`M>)*o  
0ZPPt(7  
template < typename Right > *4A.R&Vu  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const `Gsh<.w!7  
Right & rt) const t*Lo;]P  
  { \gIdg:"02  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); US> m1KsX  
} Uc7X)  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 x1A^QIuxO  
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。 AO^F6Y/  
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。 Y^3tk}yru  
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。 (m.]0v*&c  
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。 oqE h_[.  
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? ?nU V3#6{  
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: 7"8HlOHA  
U.>n]/&  
template < class Action > zU1rjhv+  
class picker : public Action QHtpCNTVb  
  { -pX/Tt6  
public : 5zEl`h  
picker( const Action & act) : Action(act) {} eaF5S'k 4$  
  // all the operator overloaded V @d:n  
} ; P[gk9{sv  
{L<t6A  
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。 #1m!,tC  
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: ?]5wX2G^|J  
/0@}7+&  
template < typename Right > q+ )KY  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ,QG,tf?  
  { Z/Mp=273  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Za=<euc7  
} :Z1_;`>CT  
yd>kJk^~/  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Z\dILt:#z  
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。 )%#hpP M^  
a#G7pZX/I}  
template < typename T >   struct picker_maker 3OM\R%M  
  { *?\2Ohp  
typedef picker < constant_t < T >   > result; _#N~$   
} ; GI6 EZ}.MZ  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > B_}=v$  
  { {9C(\i +  
typedef picker < T > result; ZO0_:T#Z  
} ; _KD(V2W  
ijoR(R^r  
下面总的结构就有了: R`s /^0  
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。 )NyGV!Zuu  
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。 t'[vN~I'  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 JziMjR  
至此链式操作完美实现。 U/jJ@8  
+cj NA2@  
u&pLF%'EQ  
七. 问题3 pRt )B`#  
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。 gvwR16N  
%J+$p\c  
template < typename T1, typename T2 > &dOV0y_  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X}p4yR7'  
  { BAzqdG  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ^!kv gm<{$  
} 1b_ ->_9  
k$I[F<f  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: Dw.>4bA.  
B5tJ|3!  
template < typename T1, typename T2 > eeL%Yp3+  
struct result_2 ~r>WnI:vg  
  { gb@!Co3  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; aIqNNR  
} ; dIM:U :c  
7&HP2r  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? HjV^6oP  
这个差事就留给了holder自己。 1f}S:Z  
    6E_YQbdy  
iB]kn(2C  
template < int Order > B /Dj2  
class holder; c~$ipX   
template <> z{ymVd0#  
class holder < 1 > x`B :M7+\  
  { l(&CO<4q?  
public : 7Y#b7H  
template < typename T > ef53~x  
  struct result_1 Odbjl[>k  
  { C*c=@VAa  
  typedef T & result; 8<_WtDg  
} ; `5q`ibyPI  
template < typename T1, typename T2 > {]Lc]4J  
  struct result_2 &4{%3w_/  
  { d(]LRIn~1  
  typedef T1 & result; JaIj 9KLNX  
} ; %|-Rh^H[JK  
template < typename T > f_z2d+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const w#JF7;  
  { +mF}j=k  
  return (T & )r; kWoy%?|RRa  
} ` 0\hm`  
template < typename T1, typename T2 > v`v+M4upC  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const O+'Pq,hn  
  { px-*uh<  
  return (T1 & )r1; XP(q=Mw  
} N%Lh_2EzqV  
} ; e?f[t*td  
<-lz_  
template <> Xf#;GYO|2  
class holder < 2 > %!eK"DKG^  
  { *nH?o* #  
public : :$9 4y{  
template < typename T > S++}kR);  
  struct result_1 u\Xi]pZ@X]  
  { my04>6j0  
  typedef T & result; J@R+t6$3O  
} ; K IqF"5  
template < typename T1, typename T2 > Ay2|@1e  
  struct result_2 Duz}e80  
  { pf2$%lE  
  typedef T2 & result; h,\_F#hi  
} ; ,:,c kul  
template < typename T > .Q?AzU,2D  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const PHz/^p3F  
  { MKQa&Dvw  
  return (T & )r; ls/:/x(5d  
} %n-LDn  
template < typename T1, typename T2 > f[dwu39k  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const t[^}/ S  
  { Fd ]! 7  
  return (T2 & )r2; -gC=%0sp\  
} GLk7# Y  
} ; Z9!goI  
57HMWlg  
vK$T$SL  
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> >。 Fmsg*s7w  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: -@i2]o  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: d;'@4NX5+  
n*-#VKK^  
return l(i, j) = r(i, j); IOfo]p-  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) qOk4qbl[  
l "d&Sgnj  
  return ( int & )i; nYE_WXY3V  
  return ( int & )j; OP<@Xz  
最后执行i = j; Ujw ^j  
可见,参数被正确的选择了。 D* Vr)J  
M/B_-8B_D  
-;Hd_ ~O>j  
we{*%8I;  
}3vB_0[r  
八. 中期总结 &jg,8  
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: U); ,Opr  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 N|Rlb5\  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 d)dIIzv  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 5 bMVDw/  
4jar5Mz  
mu:Q2t^  
SX*os$  
N7Ne  
*rW]HNz  
九. 简化 s7&% _!4  
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。 u8o!ncy  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 |w\D6d]o  
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: 85nUR [)h  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 F\>`j   
  +-*/&|^等 i8A5m@,G  
2. 返回引用。 ^t#]E#  
  =,各种复合赋值等 bZ%[ON5OY  
3. 返回固定类型。 NB16O !r  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) q9!5J2P  
4. 原样返回。 VEz&TPu  
  operator, o5zth^p[  
5. 返回解引用的类型。 {!E<hQ2<$9  
  operator*(单目) a eP4%h  
6. 返回地址。 ,=K!Y TeVl  
  operator&(单目) m*["  
7. 下表访问返回类型。 KWXJ[#E<W  
  operator[] x}F.<`  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 +IJpqFH  
  operator<<和operator>> \Lh,dZ}d  
J$'T2@H#  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 E<~/AReo  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: y ?Q"-o (  
e2Xx7*vS  
template < typename Left > {J|P2a[  
struct value_return >,1'[) _  
  { x6F\|nb  
template < typename T > I,?bZ&@8  
  struct result_1 l<v /T  
  { g]jtVQH']  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; nw\p3  
} ; >} aykz*g  
M: `FZ}&L  
template < typename T1, typename T2 > 4N#0w]_,>Y  
  struct result_2 y@hdN=-  
  { ]`u{^f  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; BRH:5h  
} ; u,oxUySeG  
} ; {d )Et;_  
h8S%Q|-  
0BE%~W  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait /=Xen mmS  
"~FXmKcX  
下面我们来剥离functor中的operator() 8V4Qyi|@F  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ~2"|4  
8uCd|dJ  
return l(t) op r(t) SSI&WZ2a  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Y}|78|q*  
return op l(t) _I'O4s1S  
return op l(t1, t2) 8YYY *>  
return l(t) op A+[wH(  
return l(t1, t2) op qo}kwwWN;  
return l(t)[r(t)] Jg%sl& 65  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] eyo)Su  
4P` \fz  
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:  sRoZvp 5  
单目: return f(l(t), r(t)); h[B Ft{x  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); huN(Q{fj  
双目: return f(l(t)); S>H W`   
return f(l(t1, t2)); {= z%( '^  
下面就是f的实现,以operator/为例 s )To#  
WMI/Y 9N  
struct meta_divide fSun{?{  
  { |-e=P9,  
template < typename T1, typename T2 > iP_rEi*-J  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) i.fDH57  
  { se)I2T{J  
  return t1 / t2; &1Az`[zKGW  
} 2QBtwlQ?[  
} ; ~" $9auQtC  
,fYO>l';`f  
这个工作可以让宏来做: f0hi70\(X  
m7!l3W2  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ sH&8"5BT%  
template < typename T1, typename T2 > \ 0 TS:o/{(a  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; bUqO.FZ[  
以后可以直接用 a%-Yl%#  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) )}6:Ke)  
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 bxyU[`  
(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。。。) ME |"pJ  
_wX'u,HrC  
B 1p9pr  
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 MM5#B!BB  
7unu-P<C  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ,p 'M@[  
class unary_op : public Rettype S"_vD<q  
  { r+Z+x{  
    Left l; ;eA~z"g  
public : j}ruXg  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} vhUuf+P*  
(d!vm\-PH  
template < typename T > >|rL0  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2C-RoZ~  
      { $jc>?.6  
      return FuncType::execute(l(t)); [jLx}\]  
    } nl?|X2?C  
PH=wP ft  
    template < typename T1, typename T2 > |%M%j'9  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~#j `+  
      { Y#N'bvE|%  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); |Z "h q  
    } 9PR&/Q F5  
} ; RGxOb  
+B&FZ4'  
G-:DMjvN  
同样还可以申明一个binary_op WK<pZ *x  
@yek6E&9  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > "/\:Fdc^  
class binary_op : public Rettype g6*}& .&  
  { B j*X_m  
    Left l; xr?r3Y~^e  
Right r; CiMN J  
public : nF//y}  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} =RV$8.Xp  
@lBH@HR=C  
template < typename T > *'`-plS7  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3Y r   
      { e~}+.B0  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); \(A>~D8Fo  
    } +)F8YMg e  
w}2yi#E[  
    template < typename T1, typename T2 > dvxH:,  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X'3F79`  
      { >%W"u` Q  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); c''!&;[!  
    } lc/2!:g  
} ; p~e6ah?1  
Z2LG/R  
{!EbGIh  
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 "%Rx;xw|  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 P|6m%y  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) i\ PN  
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。 }y0UyOa{C  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! *vj5J"Y(;t  
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。。。 gReaFnm  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 &2c?g1%  
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) z#-&MJ  
下面是修改过的unary_op t qER;L  
^y h  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 8m6L\Z&  
class unary_op }SOj3.9{c  
  { XCt}>/"s\h  
Left l; %b_zUFHPp  
  z24-h C  
public : V&f3>#n\  
sB"]R%`_  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Y${ $7+@  
*F9uv)[kz  
template < typename T > 1Ju{IEV  
  struct result_1  k/t4  
  { ]V9\4#I4  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 8T2$0  
} ; vu*08<M~i|  
K3@UoR  
template < typename T1, typename T2 > 7sFjO/a*  
  struct result_2 uS&bfx2  
  { =6%0pu]0  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Eu0 _/{:  
} ; 8d>OtDLa  
3|~(9b{+  
template < typename T1, typename T2 > g,q&A$Wi  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a(<nk5  
  { z?K+LTf8  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); RLIugz{IH  
} |fa3;8!96  
hio{: (  
template < typename T > &K\di*kN  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const R!-RSkB  
  { $w65/  
  return OpClass::execute(lt(t)); :|d3BuY  
} b_6j77  
%f^TZ,q$  
} ; .]jKuTC\<  
{0[qERj"z  
*W0`+#Dcv  
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 DsP+#PX  
好啦,现在才真正完美了。 Nlo*vu  
现在在picker里面就可以这么添加了: UZdpKi@  
3 8f9jF%7j  
template < typename Right > dM$]OAT  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ` bg{\ .q  
  { 9BF #R<}h  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); z:acrQwJ?1  
} jF'S"_/?  
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。 ")8wu1V-  
uODpIxN  
J \G8 g,@  
N7[i443a  
j:fL_1m  
十. bind Qg4qjX](?  
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。 gTs5xDvJ  
先来分析一下一段例子 4sG^ bZ,  
Ldig/:  
*VD-c  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ./[t'dgC  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 4|*_mC  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 2"2b\b}my  
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。 =>ignoeI  
我们来写个简单的。 NB LOcRSh  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: j]kx~  
对于函数对象类的版本: 2vK{Yw   
i)eub`uMy  
template < typename Func > }7UE  
struct functor_trait "y62Wo6m)  
  { SB]|y -su  
typedef typename Func::result_type result_type; ]ul]L R%.  
} ; aP2  
对于无参数函数的版本: |>d5 6  
^[5yff 4  
template < typename Ret > ]"F0"UH,  
struct functor_trait < Ret ( * )() > v k<By R  
  { ;ML21OjgN  
typedef Ret result_type; .( 75.^b2)  
} ; =)'AXtvE  
对于单参数函数的版本: c7sW:Yzil  
T?Hs_u{  
template < typename Ret, typename V1 > Vo%@bj~>  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > <w 8*Ly:L  
  { 6 Rg{^ERf  
typedef Ret result_type; qd(`~a  
} ; <r_ldkZ  
对于双参数函数的版本: _g 3hXsA  
Un7jzAvQ  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > MdCEp1Z  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > :+en8^r%  
  { f%d7?<rw  
typedef Ret result_type; U%"v7G-  
} ; qm8[ ^jO&  
等等。。。 \_0nH`  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy t13wQ t  
ax,%07hJ  
template < typename Func > ^ WidA-  
struct func_return l2._Z Py  
  { mD=x3d  
template < typename T > UoBmS 5  
  struct result_1 S9U`-\L0  
  { MejM(o_kk  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; OZDnU6  
} ; F0])g  
FG'F]f c%  
template < typename T1, typename T2 > ]qvrpI!E!  
  struct result_2 QGn3xM66  
  { 9qIjs$g  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; K+2<{qwh  
} ; ):kDWc  
} ; o[&*vc)  
4f'1g1@$  
'z>|N{-xG  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 FK{Vnj0  
R~PD[.\u  
template < typename Func, typename aPicker > yC(xi"!  
class binder_1 [,yoFm%"  
  { DTH;d-Z  
Func fn; w<*6pP y  
aPicker pk; /X9Kg  
public : Me_.X_  
OXT 5 y)   
template < typename T > -Uh3A\#(  
  struct result_1 ewvFUD'j  
  { p gW BW9\  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; &,JrhMr\  
} ; W0R<^5_  
..)O/g.  
template < typename T1, typename T2 > f#FAi3  
  struct result_2 n&y'Mb PB  
  { >kU$bh.(  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; $oDc  
} ; ?:H4Xd7  
e5W 8YNA  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} W+k SL{0  
#R-l2OO^]  
template < typename T > z.P<)[LUc  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const bbddbRj;  
  { 1P;J%.{  
  return fn(pk(t)); /g(WCKva  
} ps[HvV"  
template < typename T1, typename T2 > t<h[Lb%{T4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {DlQTgP  
  { <$metN~9j  
  return fn(pk(t1, t2)); Y=6569U2  
} `#Z=cq^_  
} ; 9EHhVi  
g3B%}!|  
zZR_&z<  
一目了然不是么? pL 2P .  
最后实现bind @ LPs.e  
h9-^aB$8^  
5 6w6=Is  
template < typename Func, typename aPicker > N hG?@N  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 8vR Q_  
  {  -]n\|U<  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); t}6QU  
} ^__';! e  
N)CM^$(T|  
2个以上参数的bind可以同理实现。 2 8>  
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。 eO%w i.Q  
#$n >+ lc  
十一. phoenix gV~_m  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ^hZZ5(</8P  
w eX%S&#?  
for_each(v.begin(), v.end(), _?~EWT   
( ^`iqa-1  
do_ ^jh c(ZW"  
[ GW{e"b/x  
  cout << _1 <<   " , " -A1@a= q  
] aN UU' [  
.while_( -- _1), 8/gA]I 6=#  
cout << var( " \n " ) )@(IhU )  
) q8 &\;GK|  
); pz4lC=H%o  
:#nfdvqm  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: E>_N|j)9  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 1#tFO  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 n Nu~)X  
那么我们就照着这个思路来实现吧: {gT4Oq__  
BcXPgM!Xqz  
qzk!'J3*r<  
template < typename Cond, typename Actor > "~2SHM@q  
class do_while ?COLjk  
  { zy'e|92aO  
Cond cd; E5iNuJj=f  
Actor act; 1L;3e@G  
public : MxLg8,M  
template < typename T > Dbl3ef  
  struct result_1 +khVi}  
  { GD-L0kw5  
  typedef int result_type; 9z#z9|hj)3  
} ; N++ ;}j  
E%%iVFPX  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} RoFoEp  
.~ O- <P#  
template < typename T > A'6-E{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S\M+*:7  
  { KOhK#t>H@0  
  do awB+B8^s  
    { U%rEW[j  
  act(t); A<}nXHs-  
  } YQ|o0>  
  while (cd(t)); R :*1Y\o(  
  return   0 ; g|Tkl  
} */'j[uj  
} ; FFtB#  
ZHM NG~!  
2`^M OGYk  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().  MFyi#nq  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 U6?3 z  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 `T,^os#6  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 7I/a  
下面就是产生这个functor的类: )">uI\bi  
sa?s[  
.^xQtnq  
template < typename Actor > 0e +Qn&$#4  
class do_while_actor bn:74,GeyK  
  { U<|*V5   
Actor act; mrQT:B\8  
public : ~K@p`CRbV  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} H0\' ,X  
=d BK,/  
template < typename Cond > <:>[24LJ{  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ;  )mH(Hx  
} ; MX"M2>"pT  
bjBXs;zr@\  
':|E$@$W  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 $sFqMy  
最后,是那个do_ 8I~*9MUp  
weMufT  
4axuE]  
class do_while_invoker ]tNB^  
  { ;w;+<Rd  
public : =4uO"o  
template < typename Actor > _"t"orD6  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const |RH^|2:x9Q  
  { ,f~)CXNT?  
  return do_while_actor < Actor > (act); kl|m @Nxp  
} JLGC'mbJ  
} do_; Ip0`R+8  
" 1h~P,  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 5Mp$u756  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 06 an(& a9  
最后来说说怎么处理break和continue Y,m=&U  
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。 m~tv{#Y  
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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