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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda `<"m%>  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 qk(P>q8[  
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, .y5,x\Pq(  
'(&%O8Yi  
%bXtKhg5eJ  
SF ]@|  
  class filler \a^,sV  
  { 1r)kR@!LNG  
public : %WFu<^jm  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} h #Z4pN8T3  
} ; $gle8Z-  
*~$~yM/~3U  
F9q8SA#"  
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: 5 x2Ay=s  
`Kl`VP=c  
8 (jUe  
0"k |H&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); $WQq? 1.9  
v0*N)eqDGd  
*DI)?  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 xom<P+M!|  
QvPD8B  
+0z 7KO%^^  
1[nG}  
二. 战前分析 OU DcY@x~  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 &.i^dO^}  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ?`?T7w|3 y  
w[Gh+L30=5  
jMBiaX`F  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); q(^Q3  
  /* --------------------------------------------- */ 7[v%GoE  
vector < int *> vp( 10 ); RWq{Ff}Hk  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); [Bb utGvj  
/* --------------------------------------------- */ f6<g3Q7Mu  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); T".]m7!  
/* --------------------------------------------- */ /BKe+]dS*  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ("7M b{  
  /* --------------------------------------------- */ Y o0FUj  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); (3vHY`9  
/* --------------------------------------------- */ -#`c5y}P  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); y k161\  
-PB[-CX  
,0$)yZ3*3,  
'$|UwT`s  
看了之后,我们可以思考一些问题: r~[vaQQ6L  
1._1, _2是什么? Zwt;d5U  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 3Q}$fQ&S  
2._1 = 1是在做什么? "GT4s?6O  
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。 =#5D(0Ab  
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。 CCijf]+  
6V9doP]i  
XP[uF ;w  
三. 动工 Zzua17  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ?gGt2O1J  
rk2xKm^w  
z|R,&~:  
s)A<=)w/e  
template < typename T > ajhEL?%D  
class assignment [ Mg8/Oy  
  { qL5I#?OMkU  
T value; =64r:E  
public : EfLO5$?rm  
assignment( const T & v) : value(v) {} %9C@ Xl  
template < typename T2 > ^yviV Y  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } N8cAqr  
} ; #1'\.v  
9V uq,dv  
$V>98M>j  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Qq-"Cg@-/  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment &>WWzikB*  
t5k!W7C  
\h<BDk*  
z"4]5&3A  
  class holder ]-o"}"3Ef  
  { }0 hL~i  
public : >M!xiQX  
template < typename T > vY|^/[x#B  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const S&C1TC  
  { ` >!n  
  return assignment < T > (t); fBtm%f  
} WnFG{S{s  
} ; 73A)lU.  
SZ![%)83  
yj6@7@l>A  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: tqPx$s  
^62|d  
  static holder _1; V+-$ jOh  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 h~U02"$  
C.:=lo B  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Ax3W2s  
而不用手动写一个函数对象。 4Q=ftY<  
jt~Qu-  
t-u|U(n  
jkAAqRR  
四. 问题分析 f"#m=_Xm  
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。 I:(m aMc  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ^_I} x)i*@  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 R`Aj|C z  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 kpwt]]e*  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 \ A1uhHP!  
G |*(8r()  
五. 问题1:一致性 qVjWV$j  
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?| Y-piL8Xc  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 MJ<Jb,D1  
7x]4`#u  
struct holder V=I"-k}RL  
  { X C86-b)E  
  // T&Xl'=/  
  template < typename T > fjo{av~]y  
T &   operator ()( const T & r) const 4Ph0:^i_  
  { 6SJ"Tni8  
  return (T & )r; \u-0v.+|  
} mN `YuR~  
} ; 5/",<1  
Z.L?1V8Q1  
这样的话assignment也必须相应改动: e/_C  
Gz I~TWc+G  
template < typename Left, typename Right > hjZ}C+=O  
class assignment =*BIB5  
  { %OR|^M  
Left l; qM4c]YIaSl  
Right r; <E;pgw!  
public : RT/o$$  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 72W,FU~OD  
template < typename T2 > XKL3RMF9r  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } M`,~ mU  
} ; m8Vdb"0  
_i_Q?w`  
同时,holder的operator=也需要改动: <%}QDO8\i  
x}/,yaWZ  
template < typename T > 2'jOP" G  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const \b V6@#,  
  { `cz2DR-"  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 'z@0  
} })xp%<`  
KT|RF  
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。 vD/NgRBww  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 =.<@`1  
NvE}eA#  
return l(rhs) = r; p?[Tm*r  
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。 +i ?S  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: M$4k;  
?PA$Ur21lw  
template < typename Tp > 7`vEe 'qz  
class constant_t U/ V  
  { 9 Gy  
  const Tp t;  UsGa  
public : %V &n*3  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} +cJy._pi!  
template < typename T > 5*PYT=p}  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const r0t^g9K0  
  { +h^jC9,m~{  
  return t; }<@j'Ok}.  
} (@X~VACT  
} ; uY_SU-v  
Mwb/jTp  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 0tIS Xu-  
下面就可以修改holder的operator=了 6K cD&S/  
lPH%Do>K  
template < typename T > eAUcv`[#p  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ~AY N  
  { -aRU]kIf  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); gK#mPcn^  
} YzosZ! L!<  
K]/4qH$:  
同时也要修改assignment的operator() ERwHLA  
c,so`I3rI  
template < typename T2 > s,bERN7'yO  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } kP#e((f,  
现在代码看起来就很一致了。 @3fn)YQ'  
hLJM%on  
六. 问题2:链式操作 yJuQ8+vgR}  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Yw _+`,W   
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。 !$2Z-!  
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。 XxHx:mi  
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。 AV 8n(  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct aKU*j9A?;Z  
[{4 MR%--  
template < typename T > |+  N5z  
struct result_1 %h1N3\y9i(  
  { I%|>2}-_U  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; dd2[yKC`  
} ; HM>lg`S  
Z*G(5SqUh"  
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: TJE\A)|>g  
I H$0)g;s  
template < typename T > Pxn,Qw*  
struct   ref AM=z`0so  
  { A+@&"  
typedef T & reference;  $R<Me  
} ; {M,,npl  
template < typename T > -}K<ni6  
struct   ref < T &> t1E[uu,V8  
  { BL@:!t  
typedef T & reference; w[P4&?2:  
} ; ;lYHQQd!,  
EpQ8a[<-3  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: &.TTJsKG h  
3D?s L!W  
template < typename T > HF|oBX$_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const oyo(1 >  
  { -i-?.:  
  return l(t) = r(t); h6dPO"  
} TLehdZ>^  
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。 n~VD uKn9  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 NnVnUgx  
6q 2_WX  
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 iQ{G(^sZN  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: YBh'EL}P  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 !!Z?[rj  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 UA|u U5Q  
最后的布局是: ^*fQX1h<  
                Add F5S@I;   
              /   \ 36US5ef  
            Divide   5 ||yzt!n  
            /   \ EJ2yO@5O  
          _1     3 1;VHM'  
似乎一切都解决了?不。 ^pHq66d%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。 1?Z4 K /  
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。 eYx Kp!f  
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: s(W|f|R  
F2X0%te  
template < typename Right > (h:Rh  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Mw9 \EhA  
Right & rt) const o6$4/I  
  { aMTu-hA  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); l&?ii68/  
} :%IoME   
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 $MJm*6h  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 e1P"[|9>R  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 NO :a;  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 U(x]O/m  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 8_N]e'WUh  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? oY, %Iq  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: *?MGMhE  
<_Q1k>  
template < class Action > B5$kHM%p  
class picker : public Action B$Kn1 k  
  { K$d$m <  
public : JfPD}w  
picker( const Action & act) : Action(act) {} c*~]zR>s!  
  // all the operator overloaded 8g7<KKw  
} ; }u1O#L}F5  
i&n'N8D@  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 0 iJue &  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: c%qv9   
,~._}E&9I  
template < typename Right > Q$fmD  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const - |gmQG  
  { YID4w7|  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Tyck/ EO  
} p'om-  
1UQHq@aM  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > yxc=Z0~1  
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。 0Zg%+)iy@  
3'X.}>o   
template < typename T >   struct picker_maker {%C7EAq*  
  { 4!wR_@W^El  
typedef picker < constant_t < T >   > result; e>AE8T  
} ;  E6WA}_  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > vI@%Fg+D  
  { BGfzslK  
typedef picker < T > result; 7sXxq4  
} ; 12+>5BA  
e$pMsw'MJ  
下面总的结构就有了: LlSZr)X  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 x+]\1p  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 Y &K;l_  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 & j+oJasI  
至此链式操作完美实现。 CJ++?hB]X  
uAWM \?  
&>Vfa  
七. 问题3 jkvgoxY  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 !e?.6% %   
,tg0L$qC  
template < typename T1, typename T2 > OiP!vn}k  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r4#o+qE  
  { 'f?$"U JF  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); .AU)*7Gh  
} k|!EDze43?  
L~KM=[cn  
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: 9cj9SB4  
jfqopiSi  
template < typename T1, typename T2 > @qHNE,K  
struct result_2 $ O5UyKI  
  { f1(+ bE%  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 9U%N@Dq`Z  
} ; :*2ud(  
1&U>,;]*  
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? >MvDVPi~+  
这个差事就留给了holder自己。 @#-q^}3  
    XSZ k%_  
'3 ^+{=q  
template < int Order > *C:|X b<9  
class holder; ,xxR\}  
template <> NSDv ;|f  
class holder < 1 > `kJ^zw+  
  { s]JF0584  
public : O7$hYk  
template < typename T > $ <#KA3o\  
  struct result_1 ,9o"43D:a|  
  { u5%7}<nNi  
  typedef T & result; RSfzRnhmr  
} ; |a!fhl+  
template < typename T1, typename T2 > [`):s= FC  
  struct result_2 g'm+/pU)w)  
  { #"5 Dk#@  
  typedef T1 & result; [n$BRk|  
} ; $"H{4 x`-  
template < typename T > ?28N ^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ~7zGI\= P@  
  { k4 [|'Dk?  
  return (T & )r; HZf/CE9T  
} oczN5YSt  
template < typename T1, typename T2 > jWE :ek*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const >M/V oV  
  { "PpN0Rr  
  return (T1 & )r1; XUlS\CH@{  
} Q{lpKe0  
} ; uPl\I6k  
2mGaD\?K  
template <> la+[bm< v  
class holder < 2 > $ . 9V&  
  { z=3\Ab  
public : :H wA 5Z#  
template < typename T > e F3,2DD C  
  struct result_1 HEM9E&rL  
  { ?TKRjgW`@_  
  typedef T & result; ftF@Wq1f  
} ; %Va!\#  
template < typename T1, typename T2 > Yd~X77cv  
  struct result_2 Ls] g  
  { [S>2ASj  
  typedef T2 & result; f__cn^1  
} ;  VN\W]jT  
template < typename T > ~,B5Hc 2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const {*I``T_+  
  {  q;][5  
  return (T & )r; xM&Wgei]10  
} /VN f{p  
template < typename T1, typename T2 > CyXR i}W.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const v63"^%LX  
  { EKsT~SS  
  return (T2 & )r2; 0p}D(m2B  
} ikv Wh<=>H  
} ; =t H:,SH  
GfmI<{da  
U_n9]Z  
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> >。 I ,z3xU  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: KQg]0y d  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: P<a)25be/  
:i. {  
return l(i, j) = r(i, j); ^Uf]Q$uCjE  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) V#S9H!hm$  
hUp.tK:X7o  
  return ( int & )i; z;|A(*Y  
  return ( int & )j; Pu*6"}#~  
最后执行i = j; v{ 0=  
可见,参数被正确的选择了。 {^7Hgg  
&)AVzN+*h  
Vt".%d/`7  
; Q3n  
t>`a sL  
八. 中期总结 %)/P^9I6  
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: }}\vV}s  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 8T!+ZQAz  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 x:7b/ j-  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor hPUYyjXPB  
LXC9I/j/  
2ZG5<"DQ"  
"AnC?c9?-^  
4,CXJ2  
FtfKe"qw  
九. 简化 MbZJ;,e?  
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。 Vr^n1sgE}r  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 UBaAx21x  
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: ,y 2$cO_>  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。  a1t4Dd  
  +-*/&|^等 K1\a#w  
2. 返回引用。 YkniiB[/  
  =,各种复合赋值等 JGsx_V1t  
3. 返回固定类型。 w[S pw<Z  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) AGQ#$fh>7=  
4. 原样返回。 d4>Z8FF|1B  
  operator, E[@ u 3i8  
5. 返回解引用的类型。 G MX?  
  operator*(单目) @|63K)Xy  
6. 返回地址。 \Zqng  
  operator&(单目) t<z`N-5*  
7. 下表访问返回类型。 gv)P]{%^  
  operator[] )4gJd? 8R  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 pb ~u E  
  operator<<和operator>> 4E]l{"k<  
UEM(@zD]  
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。 rV R1wsaL  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: )z73-M V"  
sk,ox~0R  
template < typename Left > wsIW |@  
struct value_return ;#xmQi'`  
  { "$ Y_UJT7  
template < typename T > [E!oQVY  
  struct result_1 `e}bdj  
  { / ';0H_  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; +*ZO&yJQ^<  
} ; 2ORNi,_I  
]h* c,.  
template < typename T1, typename T2 > x(etb<!jd  
  struct result_2 B$ajK`x&I  
  { Oiz ,w7LRh  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; n>+mL"hs  
} ; Hfw q/Is  
} ; b J=Jg~&  
Ne8Cgp  
iYORu 3  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 2XFU1 AW  
iop2L51eJ  
下面我们来剥离functor中的operator() 5p<ItU$pnL  
首先operator里面的代码全是下面的形式: *.sVr7=j  
v, n$^R  
return l(t) op r(t) %QH)'GJQ  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ;1`fC@rI  
return op l(t) 1crnm J!C  
return op l(t1, t2) -8eoNzut  
return l(t) op +Z7th7W/,  
return l(t1, t2) op e,F1Xi #d  
return l(t)[r(t)] K/tRe/t }  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] o<<xY<  
Z*y`R XE  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: u [m  
单目: return f(l(t), r(t)); A'q#I>j`  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2));  J7=+  
双目: return f(l(t)); -yE/f2PgQ  
return f(l(t1, t2)); <j&DK2u=i  
下面就是f的实现,以operator/为例 jhXkSj  
|uqf:V`z:  
struct meta_divide xC*6vH]?  
  { 'oF%,4 !Y  
template < typename T1, typename T2 > &u /Nf&A  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) u.mJQDTH  
  { qUjmB sB  
  return t1 / t2; zm]aU`j  
} LQtj~c>X-|  
} ; !lf|7  
e\Y*F  
这个工作可以让宏来做: _d"b;4l  
N}pw74=1  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ *of3:w  
template < typename T1, typename T2 > \ q*F{/N **  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; gZLP\_CL  
以后可以直接用 .q `Hjmg<  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ZAv,*5&<  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数  Fy`(BF\  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) Gnfd;. (.  
}\HN&@  
^aH \7J@Y  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 \hBG<nH{0  
|+iws8xK?  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > V n*  
class unary_op : public Rettype cW i}V  
  { pQshUm"_  
    Left l; 99:C"`E{  
public : AWP"b?^G|  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 2.%.Z_k)  
9[G[$c  
template < typename T > a^`rtvT  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Tav*+  
      { k Mu8"Az  
      return FuncType::execute(l(t)); JBJhG<J  
    } ft$RSb#  
/lo2y?CS*  
    template < typename T1, typename T2 > ^:#D0[  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (vb SM}P  
      { 2 dAB-d:k  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); S-k8jm  
    } \De{9v  
} ; oW<5|FaN  
95YL]3V  
byT h/H  
同样还可以申明一个binary_op KO]T<R h<  
l y(>8F  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > T;,cN7>>O  
class binary_op : public Rettype ]`kmjn  
  { S4G^z}{_  
    Left l; XzIl`eH  
Right r; Qk,I^1w?7  
public : B5X(ykaX~  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Cq%IE^g<  
.7l&1C)i  
template < typename T > BZR:OtR^  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const NdzSz]q}  
      { !4^C #{$  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); rNB_W.  
    } K?BOvDW"`  
P/Q!<I  
    template < typename T1, typename T2 > > U%gctIg  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const . koYHq  
      { xO&eRy?%  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); >AcrG]  
    } LUqB&,a}  
} ; eD*A )  
P@9t;dZN  
%`&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 4A_[PM  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 m+lvl  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) hFH*B~*:#  
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。 cVv;Jn  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 8 0Gn%1A9  
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。。。 0l-Ef 1  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 @te!Jgu{  
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) ?XA2&  
下面是修改过的unary_op oxz OA  
cd$m25CxC  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 2oNk 93D  
class unary_op 0@H|n^Md#  
  { !V i@1E  
Left l; F.w 5S!5Q  
  |MFF7z{%  
public : (2:/8\_P  
;#oie< Vit  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} =8; {\  
<gJU?$  
template < typename T > @U3Vc|  
  struct result_1 N6 (  
  { DDPxmuNG  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 4KH45|; 3  
} ; ?<(m 5Al7  
}Ub6eXf(2  
template < typename T1, typename T2 > @8;W\L$~1  
  struct result_2 ENGg ~D  
  { .pN`;*7`  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; @+ BrgZv`  
} ; $`z)~6'  
~~SwCXZ+b^  
template < typename T1, typename T2 > UG'9*(*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const m6',SY9T  
  { .)<(Oj|4  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); p' +  
} 4*e0 hWp  
\hM|(*DL  
template < typename T > ZE2$I^DY-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S%yd5<%_  
  { ]K/DY Do-  
  return OpClass::execute(lt(t)); ($}`R xj1@  
} " e}3:U5n  
= Wu *+paQ  
} ; /)4I|"}R0I  
6bBB/yd  
) *,5"CO  
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 ^sVX)%  
好啦,现在才真正完美了。 j{Txl\D>  
现在在picker里面就可以这么添加了: j4;0|zx-i  
s;64N'HH  
template < typename Right > }w1~K'ck}>  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const _ B 5gR  
  { D?0zhU  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); D,g1<:<  
} <j5NFJ9  
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。 w Axrc+  
/6h(6 *JI  
,;(PwJe  
&9"-`-[e:  
yb/%?DNQT  
十. bind 8`fjF/  
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。 :@!ic<p  
先来分析一下一段例子 e{v=MxO=S  
k31I ysh  
cdG |m[  
int foo( int x, int y) { return x - y;} aMvI?y {  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 7?kIVP1r  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 W~p/,HcM  
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。 FDv+*sZ  
我们来写个简单的。 m/qbRk68s  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Ns[ym>x#2  
对于函数对象类的版本: 6+KHQFb&N  
q7-L53.x  
template < typename Func > K!]1oy'V  
struct functor_trait >+ 4huRb  
  { v0ES;  
typedef typename Func::result_type result_type; ^>N]H>0'S  
} ; EB_NK  
对于无参数函数的版本: y(=#WlK }  
hweaGL t0  
template < typename Ret > 0#YX=vjX7  
struct functor_trait < Ret ( * )() > & _g TD  
  { 1s{^X -  
typedef Ret result_type; E)9yH\$6  
} ; 3RR_fmMT)  
对于单参数函数的版本: `QUy;%+  
^=^z1M 2P  
template < typename Ret, typename V1 > }Iz7l{al   
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > H_ez'yy  
  { acw4B5]  
typedef Ret result_type; \C`~S7jC  
} ; ?x0pe4^If  
对于双参数函数的版本:  aKd+CO:  
V2<?ol  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 7zv1 wb  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > H=\!2XS  
  { S>0nx ^P  
typedef Ret result_type; %O<%UmR  
} ; Kmdlf,[3d  
等等。。。 A?oXqb  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy k~|-gf FP  
]Bm>-*@0N  
template < typename Func > F|HJH"2*&q  
struct func_return 2AVa(  
  { &V<W>Y>|l*  
template < typename T > vc]cNz:mQ  
  struct result_1 \AC|?/sH  
  { 8l"O(B'#Z  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 4 8{vE3JY  
} ; -dO'~all  
#%FN>v3e  
template < typename T1, typename T2 > vi)%$~  
  struct result_2 )Y8",Ig  
  { snt(IJQ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; q,3;m[cA  
} ; QERU5|.wc  
} ; _HA$ j2  
+~ #U7xgq/  
,o7hk{fR*  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 62>zt2=  
(?*BB3b`  
template < typename Func, typename aPicker > 8p!*?RRme[  
class binder_1 "z*:'8;E  
  { QQpP#F|w  
Func fn; .Xdj(_&  
aPicker pk; 8V-\e?&^  
public : :EtMH(  
+]@Az.E  
template < typename T > (LtkA|:  
  struct result_1 0gn@h/F2%  
  { YUdxG/~'  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; &VBd~4|p  
} ; CZEW-PIhj  
V >,Z-&.%  
template < typename T1, typename T2 > ;_:Ool,  
  struct result_2 !tHt,eJy  
  { ^MmC$U^n  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 0~& "  
} ; 60Z]M+8y8  
{FI\~ q  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} b%t+,0s|  
F.)!3YE  
template < typename T > 7rHS^8'H&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ofW+_DKB?l  
  { @:x"]!1  
  return fn(pk(t)); B/"2.,  
} PVa o  
template < typename T1, typename T2 > r Db>&s3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qXXGF_Q  
  { gNx+>h`AF  
  return fn(pk(t1, t2)); 4 UAvw  
} T!Sj<,r+j  
} ; -s$<Op{s  
%TrF0{NR90  
nB5Am^bP  
一目了然不是么? P=H+ #  
最后实现bind (P==VZQg  
V8O.3fo`[`  
Q;nAPS  
template < typename Func, typename aPicker > Gowp <9 F  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) &2EBk=X  
  { Pj7gGf6v  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); W>spz~w%j  
} uG>nV  
@<_`2eW'/R  
2个以上参数的bind可以同理实现。 w5]l1}rl  
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。 s>z2  k  
/f1'm@8;  
十一. phoenix #Nte^E4  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: fY2wDD  
OYf{?-QD  
for_each(v.begin(), v.end(), #  nfI%  
( }gsO&g"8  
do_ ;^l_i4A  
[ ;Mj002.\G  
  cout << _1 <<   " , " {@M14)-x>_  
] 6T^lS^  
.while_( -- _1), JZ`L%  
cout << var( " \n " ) "7?js $  
) Rq7p29w  
); Nm8w/Q5D`  
/~}_hO$S  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: FsCwF&/q  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor =LZ>s u  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 *kaJ*Ti-/  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Sb^ b)q"  
L2U x9_S  
~HP LV  
template < typename Cond, typename Actor > v`)m">e*w  
class do_while FU@uH U5fd  
  { ~4s-S3YzaM  
Cond cd; '\*A"8;h  
Actor act; s!h5hwBY  
public : fkW(Dt,  
template < typename T > "2h5m4  
  struct result_1 b*9e1/]  
  { .]Ybp2`"U  
  typedef int result_type; MOV =n75  
} ; jA2ofC  
?;8M^a/  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} !b%,'fy)  
i=Kvz4h  
template < typename T > a!.!2a&t  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Y}/jR6hK  
  { -fM1$/]  
  do C MqM;1  
    { silp<13HN  
  act(t); 3@X|Gs'_S  
  } x_ySf!ih  
  while (cd(t)); #D:RhqjK  
  return   0 ; yGV{^?yoP  
} 2nx8iA  
} ; a97Csxf;7  
5 TET<f6R  
&9h  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). }9Q f#&o  
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。 3^H/LWx`{]  
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。 *'^:S#=  
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。 u.&|CF-  
下面就是产生这个functor的类: [Ye5Y?  
rHo6iJj  
Lnx2xoNk  
template < typename Actor > ZW2s[p r  
class do_while_actor Fs9W>*(  
  { ^HoJ.oC/  
Actor act; 8a!2zwUBV  
public : c V(H<"I  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} jQIV2TY[  
h~.V[o7=  
template < typename Cond > %((cFQ9  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; HtS#_y%(  
} ; T;%+]:w<  
[R$liN99z;  
s|p(KWo2U  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 x[a'(5PwY  
最后,是那个do_ DUPmq!A  
`0[fLEm  
a~ F u  
class do_while_invoker rX)o3>q^?  
  { $WM8tF?H  
public : 6<Be#Y]b  
template < typename Actor > Y/!0Q6<[2Y  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const nO%<;-=u\  
  { wtUG^hV #_  
  return do_while_actor < Actor > (act); ^zkd{ov  
} /^8t'Jjd,  
} do_; `ITDTZ J  
&,Uc>L%m  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 9`E-dr9  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 L7[X|zmy*x  
最后来说说怎么处理break和continue 7~ILRj5Nq  
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。 Q,O]x#  
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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