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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda kmM1)- v  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 :J-@+_J  
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, <h2WM (n  
 = uZ[  
nJ#uz:(w,  
~ jb6  
  class filler #]i*u1  
  { 3u7N/OQ(  
public : &,xN$  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} h#?L6<*tm  
} ; Us'm9 J  
rS>JzbWa  
kScq#<Y&  
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: #J]u3*T n|  
]&1Kz 2/  
3~\mP\/4v  
ZD] ^Y}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); EZz Ox(g  
"_JGe#=  
aE6 I|6W?  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 =yiRB?  
2JZf@x+}  
;}{%|UAsx  
<jT6|2'  
二. 战前分析 K*Zf^g m  
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。 #CoJ S[t  
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 %^m6Q!  
2H_|Attoi  
>[=q9k  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); NIeT.!  
  /* --------------------------------------------- */ 5 fjeBfy  
vector < int *> vp( 10 ); ja}_u}:  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 4;_{*U-  
/* --------------------------------------------- */  /E/J<  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); T9\wkb.  
/* --------------------------------------------- */ \X5{>nNh  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); @CU3V+  
  /* --------------------------------------------- */ _niXl&C  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); -:`$8/A|  
/* --------------------------------------------- */ pq7G[  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); q4<3 O"c1  
kJqgY|  
C)`k{(-{  
n4+l, ~  
看了之后,我们可以思考一些问题: /c~z(wv  
1._1, _2是什么? ]'=]=o~4  
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。 u~\u8X3  
2._1 = 1是在做什么? S1&mY'c  
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。 dJM)~Ay-  
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。 wp`a:QZ8N  
["4h%{.  
3(G}IWPq<  
三. 动工 xSZgQF~  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ^ElUU?rX  
LY[XPV]t  
4df)?/  
pw*<tXH!  
template < typename T > V} Y %9V  
class assignment 7y:%^sl  
  { [f}YXQ0N)  
T value; n1 `D:XrE  
public : W~E%Eq3  
assignment( const T & v) : value(v) {} QWv+J a  
template < typename T2 > i ~fkjn  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ('pNAn!]  
} ; ~isrE;N1|  
k/YEUC5  
T>s~bIzL*e  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 :l8n)O3  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 5\}A8Ng  
-! Hn,93  
L6Ykv/V  
HDZB)'I  
  class holder abkl)X>k  
  { W"+*%x  
public : _eM\ /(v[  
template < typename T > vFL Qq,?Nh  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const uyMxBc%6  
  { qc\]~]H]r  
  return assignment < T > (t); cS/\&%7u  
} x2 /\%!mt  
} ; a}ogNx  
XRCiv  
%4Cs c  
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: %KK6}d #  
 {A]"/AC  
  static holder _1; .5'M^  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 3JM0 m (  
MW8GM}Ho[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 6=s!~  
而不用手动写一个函数对象。 ]#;;)K}>  
>&3M #s(w  
T1jAY^^I  
#L5H-6nz  
四. 问题分析 R!b<Sg  
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。 Yo3my>N&g  
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。 Cqy84!Z<  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ms8de>A|H  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 C-lv=FJEk/  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 &p=Uus  
QNn\wz_)  
五. 问题1:一致性 /"?yB$s  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| _0ki19rs  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Z .VIb|  
p/L|;c  
struct holder UXwnE@`F  
  { mH2XwA|  
  // Tt #4dm-  
  template < typename T > OAO|HH  
T &   operator ()( const T & r) const /]m5HW(P7K  
  { S0\QZ/je  
  return (T & )r; V/"UDof  
} Ya{$:90(4  
} ; b HRH2Ss  
  4Ra  
这样的话assignment也必须相应改动: Lg Xc}3  
TeaP\a  
template < typename Left, typename Right > p A7&  
class assignment ZN#mu]jC?  
  { cO%-Av~P  
Left l; "/[xak!g  
Right r; N|-M|1w96  
public : n4,b?-E>(  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Uo?g@D  
template < typename T2 > !qk+>6~A,  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } I WKq_Zjkz  
} ; wm~35cF(  
TG 9 a1q  
同时,holder的operator=也需要改动: 4\ R2\  
z5`AJrj%  
template < typename T > b>SG5EqU@  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const TtTp ,If  
  { 5<ZE.'O  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); &{E1w<uv  
} koDIxj'%X  
@-=0T!/  
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。 1"tyxAo\  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ?D ?_D,"C  
c-1,((p  
return l(rhs) = r; ieuq9ah#  
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。 oS3'q\  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 1) 7n (  
-P#PyZEH&I  
template < typename Tp > *YH5kX  
class constant_t art L  
  { L kYcAY$w  
  const Tp t; Ug(;\*yg  
public : &$$KC?!w  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} U4;r.#qw,  
template < typename T > APY^A6^:j  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const %gUf  
  { HZ%2WM  
  return t; MiHa'90{K  
} %L(;}sJ.  
} ; Kz>bfq7  
0?c2=Y   
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 WOBLgM,|  
下面就可以修改holder的operator=了 &%eWCe+ +  
@GTkS!86  
template < typename T > +I~`Ob  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Lv;% z  
  { b)ytm=7ha  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Y$JGpeq8w  
} 4z6i{n-k  
_v=S4A#tF  
同时也要修改assignment的operator() xAJ N(8?  
9~3;upWu!  
template < typename T2 > v *'anw&Z  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } aia`mO]  
现在代码看起来就很一致了。 /`6Y-8e2  
-DAkVFsN  
六. 问题2:链式操作 xib?XzxGo  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 !@>_5p>q*  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 Vx'82CIC  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 b;Nm$`2  
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。 U-^qVlw  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct  vVvx g0  
_{Z!$q6,  
template < typename T > >}~\*Y\8@  
struct result_1 !fX&i6  
  { b$@vJ7V!  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; /wAx#[c[  
} ; Nk JOD3>U  
 9t$#!2z  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: *Wbs{>&No  
[d"]AF[#  
template < typename T > oVZI ([O  
struct   ref XotiKCk|Aq  
  { T'i^yd }*v  
typedef T & reference; /;5U-<qf  
} ; y5@#le M  
template < typename T > hHA!.u4&  
struct   ref < T &> stxei 6  
  {  6chcpP0  
typedef T & reference; h2S!<  
} ; 3{:AG,G  
Y5mQY5u|  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: jpwR\"UJ  
UTWchh  
template < typename T > Tumv0=q4wd  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const "mk@p=d  
  { DtEvt+h  
  return l(t) = r(t); ]u5B]ZQnA  
} *sJT\J$D[  
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。 gWk?g^KJL  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 0Y>5&  
pseN!7+or  
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 Fal##6B  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: {UeS_O>(  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 lIhP\:;S&  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 g49G7sk  
最后的布局是: !l6Ez_'  
                Add W( 4Mvd  
              /   \ y -6{>P/  
            Divide   5 k2 _i;v  
            /   \ cePe0\\  
          _1     3 6 4,('+  
似乎一切都解决了?不。 ;OMR5KAz  
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。 @GVONluyU`  
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。 cy-o@U"s8  
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: &u`]Zn   
Ei HQ&u*  
template < typename Right > #zf,%IYF  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 2`'g 9R  
Right & rt) const ~:krJ[=  
  { u+7S/9q8  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); REg&[e+%  
} n[K LY!  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 bmzY^ %a  
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。 IgIM8"N  
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。 .IU\wN  
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。 PtTL tiE~  
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。 }/bxe0px  
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? 1a gNwFd~  
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: FG:t2ea  
yR3pK 0Y(?  
template < class Action > mOC<a7#  
class picker : public Action (-D^_*f  
  { F$sDmk#  
public : JW},7Ox  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ?S<`*O +  
  // all the operator overloaded XN^l*Q?3n  
} ; 56?RFnZ&j  
%f?Z/Wn  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 fsjCu!  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: y9Q #%a8V  
g:fkM{"{  
template < typename Right > !AXt6z cZ  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const b!<\#[ A4  
  { drQI@sPp  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); .fgVzDR|+  
} >~;= j~  
r!<)CT}D  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > diWi0@  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 OZR{+YrB^  
( 5 BZZ  
template < typename T >   struct picker_maker L9$`zc  
  { [xdi.6 %  
typedef picker < constant_t < T >   > result; |}o6N5)  
} ; cx ~XG  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 8w$q4fg0  
  { j4:Xel/  
typedef picker < T > result; 60R]Q  
} ; q4T98s2J  
4KX\'K  
下面总的结构就有了: 4aiI&,  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 L O;?#e7  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ElA(1o|9I  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ES)@iM?5  
至此链式操作完美实现。 bo-L|R&O  
n_{az{~  
`aDVN_h{6  
七. 问题3 +QEP:#qZw  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 ]]NTvr  
vD^Uod1  
template < typename T1, typename T2 > "-Yj~  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const yNhRh>l  
  { e-Z ul.m  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); @R_ON"h  
} f+lPQIB  
iN9G`qF3!Q  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: gtnu/ Q  
(DkfLadB  
template < typename T1, typename T2 > w|1O-k`  
struct result_2 Mi} .  
  { n%6ba77  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 4-?zW  
} ; ^kK% 8 u  
OH13@k  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? fXe$Ug|5a  
这个差事就留给了holder自己。 #}lWM%9Dy  
    <Gna}ALkg  
z22:O"UHa  
template < int Order > (]` rri*^  
class holder; -%dBZW\u2  
template <> a%2K,.J  
class holder < 1 > s o7.$]aV  
  { t,u;"%go  
public : qfX26<q  
template < typename T > "QvTn=  
  struct result_1 N F,<^ u  
  { CiV^bYi  
  typedef T & result; @R Jr ~y0  
} ; r=/$}l4  
template < typename T1, typename T2 > iS< ^MD  
  struct result_2 Q*hXFayx  
  { "Hk7s+%  
  typedef T1 & result; SZUo RWx  
} ; / E!N:g<  
template < typename T > 7h.fT`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const J@OK"%12  
  { Us.k,  
  return (T & )r; *c>B-Fo/D  
} nkzH}F=<  
template < typename T1, typename T2 > Q ZC\%X8j  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const n1x"B>3  
  { ]_j= { 0%  
  return (T1 & )r1; DkSs^ym  
} Vg(M ^2L  
} ; Iw^Q>MrT  
k=cDPu -  
template <> pqTaN=R8  
class holder < 2 > R9  Y@I  
  { ];'7~",Y  
public : z8XWp[K  
template < typename T > /I((A /ks  
  struct result_1 yp[,WZt  
  { .%!^L#g  
  typedef T & result; TT no  
} ; kE:{#>[Uz  
template < typename T1, typename T2 > OIIA^QyV  
  struct result_2 J0imWluhQ  
  { tH~>uOZW  
  typedef T2 & result; 4bcd=a;  
} ; ?E<9H/  
template < typename T > \8g= Ix  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const eL<jA9cJ9  
  { ]57yorc`  
  return (T & )r; 0gG r/78   
} ;XQ27,K&  
template < typename T1, typename T2 > !zsrORF{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const {  '402  
  { @j"6f|d  
  return (T2 & )r2; `(ik2#B`}  
} T2n3g|4  
} ; S>)[n]f  
%WC ^aKfY  
#hP>IU  
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> >。 &F:.OVzX  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 2C1NDrS;}  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: %P{3c~?DH  
3 /PvH E{R  
return l(i, j) = r(i, j); ` Z/ MQ  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) e0#t  
 fZ&' _  
  return ( int & )i; ^KnK \  
  return ( int & )j; BOh^oQh  
最后执行i = j; B[q"o I`  
可见,参数被正确的选择了。 @qYT/V*/  
a6Joa&`dv  
)\j dF-s  
!!ma]pB,  
[9B1%W  
八. 中期总结 0OQ*V~>f  
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: 2% /Kf}+  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 6`vW4]zu  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 m;A[ 2 6X  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor L^zh|MEyzk  
hsT&c|  
}dHdy{$  
MTN*{ug2:  
JypP[yQ  
bdLi _k  
九. 简化 6(BgnH8oc  
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。 ^}{x).  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 #@xB ?u-0q  
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: G%, RD}D  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 z [ 'G"yCi  
  +-*/&|^等 $PI9vyS  
2. 返回引用。 YRCs&tgs  
  =,各种复合赋值等 + ~5P7dh6  
3. 返回固定类型。 n I&p.i6  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ,tcUJ}l  
4. 原样返回。 89;@#9  
  operator, 6Ol9P56j  
5. 返回解引用的类型。 H9PnJr8 \  
  operator*(单目) 1q@R04i  
6. 返回地址。 X:I2wJDs\  
  operator&(单目)  jr_z ?  
7. 下表访问返回类型。 .Zj`_5C  
  operator[] pkae91  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 A)V*faD  
  operator<<和operator>> 01n132k  
Aq*?Q/pV  
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。 :enR8MS  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: <9piKtb|L  
lSW'qgh  
template < typename Left > IM7<z,*oF  
struct value_return z#ki# o  
  { *z)gSX  
template < typename T > ,[t? $Cy ;  
  struct result_1 c{_JPy  
  { \@WVeFr  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; dS3\P5D.*c  
} ; 1+WVh7gF  
i>]PW|]  
template < typename T1, typename T2 > `}KxzD  
  struct result_2 w/ (c}%v}=  
  { '"\'<>Be  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; eBs.RR ]O  
} ; 7s#8-i  
} ; =JgR c7  
R ZQH#+*t}  
80_w_i+  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait * 4Ldh}S!  
16Jq*hKU  
下面我们来剥离functor中的operator() 5lJL[{  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ^/#G,MxNy  
-{k8^o7$  
return l(t) op r(t) 83SK<V6  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) IQ~qiFCf  
return op l(t) 9#@s(s  
return op l(t1, t2) Ie!&FQe2q  
return l(t) op `=P_ed%&'  
return l(t1, t2) op Mmu#hb|W  
return l(t)[r(t)] H$C*&p  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] lFnYQab  
lTP#6zqfv  
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: ~F@n `!c  
单目: return f(l(t), r(t)); .pQ5lK(R  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); cS7\,/4S  
双目: return f(l(t)); kj[box N  
return f(l(t1, t2)); WV.hQX9P  
下面就是f的实现,以operator/为例 $/D?Vw:]  
NytTyk)  
struct meta_divide ^@O 7d1&y  
  { )!\6 "{  
template < typename T1, typename T2 > YCh`V[0  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) zMu9A|  
  { v-d"dC`  
  return t1 / t2; SFd_k9  
} c8"Qmy  
} ; mV`R'*1UC  
H"8B4~*7H  
这个工作可以让宏来做: tEvDAI} 5  
oJr+RO  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ xxvt<J  
template < typename T1, typename T2 > \ 4S ~kNp$  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; A1-,b.Ni  
以后可以直接用 \ *[Ht!y  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) T@U,<[,   
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 BJWlx*U]  
(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。。。) 9!Q ZuZY  
(k #xF"yI  
t^"8M6BqC;  
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 v$Fz^<Na  
T`fT[BaY  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > #jg-q|nd  
class unary_op : public Rettype bUm%#a  
  { jaodcT0  
    Left l; IRx% L?  
public : " WQ6[;&V  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ]zaTX?F:  
IiqqdU]  
template < typename T > ,o%by5j"^N  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const V~j^   
      { OxGfLeP.R!  
      return FuncType::execute(l(t)); 1L4-;HYJm  
    } 1b3k|s4   
>_ZEQC  
    template < typename T1, typename T2 > p03I&d@w>  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;Y;r%DJ  
      { I <D7 Jj  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); vLHn4>J,R  
    } qS @3:R  
} ; tm.60udbo  
{{Ox%Zm  
mu{C>w_Rz  
同样还可以申明一个binary_op (~N?kh:  
{c9 f v H  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > #J&3Zds  
class binary_op : public Rettype 5tpC$4m  
  { 2I_ yUt-  
    Left l; 'hU5]}=  
Right r; )~=8Ssu  
public : ~nU9j"$  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} -o%? ]S  
r YKGX?y  
template < typename T > zY:3*DiM  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f;BY%$  
      { [(x*!,=  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 4h|*r !  
    } g]: [^p  
hQ<7k'V  
    template < typename T1, typename T2 > =bC'>qw}  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /7#e  
      { T^|k`  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); AaA!U!B  
    } "NLuAB. P  
} ; Hq:: F?  
o}:x-Y  
fm-m?=  
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 IxCesh  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 d-1D:Hs?  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Z3{1`"\<K  
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。 XJeWhk3R9  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ptT-{vG  
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。。。 02t({>`  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 4;Ucas6  
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) E|c(#P{  
下面是修改过的unary_op 1k4\zVgi  
/i>n1>~yn  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ;hDk gp  
class unary_op uxD3+Q  
  { Gh=I2GSo  
Left l;  Jk(V ]  
  /Z:NoTGn  
public : KF+r25uy[+  
aUEr& $  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} fub04x)  
<DR|r  
template < typename T > *Igb3 xK%  
  struct result_1 XyN " Jr  
  { $+GDPYm'  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; u*2?Gky  
} ; zO"De~[9  
v(yJGEf0  
template < typename T1, typename T2 > Wjl2S+Cc  
  struct result_2 Dch\k<Te  
  { o0`']-)*2  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; bI:W4y>I=  
} ; /g+-{+sx  
U$gR}8\e  
template < typename T1, typename T2 > $aJ6i7C,j}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 85G-`T  
  { <<?32r~  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ?ld&}|W~  
} 6 ScB:8M  
GB Yy^wjU  
template < typename T > ph5{i2U0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N`efLOMl]  
  { 1!.-/  
  return OpClass::execute(lt(t)); d"Zu10  
} 1qNO$M  
N gF7$@S  
} ;  "LB MYZ  
2)\->$Q(H  
xAd@.^  
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 J/e]  
好啦,现在才真正完美了。 Wx]Xa]-  
现在在picker里面就可以这么添加了:  ]Pe>T&  
[yN+(^ i  
template < typename Right > ./XX  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const SZe55mK`  
  { ;@qS#7SRB  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); >Vt2@Ee  
} rz_W]/G-P  
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。 *t| !xO  
gC2}?nq*  
3E;@.jD  
8Y`g$2SZ^8  
.kU^)H" l  
十. bind $|g1 _;(G  
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。 ~) _Nh  
先来分析一下一段例子 lj}3TbM  
b/a\{  
/lUfxc4  
int foo( int x, int y) { return x - y;} F|> 3gW  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 nktGO  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 3ArHaAv{y  
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。 FulFEnSV  
我们来写个简单的。 A{q%sp:3~  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ,o n]Fts  
对于函数对象类的版本: W{'hn&vU  
R]%"YQ V  
template < typename Func > 'u v=D  
struct functor_trait d*s*AV  
  { EP@u4F  
typedef typename Func::result_type result_type; ![K\)7iKo  
} ; JS ^Cc  
对于无参数函数的版本: QG?!XWz  
_[&V9 Jt  
template < typename Ret > N,qo/At}R[  
struct functor_trait < Ret ( * )() > }_KzF~  
  { m0;j1-t  
typedef Ret result_type; Lp:VU-S  
} ; 8WQ#)  
对于单参数函数的版本: #[9UCX^=  
lfDd%.:q4S  
template < typename Ret, typename V1 > _1E c54D  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > F_:zR,P%#  
  { X,VI5$  
typedef Ret result_type; nm#23@uZ4K  
} ; WRu(F54Sk  
对于双参数函数的版本: bgBvzV&'8  
QD!NV*  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 9dA+#;?  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > <rgK}&q  
  { p*lP9[7  
typedef Ret result_type; \u`P(fI!K%  
} ; 69r%b7#  
等等。。。 =5Db^  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy !Q|a R  
-&7? !<f  
template < typename Func > UAXp;W`  
struct func_return 0>CG2SRn  
  { [ K/l;Zd  
template < typename T > cJ$jU{}  
  struct result_1 9*s8%pL  
  { | CFG<]  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; y%%VJ}'X!  
} ; >gzM-d  
n(Nu  
template < typename T1, typename T2 > :1qLRr  
  struct result_2 K!CVS7  
  { 5B:"$vC{=  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; QEqYqAGzu|  
} ; Mu`_^gG  
} ; TM6wjHFm  
/~'C!so[v  
x`7Le&4f  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 K>.}>)0  
MV$E_@pg  
template < typename Func, typename aPicker > :a)RMp+^0  
class binder_1 j%` C  
  { @uyQH c,V  
Func fn; &q|vvF<G  
aPicker pk; W[J2>`k9  
public : 0-uj0"r`  
aB~k8]q.  
template < typename T >  m,+PYq  
  struct result_1 =I'iD0eR  
  { I>.pkf<V  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Td|,3 n  
} ; BEb?jRMjLg  
Xxh^4vKjX  
template < typename T1, typename T2 > 2H$](k?   
  struct result_2 ru`7iqcz  
  { DDmC3  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; mr}o0@5av  
} ; 0cB]:*W  
.?NfV%vv  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} vT{(7m!Ra  
p9i7<X2&  
template < typename T > no-";{c  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )R `d x  
  { 83vZRQw  
  return fn(pk(t)); .CEC g*f  
} I_f%%N%  
template < typename T1, typename T2 > Zex~ $r  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const o0No"8DnjH  
  { l,Q`;v5|  
  return fn(pk(t1, t2)); 31^/9lb  
} fIpS P@$<  
} ; +arh/pd_I  
 j7_,V?5z  
YkFLNCg4}  
一目了然不是么? > )Qq^?U  
最后实现bind 66>X$nx(z  
_)vX_gCi  
KF *F  
template < typename Func, typename aPicker > NaoOgZ?  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) _`=qc/-0  
  { V#,|#2otZ  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Ma?uB8o+~  
} Z*3RI5)dx  
W!ug^2"  
2个以上参数的bind可以同理实现。 gLt6u|0q  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 hO> q|+mC  
Bkq4V$D_  
十一. phoenix oNXYBeu+  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: $G0e1)D  
%9zpPr WF  
for_each(v.begin(), v.end(), YYI0iM>  
( >,zU=I?9Y  
do_ uu]C;wl  
[ k2->Z);X  
  cout << _1 <<   " , " uYs45 G  
] ,DHH5sDCn  
.while_( -- _1), (&*Bl\YoX  
cout << var( " \n " ) bh8GP]*E|  
) ]GRVU  
); hs+)a%A3G  
;/Y#ph[  
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: T@vE@D  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor j# c@dze  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 _0naqa!JyH  
那么我们就照着这个思路来实现吧: aC9iNm8w  
3?aM\z;  
'Sd+CXS  
template < typename Cond, typename Actor > h{HpI 0q4  
class do_while k:/Z6TLk3  
  { h;E.y   
Cond cd; 76[ qFz  
Actor act; o}waJN`yI  
public : 6&E[hvu  
template < typename T > 5![ILa_  
  struct result_1 -|#/KKF  
  { JK{2 hr_a  
  typedef int result_type; ,eOZv=:  
} ; z4J\BB  
cJm},  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} (`Y;U(n  
!2B~.!&   
template < typename T > K ..Pn 17t  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const e"EGqn&!  
  { 'Eia=@  
  do JUGq\b&m  
    { oVUsI,8  
  act(t); qe1>UfY  
  } NV{= tAR  
  while (cd(t)); Vx[Q=raS  
  return   0 ; Z< C39s  
} 8=f+`e  
} ; }3 ~*/30V  
yhK9rcJq6}  
B[&l<*O-y  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). yIpgZ0:h  
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。 #Sy~t{4  
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。 GdScYAC   
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。 _{LmJ?!  
下面就是产生这个functor的类: 7]5+%[Dg!  
es69P)  
pIm ]WNX(  
template < typename Actor > 'Q7t5v@FF  
class do_while_actor ~ c~j  
  { P-^-~/>n  
Actor act; 9-A@2&J1  
public : /HqD4GDoug  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} [D?xd/G  
%PR,TWe  
template < typename Cond > e7Gb7c~  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 9*"K+t:  
} ; Q.8^F  
tg%<@U`7=  
| Cfo(]>G  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 S._h->5f  
最后,是那个do_ HF&d HD2f  
i)'u!V  
(Ze\<Y#cv  
class do_while_invoker `"~X1;  
  { Zia6m[^Q  
public : ex|)3|J  
template < typename Actor > a(JtGjTf&  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const v+C D{Tc  
  { ~d3BVKP5  
  return do_while_actor < Actor > (act); e \kR/<L  
} ](ztb)  
} do_; 4Im}!q5;:<  
)OlYz!#?  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? H?ue!5R#L  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 (a,`Y.  
最后来说说怎么处理break和continue Xn!=/<TIVz  
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。 &$qIJvMiK  
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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