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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ?E,-P!&R  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 3&I3ViAH  
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, Q;ZV`D/FA  
e7y,zcbv  
SQ*%d.1  
c'XSs  
  class filler xU2i&il^!  
  { Jz4;7/  
public : odDVdVx0  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 8>G5VhCm~o  
} ; ex#-,;T  
<`WDNi$Y  
l9]nrT1Hy  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: V$w bmz  
g:.LCF  
-'}#j\  
_>a`dp.19  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); yRi5t{!V  
mo9(2@~<  
@HTs.4  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 *Kpw@4G   
*ZV3]ig2$  
.AQTUd(_  
/3.;sS]B  
二. 战前分析 He$v '87]  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 )Y&B63]B  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 RD0*]4>]  
} @ [!%hE  
AQtOTT$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 2kOaKH[(q  
  /* --------------------------------------------- */  k{'<J(Hb  
vector < int *> vp( 10 ); OJ7 Uh_;/  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); L8Q/!+K  
/* --------------------------------------------- */  c_,pd  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); d04gmc&*  
/* --------------------------------------------- */ zJh!Q**  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); $WE=u9m  
  /* --------------------------------------------- */ r oPC ^Q  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); qW*k|;S  
/* --------------------------------------------- */ >Hmho'  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); me F.  
y<~(}xsHh  
X40JCQx{+  
H]*B5Jv~  
看了之后,我们可以思考一些问题: fLeHn,*,"  
1._1, _2是什么? q,_E HPc  
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。 N?8nlrDQ  
2._1 = 1是在做什么? bl^pMt1fv  
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。 'K}2m  
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。 EiP N44(  
]T(qk  
oCLM'\  
三. 动工 E:O/=cT  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: e\O625  
ADM!4L(s4}  
P8H2v_)X&  
l: kW|  
template < typename T > B qINU  
class assignment w11L@t[5W8  
  { O>I%O^  
T value; +3M1^:  
public : ?v-!`J>EF#  
assignment( const T & v) : value(v) {} 1FG"Ak}D  
template < typename T2 >  $C,` ^n'  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } \rT>&o .i  
} ; c,]fw2  
s0CDp"uJY  
Z%b1B<u$  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ]ncK M?'O  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment U6o]7j&6  
1vAJ(O{-  
J0YNzC4  
JaR!9GVN7  
  class holder 1D2RhM%  
  { uKTYb#E7  
public : nEP3B '+  
template < typename T > DjiI*HLNR  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const E(z|LS*3  
  { 4/_! F'j  
  return assignment < T > (t); 6JeAXj1g+  
} qVO,sKQ{  
} ; BlM(Q/z  
U ]B-B+-  
arS@l<79  
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: 5E 9R+N  
X)= m4\R  
  static holder _1; pc QkJ F  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 jwuSne  
{9) HB:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); IL uQf-  
而不用手动写一个函数对象。 DGw*BN%`  
}IdkXAB.  
* bhb=~  
fN21[Jv3  
四. 问题分析 c>! ^\  
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)f!AuN=  
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。 !aJ6Uf%R  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 rmFcSolt,f  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 0-uVmlk=/  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 \IEuu^  
|oePB<N  
五. 问题1:一致性 \@T;/Pj{[  
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?| g $^Yv4  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 )cL`$h4DD  
8A/rkoht*  
struct holder P)hGe3  
  { " YOl6n  
  // H(O|y2   
  template < typename T > 0QW;=@)d  
T &   operator ()( const T & r) const ($8!r|g5#  
  { 4Me3{!HJz  
  return (T & )r; d+5v[x~'  
} $" =3e]<  
} ; ka{!' ^  
Mhb~wDQl  
这样的话assignment也必须相应改动: E8t{[N6d  
<xrya _R?  
template < typename Left, typename Right > s;[=B  
class assignment X`-o0HG  
  { L)S V?FBx  
Left l; g706*o)h  
Right r; g5x>}@ONq7  
public : <(xro/  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 'F:Tv[qx  
template < typename T2 > T[g(S0dz  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } B5R7geC  
} ; ?%D nIl>  
~fzuz'"^  
同时,holder的operator=也需要改动: TN08 ,:k  
<^W5UU#Pg  
template < typename T > y@AUSh;  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const [By|3 bI  
  { L. S/Mv  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); o{l]n*  
} mtw{7 E  
IJ:JH=8  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 V@EyU/VJ  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 5yj6MaqJ  
.ezZ+@LI+#  
return l(rhs) = r; _fHj8- s/  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ;E!] /oY<  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ~jz51[{v  
~EvGNnTL  
template < typename Tp > 9Sa6v?sRor  
class constant_t xK5~9StP  
  { 7xO~v23oe  
  const Tp t; )YZx]6\l)  
public : ^ ]+vtk  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} wS >S\,LV  
template < typename T > [L ' >  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const "5EL+z3v  
  { 6?JvvS5  
  return t; q]s_hWWv  
} t\v~ A0  
} ; *<h)q)HS  
~~m(CJ4S  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 =8"xQ>D62  
下面就可以修改holder的operator=了 r029E-  
0< }BSv  
template < typename T > m}>Q#IVZ  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const A>RK3{7  
  { fhC|=0XB  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 8KKhD$  
} k 6i&NG6  
QR<<O  
同时也要修改assignment的operator() glBS|b$\:  
R:f ,g2  
template < typename T2 > m9-=Y{&/  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } kP^=  
现在代码看起来就很一致了。 O3#eQs  
Q]$pg5O  
六. 问题2:链式操作 &;<'AF  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 QHnC(b  
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。 j6L(U~%  
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。 PR,8c  
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。 %J9+`uSl  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct .S* sGauM  
aB`jFp-  
template < typename T > 1S yG  
struct result_1  NfmHa  
  { /bo`@ !-#  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; g8" H{u  
} ; n?9FJOqi  
d'b9.ki\  
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: Az:A,;~+,!  
8q:# '  
template < typename T > :sA UV79M  
struct   ref ["<'fq;PJ  
  { M)H*$!x}>  
typedef T & reference; lnF{5zc  
} ; LyL(~Jc|  
template < typename T > ktp<o.f[  
struct   ref < T &> 8PWEQ<ev7>  
  { HK%W7i/k@  
typedef T & reference; g0-rQA  
} ; )l`VE_(|  
0ZZ Wj%  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 2@I0p\a  
J6<O|ng::  
template < typename T > /Ba/gq0j  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const *>xCX  
  { 6` Aw!&{  
  return l(t) = r(t); 1jaK N*  
} cIP%t pTW.  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 +*aC \4w  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 e{ *yV#Wl  
;<nJBZB9u  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 @Qp#Tg<'  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Gi*_ &  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Hxleh><c-  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 K6|R ;r5e{  
最后的布局是: JU)k+:\a  
                Add z*9 ke  
              /   \ Zq5~M bldh  
            Divide   5 9\0$YY%  
            /   \ T8yMaC  
          _1     3 io@f5E+?  
似乎一切都解决了?不。 tk>J mcTw  
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。 M|{NC`fa  
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。 wyXQP+9G  
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: @ rF|WT  
:H+8E5  
template < typename Right > t6lwKK  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const #&%>kfeJ)<  
Right & rt) const i?7 ?I  
  { C;.,+(G  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); <;Tr   
} Z#YNL-x  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 R dNL f  
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。 |IS$Om  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 (%"9LYv  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 IFhS(3 YK[  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 c@J@*.q]   
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? ~@#a*="  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: +d(|Jid  
h Vui.]  
template < class Action > !(Y,2{  
class picker : public Action G.PRPl  
  { 'K#ndCGJ$  
public : :\y' ?d- Q  
picker( const Action & act) : Action(act) {} @[Q`k=h$  
  // all the operator overloaded ydAiH*>  
} ; `PSjk F(  
2<n@%'OQp  
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。 aPQxpK?  
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: 9[sOh<W  
u(\O@5a  
template < typename Right > -Zp BYX5e_  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const !SIk9~rJ  
  { uL^`uI#I  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 7!\zo mx  
} |=MhI5gsx  
vo%"(!  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > -:OJX#j  
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。 FZLx.3k4  
c] t@3m  
template < typename T >   struct picker_maker h_SkX@"/-  
  { Qkhor-f0  
typedef picker < constant_t < T >   > result; $48 Z>ij?f  
} ; D3%2O`9  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 1Kd6tnX  
  { TBRG D l  
typedef picker < T > result; P+wpX  
} ; =|8hG*D8  
-Tn%O|#K  
下面总的结构就有了: +T8MQ[(4  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 EdkIT|c{  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 z,4 D'F&  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 (.VS&Kv#U  
至此链式操作完美实现。 ou- uZ"$,c  
}}D32T VN  
wm_rU]  
七. 问题3 [m%]C  
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。 y*6/VSRkt4  
iRbe$v&N  
template < typename T1, typename T2 > *>1^q9M  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0/9]T Ic  
  { x":o*(rSQ  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); "Mhn?PTq  
} Z!7xRy  
8/&4l,M5  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: >?rMMR+A  
6U.|0mG[  
template < typename T1, typename T2 > v+8Ybq  
struct result_2 K1Uq` TJ  
  { L(sT/  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 5t"FNL <(M  
} ; Iy&,1CI"]  
WqF$-rBJG^  
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? =0!j"z=  
这个差事就留给了holder自己。 RZ;s_16GQ  
    Poa&htxe1  
py+\e" s  
template < int Order > S(?A3 H  
class holder; [[zN Aq)"  
template <> _SJ:|I  
class holder < 1 > zn7)>cQ905  
  {  bI8uw|c  
public : ,isjiy J  
template < typename T > S#$Kmm |  
  struct result_1 T~(Sc'8  
  { m}\QGtJ6  
  typedef T & result; aWJj@',_  
} ; p:z~>ca  
template < typename T1, typename T2 > i7e6lC  
  struct result_2 Y#tur`N  
  { y&-QLX L  
  typedef T1 & result; nosD1sS.K8  
} ; \C h01LR"  
template < typename T > 2E[7RBFY+\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ^gZ,A]  
  { d7 H*F  
  return (T & )r; ^|]Dg &N.  
} ~x#TfeU]  
template < typename T1, typename T2 > x3Y)l1gh  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const d Rnf  
  { O#^H.B  
  return (T1 & )r1; d]" 4aS  
} 0GXY2+p}S  
} ; .V?[<}OJn  
8/BMFRJ  
template <> )1KyUQ\e  
class holder < 2 > qq]Iy=  
  { X<P <-e9  
public : x|(pmqIH+  
template < typename T > \ "$$c  
  struct result_1 )<:TpMdUk  
  { .\glNH1d  
  typedef T & result; T9H*]LxK  
} ; L/V^#$  
template < typename T1, typename T2 > });Rjg  
  struct result_2 jWv'`c  
  { Np/\ }J&IF  
  typedef T2 & result; $[n:IDa*@1  
} ; T?t/[iuHrj  
template < typename T > S!.&#sc  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const d%"XsbO  
  { LzNfMvh  
  return (T & )r; ;ryNfP%  
} !NkCki"W  
template < typename T1, typename T2 > 5$D"uAp<V  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const d#H9jg15e  
  { PD-&(ka.  
  return (T2 & )r2; v/.'st2%  
} f,KB BBbG  
} ; cN8Fn4gq  
HdJ g  
%BP>,E/w  
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> >。 k[;)/LfhS  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: <\u3p3"[4  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: IrqM_OjC  
oDz|%N2s|  
return l(i, j) = r(i, j); E)gD"^rex  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) R=lw}jH[Z  
;*M@LP{*L  
  return ( int & )i; "J1A9|  
  return ( int & )j; ?<TJ}("/  
最后执行i = j; 49$<:{~  
可见,参数被正确的选择了。 7upko9d/  
]HuB%G|t1V  
_9 ]:0bDUo  
Y \-W`  
~\jP+[>M'  
八. 中期总结 V0>X2&.A  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: >8>!wi9U  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ,=P&{38\q  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 =GPXuo  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 3k`Q]O=OU  
LV^^Bd8Ct  
v$|~ g'6  
3SP";3+  
:*M?RL@j  
m-vn5OX  
九. 简化 K)7T]z`  
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。 jtP*C_Scv/  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 :ZV |8xI  
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: ^w60AqR8  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ,PTM'O@aU#  
  +-*/&|^等 * 9^8NY]  
2. 返回引用。 s)a-ky(  
  =,各种复合赋值等 A'DFY {  
3. 返回固定类型。 I)Xf4F S@  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ]P0%S@]  
4. 原样返回。 &v{#yzM  
  operator, #1DEZ4]jjY  
5. 返回解引用的类型。 vW1^  
  operator*(单目) Y 3BJ@sqz  
6. 返回地址。  $3^M-w  
  operator&(单目) \yr9j$  
7. 下表访问返回类型。 p%I'd^}.!  
  operator[] i6'=]f'{  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 /Sw~<B!8N  
  operator<<和operator>> EAGvP&~P  
hv|a8=U!R  
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。 = :gKh  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: QnWE;zN[7A  
5H0qMt P  
template < typename Left > @:C)^f"  
struct value_return :> 0ywg  
  { pAE (i7  
template < typename T > yV(#z2|  
  struct result_1 79v+ze  
  { SK}sf9gTv  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; tOiz tYu  
} ; .SD-6GVD  
.\R9tt}  
template < typename T1, typename T2 > mWT+15\5r(  
  struct result_2 o5o myMN  
  { P%aqY~yF3  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; xsZG(Tz  
} ; >Ku4Il+36  
} ; :?6HG_9X  
~)U50. CH  
&Hb%Q! ^Kb  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait "lh4Vg\7n  
J:@gmo`M;V  
下面我们来剥离functor中的operator() )D+BvJ Y"  
首先operator里面的代码全是下面的形式: $ZM'dIk?  
#n>U7j9`O  
return l(t) op r(t) .G{cx=;  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 3K &637  
return op l(t) W{F)YyR{.  
return op l(t1, t2) dy&G~F28  
return l(t) op ,hn#DJ)  
return l(t1, t2) op sgfqIe1  
return l(t)[r(t)] %R0 Wq4}  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Hd~g\  
_J1\c~ke"  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: tvI<Why\p  
单目: return f(l(t), r(t)); jJ#D`iog5  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); g0B] ;Y>(  
双目: return f(l(t)); s2O()u-  
return f(l(t1, t2)); ip-X r|Bq  
下面就是f的实现,以operator/为例 |a{; <a  
Kb%Y%j  
struct meta_divide =X R~I  
  { MB)<@.A0  
template < typename T1, typename T2 > )U %`7(bN  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) wL0[Slf}  
  { {`!6w>w0  
  return t1 / t2; \3JCFor/  
} 1 /M^7Vb.  
} ; Tb i?AJa}  
YV.' L  
这个工作可以让宏来做: *yhA8fJ  
Z@zo~*o  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ v"k ? e  
template < typename T1, typename T2 > \ ^*ZaqMA  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; :uCwWv   
以后可以直接用 EO!,rB7I  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) t2d sYU/  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 sX1DbEjj[o  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) UIAazDyC  
vbid>$%  
XoKgs,y4  
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 qO>UN[Y  
Y#F.{ i  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ;M~,S^U  
class unary_op : public Rettype Nf] ?hfJ  
  { ;fNCbyg4 I  
    Left l; $s7U |F,I  
public : >Scyc-n  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 0AO^d[v  
/8l-@P. o  
template < typename T > +=($mcw#[  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const F$t]JM  
      { k4q":}M  
      return FuncType::execute(l(t)); @[r[l#4yUi  
    } rI$NNk'A  
>?^oxB"<Gc  
    template < typename T1, typename T2 > 5M5Bm[X  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |S8$NI2  
      { :!aLa}`@  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ;%n'k  
    } ~@'wqGTp  
} ; +xYu@r%R  
YS|Dw'%g /  
$Tbsre\MJ  
同样还可以申明一个binary_op Ow;thNN  
S^%3Vf}  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 8eB,$;i  
class binary_op : public Rettype EE"8s7ZF  
  { l[E^nh>  
    Left l; h .Qk{v  
Right r; 7!J-/#!  
public : Jqxd92 bI  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} "1a;);S=*)  
|ke0G  
template < typename T > -64l f-<  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /9_%NR[  
      { l#[Z$+!09  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); (HRj0,/^  
    } beO Mln+R  
&PC6C<<f  
    template < typename T1, typename T2 > >w.;A%|N  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (G|!{  
      { ](JrEg$K  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 6_`Bo%  
    } y.Z_\@  
} ; #zsaQg, B  
nD5wN~[J  
@rGY9%E  
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 &2W"4SE]6  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 V?EX`2S  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) mu\1hKq;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。 f-M:ap(O  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! $OZ= L  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 gAqK/9;  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 63E6nW M  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) Z^'~iU-?  
下面是修改过的unary_op 94B%_  
i:YX_+n  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > yEWm.;&3=  
class unary_op }#7l-@{<  
  { GFFwk4n1  
Left l; 7^i7U-A<A  
  'HW l_M  
public : cX9o'e:C  
Tx} Nr^   
unary_op( const Left & l) : l(l) {} JMB#KzvN[  
XZ%[;[  
template < typename T > icb)JZ1K  
  struct result_1 4M&$wi  
  { a#]V|1*O  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; $ W7}Igx#  
} ; j sPavY  
i8?oe%9l  
template < typename T1, typename T2 > [!)HWgx  
  struct result_2 aL:|Dr3SX  
  { D?dBm  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Cf(WO-F^  
} ; 1 iox0  
3@" :&  
template < typename T1, typename T2 > AUD) =a>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @XJ7ff&  
  { n$2oM5<  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); WK$\#>T  
} 3VLwY!2:  
?kR1T0lKkE  
template < typename T > NFTv4$5d  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const rXW.F'=K6  
  { 4w+AOWjd  
  return OpClass::execute(lt(t)); aV$kxzEc  
} kl]V_ 7[  
,ciX *F"  
} ; ?t%{2a<X  
s~{rC{9X  
<eXGtD  
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 bse`Xfg  
好啦,现在才真正完美了。 [;wJM|Z J0  
现在在picker里面就可以这么添加了: kTH"" h{  
b>ZAkz)U+  
template < typename Right > V.{HMeE4  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ;i[JCNiS\  
  { 2-@)'6"n  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Z5xQ -T`  
} 'd2 :a2C]  
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。 <TVJ9l  
+.~K=.O)  
_>vH%FY  
@RPQ 1da  
BI%^7\HZ  
十. bind {#kCqjWG  
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。 \0 ~?i6o  
先来分析一下一段例子 ?wHhBh-Q  
85!]N F  
[y8(v ~H  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 3: GwX4yW  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 CzG[S\{+  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 d0B`5#4  
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。 bit|L7*14  
我们来写个简单的。 /Pe xtj<  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: E0I/]0  
对于函数对象类的版本: _]@u)$  
$,K@xq5  
template < typename Func > rG?5z"  
struct functor_trait q;#AlquY@  
  { ;SE*En  
typedef typename Func::result_type result_type; qh.F}9o  
} ; 'o)Y!VYnJF  
对于无参数函数的版本: 1?BLL;[a8  
-r,v3n  
template < typename Ret > [s$x"Ex  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ?;oJ=.T  
  { `xx.,;S  
typedef Ret result_type; pnuo;rs  
} ; ~qZ6I)?  
对于单参数函数的版本: $e+4Kt ,  
u D(C jHM>  
template < typename Ret, typename V1 > .nZKy't   
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 0UJ6> Rj  
  { yf&_l^!  
typedef Ret result_type; f?:=@35  
} ; /ckk qk"  
对于双参数函数的版本: rGQD+ d  
>TglX t+  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Gx$m"Jeq\  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > d;<'28A  
  { Pm6U:RL  
typedef Ret result_type; R +@|#!  
} ; MhA4C 8  
等等。。。 vLxaZWr  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 5/Qu5/  
+F q_w  
template < typename Func > rrz([2E2  
struct func_return l7uTk5  
  { @k{q[6c2 n  
template < typename T > 9n is8  
  struct result_1 7 q!==P=  
  { a& 0g0n6  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; -ysNo4#e&  
} ; H ~3.F  
L{VnsY V  
template < typename T1, typename T2 > EC5 = 2w<  
  struct result_2 XY{N"S8  
  { e|:\Ps`8  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; }j2;B 8j  
} ; >d`GNE  
} ; t]0DT_iE  
Y2tVq})!  
QuEX|h,F  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 C9?mxa*z  
6O,k! y>  
template < typename Func, typename aPicker > #w%-IhP  
class binder_1 va_u4  
  { /ojx$Um  
Func fn; qCI7)L`  
aPicker pk; eCR^$z=c  
public : r+m.! +  
{St-  
template < typename T > YvN]7tcb  
  struct result_1 I4%kYp]  
  { C) R hld  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; y;CX )!8  
} ; pYzop4  
FRR05%K  
template < typename T1, typename T2 > u=Ik&^v Wq  
  struct result_2 ,\iXZ5"R  
  { E9mu:T  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; h2x9LPLBxT  
} ; m5 sW68  
 ?;v\wx  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ?o.d FKUe  
tz2=l.1  
template < typename T > #8M?y*<I  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;<m*ASM.3  
  { i$%Bo/Y   
  return fn(pk(t)); lCUYE"o  
}  !AJkd.  
template < typename T1, typename T2 > NA2={RB;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qJT/4 8lf_  
  { fQC{Lc S  
  return fn(pk(t1, t2)); 0ZwXuq  
} k L6s49  
} ; /d}"s.3p  
jZ-s6r2=  
q/zU'7%@  
一目了然不是么? *]HnFP  
最后实现bind i,^3aZwJ'  
6\I^]\YO  
Lu6g`O:['  
template < typename Func, typename aPicker > ?e6>dNw  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) e`b#,=  
  { rxX4Cw]\"y  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); hsrf2Xw[  
} ^?H|RAp  
$m#^0%  
2个以上参数的bind可以同理实现。 dq.U#Rhrx  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 .B<Bqr@?8  
+@^);b6  
十一. phoenix l 3p :}A  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 3s?u05_  
tnnGM,"ol  
for_each(v.begin(), v.end(), o$</At  
( jr0j0$BF  
do_ d2Q*1Q@u  
[ 8cOft ;|qB  
  cout << _1 <<   " , " L~t< 0\r  
] 5C1EdQ4S0  
.while_( -- _1), (o IGp  
cout << var( " \n " ) _rB,N#{2R=  
) -->0e{y  
); CnL=s6XD'  
PlH~um[J  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: CR'%=N04^  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor HdxP:s.T  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ou-UR5  
那么我们就照着这个思路来实现吧: l90"1I A  
C^L xuUW  
g|]HS4y  
template < typename Cond, typename Actor > \Aro Sy9  
class do_while K [DpH&  
  { t?G6|3  
Cond cd; 2lsUCQI;  
Actor act; Gu~*ZKyJ  
public : sq`Xz 8u  
template < typename T > zsJ# CDm  
  struct result_1 p" >*WQ   
  { f/O6~I&g  
  typedef int result_type; Dj96t5R  
} ; )%Fwfb  
lvWwr!w  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} an"~n`g  
NCkI[d]B@  
template < typename T > ISNL='%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wxvi)|)  
  { PhC3F4  
  do :CE4< {V  
    { ?MRY*[$  
  act(t); p}JOiiHa  
  } I<940PZ  
  while (cd(t)); 7C7.}U  
  return   0 ; At:8+S<?A  
} ?'P}ZC8P  
} ; <r: AJ;  
B%;MGb o  
c$V5E t  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). wUCxa>h'  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 q5R| ^uf  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 }?9&xVh?\  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ZEI,9`t!  
下面就是产生这个functor的类: Ll|_Wd.K,  
`?Q p>t  
(|^m9v0:  
template < typename Actor > b&F9<XLqq  
class do_while_actor CfU|]<  
  { 0mSP  
Actor act;  .fl r  
public : O,B\|pd2  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} QnVr)4"  
l@B9}Icq  
template < typename Cond > V,_m>$Mo  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ) 6)bI.BY  
} ; pjFO0h_Y  
vv ,4n&D  
;_(f(8BO   
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 +>q#eUS)  
最后,是那个do_ :_R:>n9 p  
Os"('@jd>  
2DCQ5XewYe  
class do_while_invoker PoF3fy%.  
  { <R$ 2x_  
public : N;|^C{uz  
template < typename Actor > 3{3@>8{w  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const gY~r{  
  { GjhTF|  
  return do_while_actor < Actor > (act); !CYC7HeF  
} 0MHiW=  
} do_; Ax=HDW}  
>lRZvf-i  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? G7CeWfS  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ls@]%pz.1d  
最后来说说怎么处理break和continue R p&J!hlA  
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。 U7s$';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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