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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda P|4E1O  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 UD2<!a'T  
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, e@=[+iJc  
o%%x'uC  
i4n b#  
Oq,.Kz  
  class filler sjI[Vq  
  { s;s-6%p  
public : |WU`p  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} nn L$m_K~  
} ; tR* W-%  
_]UDmn[C  
9*;isMkq<  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: ;jU-<  
6 ]PM!6  
m5w9l"U]H  
Nf'dT;s.N  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); (D m"e`  
^70.g?(f[  
I`W-RWZ  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 g[au-.:  
yvWzc uL#  
0DB<hpC:5  
\'+{X(]  
二. 战前分析 i @9 Qb  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 f WjS)  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 `qDz=,)WP  
P9"D[uz  
#)A?PO2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Kn#xY3W6  
  /* --------------------------------------------- */ CS5jJi"pD3  
vector < int *> vp( 10 ); {]\uR-a(o  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); N~5WA3xd  
/* --------------------------------------------- */ HwW[M[qA  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); s.;KVy,=Bu  
/* --------------------------------------------- */ G^rh*cb K  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); l~4e2xoT  
  /* --------------------------------------------- */ /;nO<X:XV  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 2${,%8"0s  
/* --------------------------------------------- */ m0\"C-Bk  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); S~rVRC"<xo  
aC yb-P  
.;Utkf'I  
Z#Zzi5<  
看了之后,我们可以思考一些问题: 7lDaok  
1._1, _2是什么? )SL@ >Cij  
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。 ~|Ih JzDt  
2._1 = 1是在做什么? CESe}^)n  
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。 +z(,A  
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。 |:=b9kv  
2x`xyR_Q.R  
-{8Q= N  
三. 动工 pm W6~%}*  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: _X%6+0M  
I0l.KiBm  
xeYySM=  
I "Q9W|J_&  
template < typename T > ;/";d]j  
class assignment /cL9 ?k;o  
  { FJjF*2 .  
T value; h`EH~W0:z  
public : S?nNZW\6[  
assignment( const T & v) : value(v) {} L\:YbS~]  
template < typename T2 > ^mgI%_?1  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } U.pr} hq  
} ; @0UwI%.  
2>MP:yY;K  
Eo { 1y  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 XuFm4DEJ  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment }U?gKlLg  
j |'# 5H`  
@%G'U&R{  
cB|Cy{%  
  class holder hDB`t $  
  { 7:VEM;[d  
public : LTYu xZ  
template < typename T > D)*_{   
assignment < T >   operator = ( const T & t) const F`;TU"pDf  
  { \9>g;qPg}  
  return assignment < T > (t); _yxe2[TD  
} J"D&q  
} ; nXM9Px!  
b#Fk>j  
Q_dXRBv=n  
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: !8  wid&  
SA`J.4yn  
  static holder _1; } `>J6y9  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ,WO%L~db  
S& ,Ju%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); =p,4=wo{  
而不用手动写一个函数对象。 =0s`4Y"+  
*%Nns',  
f#;ubfi"z  
L_ Xn,  
四. 问题分析 $LxG>db  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 GFQG(7G9  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ~51kiQW  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。  EbBv}9g  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 xS H6n  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ,<Grd5em.  
PUQ_w  
五. 问题1:一致性 =#.8$oa^  
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?| %)<oX9E  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 OUlxeo/  
_o&,  
struct holder P;L)1 g  
  { uHUvntr  
  // j#LV7@H.e?  
  template < typename T > D y`W5_xSz  
T &   operator ()( const T & r) const B7Ki @)  
  { ]|C_`,ux  
  return (T & )r; 1*!c X  
} dr,B\.|jC  
} ; @wYQLZ  
P EX26==  
这样的话assignment也必须相应改动: _q$0lqq~u  
%2@ Tj}xa  
template < typename Left, typename Right > |z!q r}i  
class assignment S|{Yvyp  
  { {UX"Epd);n  
Left l; F1?CqN M  
Right r; A=v lC?&Z  
public : j{Yt70Wv  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} jpYw#]Q  
template < typename T2 > fH#F"^ A  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } g)Vq5en*   
} ; "%.|n|  
=RW* %8C  
同时,holder的operator=也需要改动: wc6 E- rB  
q7O,I`KaJ  
template < typename T > 0%h [0jGj  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ; d, JN  
  { #[k~RYS3  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); o ;[C(OS  
} YiIddQ  
sW]yuu!/  
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。 D+ah ok  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 h"VpQhi  
dAYI DE  
return l(rhs) = r; 'WKu0Yi^'  
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。 "B|nhd  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: mC*W2#1pF  
S F&M (=w<  
template < typename Tp > p<of<YU)  
class constant_t L?3VyBE  
  { l]a^"4L4`o  
  const Tp t; V9+xL 1U#  
public : =Q/w%8G  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} CbTf"pl  
template < typename T > 4 o3)*  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 6T^N!3p_  
  { oJlN.Q#u&  
  return t; BpQ;w,sefq  
} pX>ua5Z  
} ; ]iz_w`I\  
q=P f^Xp  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 o :.~X  
下面就可以修改holder的operator=了 [5]R?bQ0q{  
FX7Cjo#=R  
template < typename T > S_(&UeTC  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const |Q5H9<*  
  { L0X&03e=e:  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); *fxep08B  
} F`YFo)W  
lEO?kn.:z  
同时也要修改assignment的operator() S2koXg(  
vbr~<JT=  
template < typename T2 >  'P@=/  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ~hS .\h  
现在代码看起来就很一致了。 K:}h\ In  
vqrBRlZ  
六. 问题2:链式操作 M*g2VyZ  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 u~#%P&3 _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。 i:l80 GK  
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。 ]h #WkcXQ  
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。 ox(*  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct pu\b`3C(  
#D!$~ h&i  
template < typename T > 06PhrPVa!\  
struct result_1 ?,WUJH?^  
  { DWF >b  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ::p-9F  
} ; &tlR~?$e*  
,DE(5iDS  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 'b LP ~  
Eem 2qKj  
template < typename T > I x( 6  
struct   ref ,$HHaoo g  
  { -(6eVI  
typedef T & reference; fdd~e52f  
} ; NY~ dM\  
template < typename T > w0#% AK  
struct   ref < T &> 6tOP}X  
  { "AT&!t[J  
typedef T & reference; y.jS{r".  
} ; QH& %mr.S  
qsI{ b<n  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 8&?^XcJ*x  
^bF}_CSE  
template < typename T > z VnIr<!8_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const S/a/1 n$ U  
  { c}YJqhk0J  
  return l(t) = r(t); 3wV86tH%  
} ^it4z gx@  
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。 =fY lzZh  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 n(Qj||:  
S{o@QVbl  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 .?A'6  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ^/G?QR  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 lTn;3'  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 5fU!'ajaN7  
最后的布局是: )URwIe{  
                Add g+:$X- r  
              /   \ #N; $  
            Divide   5 ;_x2 Ymw  
            /   \ t$aVe"uM  
          _1     3 6!*K/2:O  
似乎一切都解决了?不。 OMl8 a B9  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 0 9tikj1  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 !$xzA X,  
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: 1Pu ,:Jt  
O\%j56Bf  
template < typename Right > $Xf~# uH  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const X>2? `8M  
Right & rt) const 4\v~HFsv  
  { &u&2D$K,tp  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);  }K?F7cD  
} `hzd|GmX  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 2K Pqu:lv  
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。 'zE: fLo  
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。 6KVV z/  
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。 ki#y&{v9Be  
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。 K/DH / r  
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? #U\$@4D  
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: t/A:k  
,bxz]S1W  
template < class Action > I`lDWL  
class picker : public Action [S%J*sz~  
  { HP#ki!'  
public : M\I_{Q?_  
picker( const Action & act) : Action(act) {} fH&zR#T7U4  
  // all the operator overloaded e!6eZ)l  
} ; ubD#I{~J  
OO$|9`a  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 ACgt" M.3F  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: dZF8 R  
\Ph]*%  
template < typename Right > D^$]>-^  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const S=4R5igrC  
  { gEE9/\>%-  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ,dOMW+{  
} u]R$]&<  
T{ok +$w2  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > av$  
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。 nz>K{(  
) 9xX  
template < typename T >   struct picker_maker " l.!Ed  
  { f7.m=lbe  
typedef picker < constant_t < T >   > result; P7'M],!9w  
} ; >)4.$#H  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > )4PB<[u  
  { Q Qi@>v|d  
typedef picker < T > result; V w7WK  
} ;  70{RDj6{  
@#A!w;bz  
下面总的结构就有了: f]c <9Q>*  
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。 UB a-  
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。 bZu$0IG  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 L,6MF,vx  
至此链式操作完美实现。 6I"C~&dt  
ad9EG#mD#  
f:S}h-AL&  
七. 问题3 Trpgx  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 )x)gHY8;  
xwi!:PAf,o  
template < typename T1, typename T2 > R<>tDwsZGa  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const z[*zuo  
  { vpi l$Uq  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); & wOE\TCL  
} ;e2Ij  
TKd6MZhT  
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: 'g2vX&=$A  
s_TD4~ $  
template < typename T1, typename T2 > XYMxG:  
struct result_2 (N7O+3+G  
  { $:(z}sYQ7  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; >C:If0S4X  
} ; EPv%LX_j  
p x0Sy|  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? Nvhy3  
这个差事就留给了holder自己。 =88t*dH(,"  
    g(nK$,c  
j|k @MfA  
template < int Order > f'i6QMk\&  
class holder; +3)[> {~1Z  
template <> QsM*wT&aa  
class holder < 1 > IEc>.J|T&  
  { 4aA9\\hfGY  
public : moaodmt]x  
template < typename T > Wy8,<K{  
  struct result_1 1c / X  
  { p+vh[+yp  
  typedef T & result; C>NQ-w^  
} ; RN vQ  
template < typename T1, typename T2 > D@:"f?K>  
  struct result_2 j!7Qw 8  
  { ZRPE-l_3:  
  typedef T1 & result; F'rt>YvF  
} ; .8:+MW/  
template < typename T > wW^Zb  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const YQ+^  
  { loBtd%wY  
  return (T & )r; O <>#>[  
} vkuc8 li  
template < typename T1, typename T2 > m!0N"AjA  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const b#A(*a_gN  
  { Qne0kB5m  
  return (T1 & )r1; IyOpju)?  
} IKo;9|2U  
} ; h mds(lv7  
SYeE) mI  
template <> `2,a(Sk#  
class holder < 2 > LZ4xfB (  
  { 8'\~%xw  
public : 5=Suj*s{D#  
template < typename T > }s(C^0x  
  struct result_1 8ZW?|-i  
  { zWb -pF|  
  typedef T & result; F(;jM(  
} ; qfa}3k8et  
template < typename T1, typename T2 > /h7.oD8CU  
  struct result_2 P2t_T'R}  
  { E0<)oQ0Xa>  
  typedef T2 & result; "ee'2O  
} ; aLYLd/ KV  
template < typename T > S*xhX1yUi  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const X>{p}vtvf>  
  { R5gado  
  return (T & )r; xG8`'SNY  
} 0U%Xm[:  
template < typename T1, typename T2 > |/*pT1(&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const /LF3O~Go  
  { C 0>=x{,v  
  return (T2 & )r2; fx]eDA|$e  
} nc&Jmo7  
} ; HA1]M`&  
O) 1E$#~  
e"~)Utk  
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> >。 gJk[Ja  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: q1w|'V  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ,z[(k"  
t$5jx  
return l(i, j) = r(i, j); 3}j1RYtz  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Za0gs @$  
St2Q7K5s{  
  return ( int & )i; 0E1=W 6UZ  
  return ( int & )j; ~{P:sjsU  
最后执行i = j; vtZ?X';wh  
可见,参数被正确的选择了。 >D~w}z/fk  
1AT'S;`  
pqH4w(;  
"$DldHC  
c|Y!c!9F  
八. 中期总结 R^6Zafp  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: Mi?}S6bp  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 fnWsm4  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 S/fW/W*/}  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor CL1 oAk  
[%?y( q  
2uL9.q  
`s%QeAde  
/ gu3@@h  
!UcOl0"6  
九. 简化 Z%e|*GS{  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 5 q65nF  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 O_AGMW/2+  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: <sc\EK  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 x6%#ws vS  
  +-*/&|^等 "wINBya'M  
2. 返回引用。 L+t[&1cW  
  =,各种复合赋值等 S>#R_H<(  
3. 返回固定类型。 3q?5OL^$  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) )88nMH-  
4. 原样返回。 vhpvO >Q  
  operator, 0bSz4<}  
5. 返回解引用的类型。 :u-.T.zZl  
  operator*(单目) Wcn[gn<  
6. 返回地址。 [ f34a  
  operator&(单目) ^K;hn,R=  
7. 下表访问返回类型。 Pin/qp&Fa8  
  operator[] "{ FoA3g|  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 0;<OYbm3<  
  operator<<和operator>> cgN>3cE  
/PW&$P1.]"  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 K:_($X]  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 6c &Y  
(bvoF5%  
template < typename Left > nB&j   
struct value_return R04J3D|  
  { >0T Za  
template < typename T > @[v8}D  
  struct result_1 @RVOXkVo  
  { Q6x%  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; [O 1|75  
} ; {(Fe7,.S3  
t !~ S9c  
template < typename T1, typename T2 > + Kk@Q  
  struct result_2 u|OtKq  
  { {g_@Tuu  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; .`J:xL%Z  
} ; GO~k '  
} ; gl "_:atW  
" '[hr$h3  
#KE;=$(S  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait @ae>b  
>{t+4p4k.  
下面我们来剥离functor中的operator() qd8pF!u|#  
首先operator里面的代码全是下面的形式: u5F}(+4r  
yC"Zoa6YZ  
return l(t) op r(t) SQE` U  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) TGpSulg7  
return op l(t) W_}/O'l{  
return op l(t1, t2) '\t7jQ  
return l(t) op gQ+9xTd  
return l(t1, t2) op ]nc2/S%  
return l(t)[r(t)] ._,trb>o  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] KTv4< c]  
s#P:6]Ar  
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: sUc iFAb  
单目: return f(l(t), r(t)); km4g}~N</  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 9I kUZW  
双目: return f(l(t)); jCQho-1QN  
return f(l(t1, t2)); K(3&27sGN  
下面就是f的实现,以operator/为例 P^zy;Qs7  
|X3">U +-  
struct meta_divide On%,l  
  { )E-E0Hl>7  
template < typename T1, typename T2 > YxyG\J\|,  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) aDveU)]=1  
  { n_P(k-^U*  
  return t1 / t2; }p{;^B  
} *8UYSA~v  
} ; G=cNzr9  
OoM_q/oI  
这个工作可以让宏来做: c[:Wf<% |  
t:T?7-XIE  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ !g2a|g   
template < typename T1, typename T2 > \ = UUd8,C/  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 4By]vd<;=  
以后可以直接用 @woC8X  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) h>W@U9  
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 >BJ}U_ck  
(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。。。) |D<+X^0'  
GoD ?KC  
4E'|.tt(  
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 "K ?#,_  
n$W"=Z;`  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > X:{WZs"[x  
class unary_op : public Rettype ]1}h8/  
  { ?4sJw:  
    Left l; 1ktHN: ta  
public : qiU5{}  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} :kN5?t=  
d$[8w/5Of  
template < typename T > BSDk9Oc  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1i+FL''  
      { f3t. T=S  
      return FuncType::execute(l(t)); B1+ZFQo  
    } qHJ'1~?q  
m}pL`:e!  
    template < typename T1, typename T2 > f~*K {7  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ttj2b$M,  
      { _[JkJwPTx  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ; 8E;  
    } G_+Ph^  
} ; :'Xr/| s  
S.hC$0vrj  
<I 1y  
同样还可以申明一个binary_op 045\i[l=  
n;qz^HXEJ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > !-RwB@\  
class binary_op : public Rettype !7c'<[+Hm  
  { 5[<F_"x  
    Left l; u G[!w!e  
Right r; *%?d\8d  
public : Mciq-c)  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Y }/c N\  
gVA; `<  
template < typename T > =)*JbwQ   
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .+vd6Uc5a  
      { XNlhu^jh  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 6ZOAmH fs  
    } T<M?PlED  
9gR.RwR X  
    template < typename T1, typename T2 > !o<ICHHH  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u}m.}Mws  
      { :MBS>owR  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); >b43%^yii  
    } n$ dw<y  
} ; ?@3&dk~ni  
zp#:EZ  
B.6`cM^  
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 phS>T  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ]v GgJ<  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) @?d?e+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。 ngLJ@TP-  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! gLx/w\l6  
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。。。 !EM#m@kZ{  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 `*d{PJTv  
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) K%PxA #P}  
下面是修改过的unary_op G h=<0WaF=  
?} X}#  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > kXEtuO5FUM  
class unary_op #B}Qt5w  
  { Jh^8xI,`C  
Left l; [-]A^?yBM  
  Wvb Eh|y  
public : e{JVXc[D  
6WO7+M;z  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} :])JaS^  
6e/7'TYwT  
template < typename T > 8sWr\&!  
  struct result_1 yl]UUBcQ  
  { #]X2^ND4 7  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; sbA2W~:  
} ; %Zu Ll(  
(Xj.iP  
template < typename T1, typename T2 > >|(%2Zl  
  struct result_2 z{' 6f@]  
  { f)U6p  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 5}7ISNP;f  
} ; y<v|X2  
T g{UK  
template < typename T1, typename T2 > cyHU\!Z*Zq  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X\mz+al>[  
  { IhwN],-V  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 2!idy]vy_  
} Mlwdha0  
!3 ?yG  
template < typename T > +0dT^Jkqg  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .OV-`TNWj  
  { Y-= /,   
  return OpClass::execute(lt(t)); -~} tq]  
} D>Ua#<52q  
dEG ]riO  
} ; Fn> <q:  
Uh%6LPg^  
]'e A O  
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 KD=bkZ&  
好啦,现在才真正完美了。 sNf +lga0  
现在在picker里面就可以这么添加了: N|$5/bV  
9 R  
template < typename Right > KDBY9`08  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const F0&O/-w&u  
  { N2% :h;tf  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ]$|st^Q  
} S QSA%B$<  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 WDvV LU`  
~hzEKvs  
)\"I*Jwir  
q^%5HeV 2  
]xYayN!n  
十. bind X+%u(>>  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 T(gg>_'jh  
先来分析一下一段例子 %:%MUdl6  
e lay =%)  
9ClF<5?M  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 4M7^ [G  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 {IrJLlq  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 7~D`b1||  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 4/f[`].#W  
我们来写个简单的。 4]]b1^vVj  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 6$DG.p  
对于函数对象类的版本: `T`c@A  
NU(^6  
template < typename Func > !YIb  
struct functor_trait 5c)<'EP  
  { YMK>+y[+4  
typedef typename Func::result_type result_type; ,.h$&QFj;  
} ; 1MpX] j8C#  
对于无参数函数的版本: RRNH0-D1l  
cT I,1U  
template < typename Ret > /XN*)m  
struct functor_trait < Ret ( * )() > P.!;Uf}32  
  { [{?;c+[  
typedef Ret result_type; *n,UOHlO  
} ; m qpd  
对于单参数函数的版本: 69rwX"^  
F46O!xb%  
template < typename Ret, typename V1 > l=,.iv=W  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > }Py<qXH  
  { _En]@xK3&  
typedef Ret result_type; EL"4E',  
} ; 6z PV'~q  
对于双参数函数的版本: uV!MW=)  
W!y)Ho  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > GgT=t)}wu  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 48;~bVr}  
  { 6S)$3Is  
typedef Ret result_type; `TOX1cmw  
} ; NPP3 (3C  
等等。。。 +H[Q~P8'[  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy H8( C>w-'  
1ZKz3)K  
template < typename Func > S7Qen6lm  
struct func_return 6OMb`A@/2  
  { ]yw_n^@  
template < typename T > jzQ9zy_  
  struct result_1 ^971<B(v  
  {  KzIt  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; UQSX<6"  
} ; $,g 3*A  
BSjbnnW}"  
template < typename T1, typename T2 > MwN1]d|6  
  struct result_2 HK^a:BI  
  { <nf=SRZ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 9DmSs=A  
} ; E*h0#m|)  
} ; P"2Q&M_ /  
.&Y,D-h}7|  
p_A5C?&  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 4{g:^?1=  
N"&$b_u[  
template < typename Func, typename aPicker > 8xc8L1;  
class binder_1 Wn2Ny jX  
  { ]j72P  
Func fn; ,.J<.#D3J  
aPicker pk; R%qX_m\0  
public : |:dCVd<du  
\ YjB+[.  
template < typename T > 3x,Aczb  
  struct result_1 4S^  
  { "9TxK6  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; U.d'a~pH  
} ; UUZ6N ZQI  
e=0l<Rj  
template < typename T1, typename T2 > :v|r=#OI  
  struct result_2 C#ZmgR  
  { $:xF)E  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; u XaL  
} ; 3- 4Nad  
&@-1 "-H  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ,<`|-oa  
pg5@lC]J  
template < typename T > V]+o)A$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?3.(Vqwog  
  { ^A:!ni@3  
  return fn(pk(t)); [_B+DD=}  
} 8L%%eM_O  
template < typename T1, typename T2 > &C CHxjsKR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 41P4?"O  
  { %V@Rk.<  
  return fn(pk(t1, t2)); L#83f]vG  
} C}t+t  
} ; 6GvhEulYR  
0+$hkd n  
tf.q~@Pi  
一目了然不是么? olUqBQ&ol  
最后实现bind Dwm@E\^ihm  
WO.}DUfG+  
'YBLU)v[  
template < typename Func, typename aPicker > ~}hba3&b;#  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ~{52JeUcP  
  { !gD 3CA  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); '8]|E  
} &!H~bzg  
g~bf!  
2个以上参数的bind可以同理实现。 f\U?:8 3  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ^bZ<9}  
k~'?"'  
十一. phoenix l}U~I 3}).  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: [)C)p*!Y)  
FZe N,  
for_each(v.begin(), v.end(), LAu+{'O\  
( 0KWy?6 X  
do_ ~v{C6)  
[ WHhR )$zC  
  cout << _1 <<   " , " mcAH1k e  
] [Gh%nsH  
.while_( -- _1), B^Rw?: hN  
cout << var( " \n " ) ,qBnqi[  
) j SUAU}u!M  
); PHe~{"|d?  
o O{|C&A  
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: )<H 91:.  
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 's56L,^:  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 H|UV+Q0,  
那么我们就照着这个思路来实现吧: te!]9rR  
c0,gfY%sI$  
7cOg(6N  
template < typename Cond, typename Actor > ^`hI00u(  
class do_while OuYE-x2]x"  
  { %WJ\'@O\  
Cond cd; pw(U< )  
Actor act; \'}/&PCkr  
public : Y]`lEq%  
template < typename T > h&:Q$*A>   
  struct result_1 sqMNon`5  
  { ?,+C!R?  
  typedef int result_type; 0pZ.; /<{  
} ; s)`1Rf  
7DC0W|Fe  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 2>_brz|7:|  
IlC:dA  
template < typename T > 32)&;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h0Sy'] 3m  
  { &K}(A{  
  do Nd]%ati?  
    { Le#E! sU  
  act(t); vV&AG1_Mv  
  } h[[/p {z  
  while (cd(t)); h~=\/vF  
  return   0 ; x]mye  
} /4wm}g9  
} ; vo}_%5v8  
#qiGOpTF.  
[][:/~q!  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). (c*7VO;  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 O>o}<t7  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 k:+)$[t7  
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。 uP%;QBb  
下面就是产生这个functor的类: ]Gi+Z1q  
^8f|clw"  
edImrm1f  
template < typename Actor > 99+/W*C  
class do_while_actor R; Gl{  
  { `|ck5DZT5L  
Actor act; ^V0{Ew /x  
public : c5mhl;+'  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} M~g~LhsF  
dWq/)%@t  
template < typename Cond > )W}/k$S  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ]B-$p p  
} ; .$ P2W0G  
^S;RX*  
J}Z_.:JO(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。 DbNi;m  
最后,是那个do_ J*q=C%}.  
kgbr+Yw2X  
>1)@n3.<O  
class do_while_invoker 1X!f!0=g+  
  { y uK5r  
public : "DcueU#!  
template < typename Actor > < 4EB|@E  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 3Mh,NQB  
  { 61Iy{-/ZV  
  return do_while_actor < Actor > (act); >I8hFtAM  
} }5Tyzi(  
} do_; mSfkyw.  
]9yA0,z/  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? %\z COfN  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 l_q>(FoqA  
最后来说说怎么处理break和continue [:hy  
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。 L_zmU_zD  
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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