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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda O`0\f8/.?  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 uB+ :sX-L  
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, LTnbBh*mc  
WTu1t]  
ic?(`6N8  
z /f0 .RJ  
  class filler ;^  YpQP  
  { *~8g:;u  
public : ffem7eQ  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Lv:;}  
} ; ;Bne=vjQp  
D]+@pK b  
2:&QBwr+;  
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: +pbP;zu  
He}"e&K  
hGU 3DKHT  
XiAflO  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); w9CX5Fg  
w,;ox2  
#e&LyYx4  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 $!\Z_ :  
'$q3Ze  
rh6 e  
?fNUmk^A<  
二. 战前分析 M8f[ck  
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。 agnEYdM_  
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 ;H"OZRQ  
!+n'0{  
]N6UY  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 82yfPQ&UI  
  /* --------------------------------------------- */ 4\14HcTcK  
vector < int *> vp( 10 ); cC TTjx{  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); |uM(A~?  
/* --------------------------------------------- */ ZKVM9ofXRi  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); }C5Fvy6uz  
/* --------------------------------------------- */ sJm v{wM  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); |5\: E}1  
  /* --------------------------------------------- */ zz-X5PFn  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); )T'~F  
/* --------------------------------------------- */ Eg$Er*)h8  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ``Rg0o  
CiIIlE4  
s"X0Jx}  
ro18%' RRI  
看了之后,我们可以思考一些问题: N`7+] T  
1._1, _2是什么? Lcf]  
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。 E4xybVo@  
2._1 = 1是在做什么? S vW{1  
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。 #kAk d-QY6  
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。 oX?~  
[q(}~0{"-  
A1x    
三. 动工 cEEnR1  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: E=qfI>2U&  
/X?%K't2r  
e(jD[q  
gX/?  
template < typename T > bl4I4RB  
class assignment $2$jV1s  
  { HUx -8<ws  
T value; @Pf['BF"  
public : h BzZJ/jn  
assignment( const T & v) : value(v) {} ab*O7v  
template < typename T2 > UZu.B!4  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } [V41 Gk  
} ; z O6Sl[)  
hIwqSKq9  
#x(3>}  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 >%85S>e  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment gA&`vnNP  
y1Y  
ccgV-'IG9  
] {=qdgJ  
  class holder <Mf(2`T  
  { {$v>3FG  
public : 3q`Uq`t4mR  
template < typename T > M[^EHa<i  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const /mnV$+BE  
  { OdtS5:L  
  return assignment < T > (t); I6[=tB  
} yH.Z%*=xQa  
} ; /(Ryh6M  
FyRr/0C>  
b%e7rY2  
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: MG74,D.f  
r& nE M6  
  static holder _1; Z%7X"w  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 kTo{W]9]  
R3E|seR  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ]?~[!&h  
而不用手动写一个函数对象。 ~uEI}z  
"Fqrk>Q~  
0Yfz?:e  
&5 R-bYGW  
四. 问题分析 3s Mmg`  
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。 n;~6'f xe  
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。 <Sp>uhet1  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 +=(@=PJ6  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 iL3k8:x  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 els71t -  
_&PF(/w  
五. 问题1:一致性 zc!q a"4yM  
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?| 5>~q4t)6z}  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 2yA+zJ 46B  
d6~d)E  
struct holder ie<m)  
  { Z^GXKOeq  
  // z A@w[.  
  template < typename T > #v:A-u  
T &   operator ()( const T & r) const 2yndna-  
  { e)]DFP[ n  
  return (T & )r; opqf)C  
} (h% xqXs  
} ; tMr$N[@r  
B-tLRLWn   
这样的话assignment也必须相应改动: Xvn \~Vr  
x!A5j $k0  
template < typename Left, typename Right > yeN(_t2.  
class assignment &_$xMM,X  
  { p *GAs C  
Left l; QykHB k  
Right r; );fPir?+  
public : $>=w<=r|;  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} qX*Xo[Xp  
template < typename T2 > ]VK9d;0D  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } XC\'8hL:  
} ; ?) FY7[x.  
@wa<nY d  
同时,holder的operator=也需要改动: ;e\K8*o  
/P/::$  
template < typename T > M[KYt"v  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const "Kf4v|6;  
  { A9M/n^61  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); &Y$)s<u8.  
} :w:ql/?X  
hPrE  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 /{nZ I_v#  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 _Uu p*#m  
EtA,ow  
return l(rhs) = r; jQ5FvuNOy  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 i-Ri;E  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: a,\GOy(q{  
fh@/fd  
template < typename Tp > q??N,  
class constant_t n_-k <3  
  { J*]JH{  
  const Tp t; t 2&}  
public : ]8EkZC  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 6>- Gi  
template < typename T > zjwo"6c>  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const H9rZWc"*  
  { L&qY709  
  return t; _<l9j;6  
} {aWfD XB1  
} ; O]\eMM&  
mNr<=Z%b  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 szD BfGd%j  
下面就可以修改holder的operator=了 4mF=A$Q_/  
D}EH9d  
template < typename T > v{TISgZ  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const p0j-$*F  
  { DP4l %2m0  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); K@;ls  
} *wK7qS~VB2  
;q" ,Bs  
同时也要修改assignment的operator() &3'zG)  
[N guQ]B.  
template < typename T2 > M@O<b-  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } d,%@*v]S  
现在代码看起来就很一致了。 Wx-rW  
O<6!?1|KP  
六. 问题2:链式操作 Xc7Qu?}  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 w0$l3^}z  
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。 DqlspT  
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。 `jH0FJQ  
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。 /R)(u@jk  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct %~YQl N  
HZzdelo  
template < typename T > ^tKJ}}  
struct result_1 Y%]&h#F  
  { >rzpYc'~w  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; {t&+abY  
} ; &|) (lX  
d#wK  
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: T1pMe{  
A49HYX-l  
template < typename T > t!}?nw%$  
struct   ref 3?oj46gP  
  { 0P6< 4  
typedef T & reference; U0%m*i  
} ; +Ek('KOF  
template < typename T > {"w4+m~+te  
struct   ref < T &> 3ZU<u;  
  { h;sdm/  
typedef T & reference; L[9]Ez$2+  
} ; /-jk_8@a  
](H vx  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: <y5f[HjLy  
Ok2>%e  
template < typename T > sy.U] QG  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const *ocbV`  
  { j=,]b6(  
  return l(t) = r(t); _"#ucM=B:-  
} {BKr/) H  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 iv62Fs'  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 3Q"4-pd  
"Hw%@  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 &-1;3+#w  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 2KC~; 5  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 kKg%[zXS  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 -KG3_kE  
最后的布局是: )51H\o  
                Add }];_ug* "  
              /   \ NP*M#3$[  
            Divide   5 y*5bF 0  
            /   \ 7`f',ZK%  
          _1     3 (l3P<[[?  
似乎一切都解决了?不。 7T3ub3\  
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。 I*^3 Z  
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。 wFJ?u?b0Q  
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: s8<)lO<SV.  
mME a*9P  
template < typename Right > &u/T,jy`  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const c 0%%X!!$  
Right & rt) const Fv6<Cz6L  
  { m*S[oy&  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ;eRYgC  
} I5J9,j  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 U3yIONlt  
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。 uR7\uvibUO  
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。 2!35Tj"RFE  
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。 Mo2b"A;}|  
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。 'M#'BQQ5  
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? @gZ<!g/vza  
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: )} H46  
^#4?v^QNh  
template < class Action > P]G`Y>#$r  
class picker : public Action &<E*W*b[  
  { &m6x*i-5\f  
public : WwF4`kxT  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 2$O @T]  
  // all the operator overloaded ^^I3%6UY  
} ; ~e<v<92Xu  
MMfcY 3#%  
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。 Z) zWfv}  
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: Ge>%?\  
$(6 .K-D  
template < typename Right > x`vIY-DS  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const |&t 2jD(  
  { v@0lTl_  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); dik+BBu5z  
} XKU+'Tz  
zW_V)U Ne  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > *|RQ )  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 })R8VJ&C/  
|6pNe T[  
template < typename T >   struct picker_maker _ s]=g  
  { ]r{-K63P{!  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ~iZMV ?w  
} ; pCQB<6&1N  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > .f V-puE  
  { /QsFeH  
typedef picker < T > result; Dm j^aFB0|  
} ; K`nI$l7hg  
:H$D-pbJ4  
下面总的结构就有了: yuvt<kz  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 2@ >04]  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。  l+.E'   
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ,))UQ7N  
至此链式操作完美实现。 AT:T%a:G?  
~O)Uz|  
lGI5  
七. 问题3 n7"e 79  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 aPq9^S*  
N;A #3Ter  
template < typename T1, typename T2 > u":D{+wC |  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const IPU'M*|Q  
  { _be*B+?2t  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 5O Ob(  
} &t +   
nBd!296  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: -~A7o3k35  
~a[]4\ m;  
template < typename T1, typename T2 > *Rv eR?kO  
struct result_2 kyQ%qBv ^  
  { x=yU }lsV  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ,#1ke  
} ; ^A^,/3  
2sjP":  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? Z1FO.[FV  
这个差事就留给了holder自己。 W>Y8 u8  
    ~pn9x;N%H  
,|_ewye  
template < int Order > ,@=qaU  
class holder; 22\Buk}?  
template <>  U&PAs e  
class holder < 1 > (XJehdB0  
  { C|Bk'<MI  
public : oh`I$  
template < typename T > BciwS_Qx  
  struct result_1 aC>r5b#:  
  { #D3e\(  
  typedef T & result; BJk:h-m [  
} ; :4h4vp<  
template < typename T1, typename T2 > kx 'ncxN~  
  struct result_2 $EbxV"b+  
  { _=jc%@]1y  
  typedef T1 & result; BbZ-dXC<  
} ; /d5_-AB(v  
template < typename T > kwdmw_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const (| Am  
  { -gh',)R   
  return (T & )r; YWeEvo(,=  
} bCk_ZA  
template < typename T1, typename T2 > J={$q1@lq  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 7Nc@7_=  
  { 0/<}.Z]  
  return (T1 & )r1; 6hYv  
} 6)P~3 C'  
} ; )_b #c+  
MC/$:PV  
template <> ={b/s31H:  
class holder < 2 > h[3N/yP  
  { gLQWL}0O  
public :  r_]wa  
template < typename T > E=w$r  
  struct result_1 B8 -/ C\  
  { 3=) /-l  
  typedef T & result; Z;XR%n8  
} ; _%!C;`3Y  
template < typename T1, typename T2 > je.jui"  
  struct result_2 OekcU% C  
  { O{&5/xBA  
  typedef T2 & result; ?)1h.K1}M  
} ; |!dyk<}oIu  
template < typename T > '/SMqmi  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const kjN9(&D  
  { [X)+(-J  
  return (T & )r; BgD;"GD*W  
} b ,7:=-D  
template < typename T1, typename T2 > g8mVjM\B;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const *-Y77p7u  
  { hT^6Ifm  
  return (T2 & )r2; @fT*fv   
} <!K2xb-d^  
} ; ?AyG!F  
'rHkJ  
P$.Azrl  
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> >。 W$N_GR'4  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: $WnK  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: b.h~QyI/W  
17H_>a\`  
return l(i, j) = r(i, j); qDhz|a#  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) dI-=0v-|  
LcE!e%3  
  return ( int & )i; }k duN0  
  return ( int & )j; \ Yz>=rY  
最后执行i = j; <|Bh;;  
可见,参数被正确的选择了。 sqei(OXy  
-a]oN:ERb  
3w ?)H  
TuBg4\V  
=bZ>>-<  
八. 中期总结 ( E&}SI~  
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: SYB } e  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 waQNX7Xdn  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 c _O| ?1  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor c%Yvj  
tn6\0_5n  
X82sw>Y  
ep3_G\m  
~!,'z  
L/<^uO1  
九. 简化 U[c,cdA  
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。 B~lrd#qC  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 WY?(C@>s  
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: 9,82Uta  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ov#/v\|0  
  +-*/&|^等 8Y sn8  
2. 返回引用。 {]] nQ  
  =,各种复合赋值等 KZ`d3ad  
3. 返回固定类型。 QSAz:Yvf|  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ^g~Asz5]  
4. 原样返回。 \UGs_5OT  
  operator, 3kdTteyy+  
5. 返回解引用的类型。 K4N~ApLB+  
  operator*(单目) \5k[ "8~  
6. 返回地址。 '-4);:(^  
  operator&(单目) +0.$w  
7. 下表访问返回类型。 5(%+8<2  
  operator[] t=~al8  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 5X|=qZ  
  operator<<和operator>> WA8Qt\Q  
TW Qf2  
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。 T}$1<^NK  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 8K]fw{-$L  
' ,a'r.HJH  
template < typename Left > |Ag~k? QC  
struct value_return X"y rA;,o  
  { [O&2!x  
template < typename T > d&(GIH E&d  
  struct result_1 l\ts!p4f$  
  { #v=hiL  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; e8a_)TU?  
} ; uz&CUvos  
Dsm_T1X  
template < typename T1, typename T2 > O:+#k-?  
  struct result_2 VZ}^1e  
  { f&js,NU"  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; S@z$,}Yc`<  
} ; ]B:g<}5$4  
} ; Aw;~b&.U{_  
ya5;C"   
7cK#fh"hvg  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 82YTd(yB  
?2 u_E "  
下面我们来剥离functor中的operator() *"P :ySA  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ^p|MkB?uM  
UVUbxFq:  
return l(t) op r(t) & *B@qQ  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) pOyM/L   
return op l(t) .*r ?zDV  
return op l(t1, t2) "k)( ,  
return l(t) op Nw+0b4{  
return l(t1, t2) op c;&m}ImLe.  
return l(t)[r(t)] X'TQtI  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 14]!LgH  
$`i$/FE  
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: ' 6Ybf  
单目: return f(l(t), r(t)); r'7;:  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); I+!w9o2nZ  
双目: return f(l(t)); "e69aAA,  
return f(l(t1, t2)); fYuJf,I[f  
下面就是f的实现,以operator/为例 %q;3b fq@N  
yXh=~:1~  
struct meta_divide ]N*q3y|)  
  { gLsl/G  
template < typename T1, typename T2 > 6ALf`:  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ua0`&,a3I  
  { Q|@!zMy  
  return t1 / t2; zQ(li9  
} )p~\lM}?d  
} ; z;zy k  
J*-m!0 5  
这个工作可以让宏来做: 6m_Y%&   
%DqF_4U9  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ u&I?LZ-=,  
template < typename T1, typename T2 > \ ua/A &XQx  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; f+}? $'  
以后可以直接用 +6B(LPxgP  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) \;&j;"c,W  
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 E b-?wzh  
(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。。。) <T)9mJYr  
#|v\UJ:Pf/  
]!d #2(  
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 Tsxl4ZK  
)TP 1i  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 7m~+HM\  
class unary_op : public Rettype N$aLCX  
  { D?44:'x+-  
    Left l; B[Fx2r`0  
public : }N]|zCEj  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 2oXsPrtZ  
t.t$6+"5We  
template < typename T > @.yp IE\  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `J|bGf#  
      { I5mnV<QA^  
      return FuncType::execute(l(t)); +XLy Pj  
    } %`F6>J  
q{ItTvL  
    template < typename T1, typename T2 > - jfZLO4  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Yz us=  
      { G%Hr c  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); "a6[FqTs  
    } x~j>Lvw L  
} ; JfxD-9U^>u  
6%sX<)n%]  
Z*tB=  
同样还可以申明一个binary_op &#;vR 0O  
3lcd:=  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 8L`J](y  
class binary_op : public Rettype {" woBOaA  
  { @] uvpI!h  
    Left l; #K.OJJaG  
Right r; |Gx-c ,{{  
public : =Bcwd7+  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} kO{A]LnAH  
bX6eNk-L  
template < typename T > 8)\Td tBf9  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }xcA`w3u2?  
      { dYrw&gn  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); i+( k  
    } >B<jR$`6@  
%JeT,{  
    template < typename T1, typename T2 > FloCR=^H  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const VI: !#  
      { Cp`)*P2  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); :V*c9,>ZO  
    } xa5^h]o   
} ; Hphvsre<  
ghq[oK  
_CN5,mLNRk  
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 Q'/v-bd?o  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Jz(wXp  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) V]dzKNFi  
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。 FpN>T  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! piIj t  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 lqh+yX%*  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 xTiC[<j  
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) .xo#rt9_"=  
下面是修改过的unary_op m>B^w)&C  
o9& 1Ct  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ZFpi'u.&  
class unary_op j;6kN-jx  
  { 2XI%z4\)!  
Left l; m<qPj"g~L  
  M:K5r7Q!yv  
public : )F*;7]f  
04g=bJ  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} MWTzJGRT  
OZ##x  
template < typename T > mucKmb/  
  struct result_1 z/Z 0cM#  
  { V_+XZ+7Lx}  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 8 -]\C  
} ; p?F%a;V3  
D32~>J.F  
template < typename T1, typename T2 > 9jW/"  
  struct result_2 qM%l  
  { F7[ 55RcP  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 6+`+$s0  
} ; KYBoGCS>  
fGGGz$;N  
template < typename T1, typename T2 > s[6y|{&ze  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ot,eAiaX  
  { f/+UD-@%m  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 1@" L  
} Y,0D+sO4  
PCKgdh},  
template < typename T > ,xmL[Yk,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~Y;_vU  
  { =, kH(rp2  
  return OpClass::execute(lt(t)); .YOC|\  
} )2vkaR  
X|]&K  
} ; 6[wAX  
c*R?eLt/  
G_OLUuK?C  
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 .$&_fUY  
好啦,现在才真正完美了。 ]1YyP  
现在在picker里面就可以这么添加了: JSO'. [N  
(rFXzCI  
template < typename Right > oMdqg4HUF  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const =XAFW  
  { SA3!a.*c  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Ek#?B6s  
} y?Vsp<  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 j\SvfZ0"  
lHl1Ny\?  
eD<Kk 4){  
&4]~s:F  
s,~)5nL  
十. bind N5m+r.<;  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 _pZ2^OO@  
先来分析一下一段例子 )GgO=J:o  
v fnVN@ 5  
a[).'$S}'  
int foo( int x, int y) { return x - y;} (c3%rM m]  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 +2&+Gh.h  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 UB5X2uBv  
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。 N5]}m:"pk  
我们来写个简单的。 vdS)EIt  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: y*6-?@  
对于函数对象类的版本: $<c;xDO&t  
j=>:{`*c  
template < typename Func > 22`N(_  
struct functor_trait P/9iB/  
  { $)(K7> P  
typedef typename Func::result_type result_type; IgxZ_2hO  
} ; y&F0IJ|`@M  
对于无参数函数的版本: :Ca]/]]  
;giW  
template < typename Ret > U`25bb1W j  
struct functor_trait < Ret ( * )() > s"jNS1B  
  { fQ.{s Q$@h  
typedef Ret result_type; &uX| Ksq  
} ; WJXQM[  
对于单参数函数的版本: HW,2x}[  
ICbT{Mla  
template < typename Ret, typename V1 > kuEB  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > FXF#v>&  
  { 4=b{k,kzgA  
typedef Ret result_type; Adyv>T9  
} ; zLeId83>  
对于双参数函数的版本: \@%sX24D  
Gd= l{~  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > BkO)hze  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ,?zIt6Z  
  { @-g'BvS  
typedef Ret result_type; hp:8e@  
} ; }3rWmo8V  
等等。。。 orU++,S4Pm  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy !Eof7LUE  
?M02|8-  
template < typename Func > JE[+  
struct func_return zSU06Y  
  { >WKlR` J%  
template < typename T > !uno!wUIYd  
  struct result_1 Vv]81y15Q;  
  { A&dNCB  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Y64B"J=P 9  
} ; q^.\8zFf  
+ISXyGu  
template < typename T1, typename T2 > tOu:j [  
  struct result_2 r]0UF0#  
  { ^mNPP:%iN  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; eqFOPK5q  
} ; Gkfc@[Z V  
} ; =z]8;<=pL  
4_A9o9&_Rh  
TNvE26.(  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 #9Fe,  
O8J:Tw}M*  
template < typename Func, typename aPicker > 1.5lJ:[G  
class binder_1 _tGR:E  
  { 1V@\L|Y  
Func fn; 9gz"r  
aPicker pk; k*;2QED  
public : @3 UVl^T  
Ya_4[vR<  
template < typename T > A{7N#-h_  
  struct result_1 JMT?+/Qbu  
  { H$ sNp\[{  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ,Cj8{s&;  
} ; #=MQE  
R+s_uwS  
template < typename T1, typename T2 > rCmxv7" a}  
  struct result_2 $B iG7,[#  
  { yL&_>cV  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; P'nbyF  
} ; })l+-H"  
.%@=,+nqz  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} p2=Sbb  
aoZ`C3  
template < typename T > Qbc62qFu!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const GC3:ZpV`  
  { AlQ!Q)y<@  
  return fn(pk(t)); @QAyXwp  
} ; md{T'  
template < typename T1, typename T2 > `P`n qn  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const WAj26";M(  
  { + njE  
  return fn(pk(t1, t2)); UeRx ^  
} ]Mh7;&<6[  
} ; n},~2  
`;^%t  
VesO/xG<  
一目了然不是么? vWJhSpC[  
最后实现bind c-INVA)  
35Jno<TP'  
cZRLYOC  
template < typename Func, typename aPicker > |U_48  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) N_vVEIO9  
  { ]`D(/l'  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); %Km_Sy[7']  
} u1 uu_*  
7p?6j)rj  
2个以上参数的bind可以同理实现。 tPS.r.0#^  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ?80@+y]  
Ne]/ sQ0  
十一. phoenix -(n[^48K  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: cJ&e^$:Er  
Av*R(d=`  
for_each(v.begin(), v.end(), `>fN? He  
( &DX9m4,y  
do_ Rk PY@>  
[ %*.;3;m  
  cout << _1 <<   " , " AJrwl^ lm  
] (n-8p6x(  
.while_( -- _1), (k"oV>a|  
cout << var( " \n " ) ufdC'2cp8  
) 'JEZ;9}  
); 3zb;q@JV  
`07u}]d8  
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: *@Z/L26s;=  
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 h2 Ifq!(:  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 {uO8VL5+Qx  
那么我们就照着这个思路来实现吧: #K7i<Bf  
SaEe7eHd  
r^P}xGGK  
template < typename Cond, typename Actor > jlER_I]  
class do_while US)wr  
  { yI9l*'  
Cond cd; 6|#^4D)  
Actor act; Y*``C):K%  
public : ,{c9Lv%@J  
template < typename T > {KL<Hx2M  
  struct result_1 =JyYU*G4  
  { qy@gW@IU  
  typedef int result_type; uNnwz%w  
} ; ?B %y)K  
h*hV  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 9AJ!7J#v"  
>TsJ0E?3x  
template < typename T > @+}Q<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vjJ!d#8  
  { v,RLN`CID  
  do I TJ>[c]x  
    { -!MDYj+U  
  act(t); 8Es]WR5 ^  
  } i~z:Fe{  
  while (cd(t)); .jr1<LE  
  return   0 ; @( 9#\%=  
} dv%gmUUf}k  
} ; t1B0M4x9  
]t1)8v2w>  
v?<x"XKR  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ~`hI|i<]  
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。 U:MkA(S%c  
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。 Ii*v(`2b  
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。 n<CJx+U  
下面就是产生这个functor的类: B>o\;)l3O  
Xr M[8a  
CBSJY&:K  
template < typename Actor > |1 is!leP  
class do_while_actor PZpwi?N  
  { S#+G?I3w  
Actor act; 5S$HDO&  
public : `Dh%c%j)  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} * @G4i  
c ~YD|l  
template < typename Cond > U3lr<(r*  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; j1YE_U  
} ; 7^KQQ([  
$2>tfKhtA  
^i-%FY_i5}  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 p/lMv\`5  
最后,是那个do_ M)EKS  
)dF(5,y)  
5vbnO]8  
class do_while_invoker FEaf&'G]  
  { #Opfc8pm'  
public : *&UVr  
template < typename Actor > g,y`[dr  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const <$Uj ~jN  
  { r'&9'rir2  
  return do_while_actor < Actor > (act); Ffj:xZ9rk  
} (fh:q2E#  
} do_; M|d[iaM,  
8<!qT1  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 2y_rsu\  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 {yt]7^  
最后来说说怎么处理break和continue (^a;2j9  
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。 4C01=,6ye  
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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