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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda HII@Ed f?  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 [$6YPM>Ee  
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, ~- aUw}U  
lNe5{'OrO  
"Z';nmv'N  
f. h3:_r  
  class filler $U&p&pgH=W  
  { >z3l@  
public : nr>Yj?la  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 0#5&*  
} ; ZXj*Vu$_4  
-f'&JwE0=  
6R2F,b(_  
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: MO1H?U hx  
=BD |uIR  
RP^L.X(7^  
(Ms0pm-#t  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 75h]# k9\  
 ?nJv f  
M)v='O<H8  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Z@ec}`UO|u  
OgK' ~j  
D3O)Tj@:}(  
e6y!,My<  
二. 战前分析 Dl?:Mh  
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。 #T>pu/EQX_  
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 kB?Uw#  
ZKS]BbMZa  
WK#c* rsij  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ),,0T/69+9  
  /* --------------------------------------------- */ y2B'0l  
vector < int *> vp( 10 ); s=R^2;^  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); OSJL,F,  
/* --------------------------------------------- */ Cpn!}!Gnf  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); oB<!U%BN  
/* --------------------------------------------- */ '^Q$:P{G?  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); vgn,ZcX  
  /* --------------------------------------------- */ z  +c8G  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); "?_ af  
/* --------------------------------------------- */ ASSe;+yp  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); X=jD^"-  
;wHyX)&X $  
ey:%Zy [~  
##" Hui  
看了之后,我们可以思考一些问题: h5n@SE>G  
1._1, _2是什么? 8NWuhRRrw  
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。 T0o0_R  
2._1 = 1是在做什么? r0<zy_d'  
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。 i"^ y y+  
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。 O^~nf%  
a0k/R<4  
q:wz!~(>  
三. 动工 (AG((eV  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: {(d 6of`C_  
#A~7rH%hi  
5sB~.z@  
b. :2x4  
template < typename T > >+%0|6VSb  
class assignment H@|m^1  
  { Kciz^)'Z  
T value; :c:}_t{%  
public :  bIuOB|  
assignment( const T & v) : value(v) {} b-J6{=k^  
template < typename T2 > 94lz?-j  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ~'Korxa  
} ; US<l4  
r+a0.  
@><8YN^)%  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 7Xh ;dJAF3  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment +~xzgaL  
+WCV"m  
L7yEgYB  
F~GIfJU  
  class holder AI$\wp#aw  
  { `{ \)Wuw  
public : &<(&u`S  
template < typename T > 'qoaMJxN`  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const <I{Yyl^  
  { u} [.*e  
  return assignment < T > (t); mW3 IR3 b  
} =)! ~t/  
} ; !^aJS'aq  
cmp@Ow"c  
Vzh\ 1cF  
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: 5_rx$avm  
/vLW{%  
  static holder _1; DH])Q5  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 .aC/ g?U  
2t3)$\ylQp  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); AD7&-=p&w  
而不用手动写一个函数对象。 0>3Sn\gZ(  
F ^)( 7}ph  
,/eAns`ZU  
cZ ,}1?!  
四. 问题分析 Cv< s|  
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。 ^= qL[S6/M  
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。 M?qvI  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 C)&BtiUN/  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 =]LAL w  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 eB<R"Yvi  
EuKkIr/(  
五. 问题1:一致性 |Syulus  
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?| N1JM[<PP  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 4=l$wg~;  
76cT}l&.h8  
struct holder Md*.q^:  
  { 1(WBvAPS  
  // 5?>ES*  
  template < typename T > >UXNR`?  
T &   operator ()( const T & r) const `>HrO}x^  
  { kq> I?wg  
  return (T & )r; L1MG("R  
} 3#{Al[jq  
} ; XJA];9^  
Z1U@xQj  
这样的话assignment也必须相应改动: I(qFIV+H R  
"8\2w]"  
template < typename Left, typename Right > _rW75n=3b7  
class assignment d M;v39  
  { .|KBQMI  
Left l; w u0q.]  
Right r; rouaT  
public : $nNCBC=  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} T:*l+<?  
template < typename T2 > j;EH[3  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } }(9ZME<(  
} ; KAnq8B!h  
(JT 273  
同时,holder的operator=也需要改动: Pk`3sfz  
7DWGYvv[  
template < typename T > U<6+2y P  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 9[:TWvd  
  { ?DKY;:dZF  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); xk s M e  
} 2k^'}7G%  
|Zdl[|kX  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 [G"Va_A8  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 5Rae?* XH  
yVyh\u\  
return l(rhs) = r; pL ,l  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 A(+%DZ  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: aqv'c j>  
[=^Wj`;  
template < typename Tp > a2eE!I  
class constant_t )h0b}HMW)  
  { +77B656  
  const Tp t; b[~-b  
public : /])P{"v$^  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} %m-U:H.Vp  
template < typename T > 8;x0U`}Ez(  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const T_fM\jdI  
  { +.QJZo_  
  return t; _[/#t|I}  
} !gJw?(8"  
} ; /25Ay  
s133N?  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 0xfF  
下面就可以修改holder的operator=了 7\yh<?`V8  
k +Cwnp  
template < typename T > &"^U=f@v  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const sEi9<$~R@0  
  { $4BvDZDk`B  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); \q^:$iY~  
} ;?%_jB$P  
WJN) <+d  
同时也要修改assignment的operator() #Sg"/Cc  
Yh; A)N p  
template < typename T2 > KC nm_4  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 6i@* L\ Dl  
现在代码看起来就很一致了。 -s]@8VJA"  
M[(pLYq:  
六. 问题2:链式操作 } g%v<'K  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 <T]ey  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 "egpc*|]  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ?/8V%PL~$  
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。 w^N QLV S  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct IRTD(7"oyp  
Q"H/RMo-  
template < typename T > MfO: BX@$  
struct result_1 J M`[|"R%  
  { Rx?ze(  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; I moxg+u  
} ; my#\(E+  
R[@}Lg7+v  
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: X!m lC51  
ilAhw4A  
template < typename T > d0;?GQYn:  
struct   ref V)P8w#,  
  { <>)N$$Rx&  
typedef T & reference; YLuf2ja}X  
} ; L$,yEMCe  
template < typename T > W||&Xb  
struct   ref < T &> .eLd0{JtN  
  { mv^X{T  
typedef T & reference; :[7O=[pk  
} ; o7@C$R_#  
zjOOEvi  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: cQm4q19  
 K~B  
template < typename T > =}.gU WV  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const P>(FCX  
  { Ih OAMH1  
  return l(t) = r(t); ?:G 3U\M  
} buT6 )~lw  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 _n_()at)  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ;a| ~YM2I  
ck\W'Y*Q7  
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 iu3L9UfL[  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: +wf9!_'  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 5lM2nhlf'b  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 I&31jn_o /  
最后的布局是: ~S\> F\v6'  
                Add ;#:AM;  
              /   \ -& =dl_m  
            Divide   5 @w`wJ*I4,  
            /   \ _*MK"  
          _1     3 Keem \/  
似乎一切都解决了?不。 ZJ.an%4  
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。 SMzq,?-`  
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。 m xqY  
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: <'N:K@Cs  
*ifz@8C }  
template < typename Right > 5{Q9n{dOh  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const p4 =/rkq  
Right & rt) const ,Vw>3|C  
  { hS&l4 \I'Z  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ncMzHw  
} &} { #g  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 um}q@BU  
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。 I2Imb9k~B  
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。 iaLZ|\`3a  
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。 PjH'5Y  
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。 Wky9w r:g  
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? @5ud{"|2  
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: 2`TV(U@  
c+ e~BN  
template < class Action > gn&Zt}@[  
class picker : public Action imeE&  
  { }>d  
public : }}i'8  
picker( const Action & act) : Action(act) {} G]4Ca5;Z!N  
  // all the operator overloaded m(*rMO>_  
} ; o]RZd--c<  
=^i K^)  
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。 mEsb_3?#+  
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: O1S7t)ag  
CH&{x7$he  
template < typename Right > ml<tH2Qx3C  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Ikw@B)0}  
  { t%%()!|)j  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Q;g7<w17  
} IWq#W(yM  
&N._}ts  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > JWIY0iP  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 _OyQ:>M6P  
0Q`v#$?":  
template < typename T >   struct picker_maker (:HT|gKoE  
  { +{RTz)e?*  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ;o9ixmT<-o  
} ; \~"Ub"~I  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > }\Rmwm-  
  { %1.F;-GdsW  
typedef picker < T > result; YO$D-  
} ; f&mi nBU  
BdF/(Pg  
下面总的结构就有了: yCvtglAJ4  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 S#?2E8  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 XUA@f*  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 -1RMyVx  
至此链式操作完美实现。 zh*D2/ r  
FK593z  
?-vWNv  
七. 问题3 849,1n^  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 :C(/yg  
)iQ^HZ  
template < typename T1, typename T2 > Dws) 4hH  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const O ~6%Iz`  
  { .Zv~a&GE  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); nqm=snh  
} Z|%h-~  
M{{kO@P"9  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: V<J1.8H  
_eOC,J<-~  
template < typename T1, typename T2 > ;=jF9mV.  
struct result_2 V< W;[#"  
  { xdgAu  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Z17b=x Jw  
} ;  ;Pt8\X  
/HpM17   
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? +tT"  
这个差事就留给了holder自己。 } &B6  
    ypx~WXFK  
9<.O=-1~  
template < int Order > [ gMn  
class holder; e;"J,7@  
template <>  E|"SM A,  
class holder < 1 > KE~Q88s  
  { Nw1*);b[y  
public : 1+uZF  
template < typename T > CTRUr"  
  struct result_1 r)pt(*KHo  
  { ?$ e]K/*  
  typedef T & result; in<.0v9w  
} ; peO@ZKmM  
template < typename T1, typename T2 > EXCE^Vw  
  struct result_2 95z|}16UK  
  { 1 >j,v+  
  typedef T1 & result; *k62Qz3  
} ; '-YiV  
template < typename T > B_Q{B|eEt&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const <VKJ+  
  { -je} PwT  
  return (T & )r; L AasmQ  
} @6>Q&G Yqt  
template < typename T1, typename T2 > gGL}FNH  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Ne1Oz}  
  { 0BlEt1e2T  
  return (T1 & )r1; f?Zjd&|Ch  
} p{^:b6  
} ; oxlor,lw/  
Op ar+|p\  
template <> k773h`;  
class holder < 2 > 7qB4_  
  { 1"ZtE\{ "  
public : Hyy b0c^=  
template < typename T > QIGUi,R  
  struct result_1 ey DV911  
  { 5lG\ Z?  
  typedef T & result; C!*!n^qA  
} ; ='o3<}  
template < typename T1, typename T2 > 0w3c8s.  
  struct result_2 ?l/6DT>e  
  { Q:(mK* _  
  typedef T2 & result; W/!P1M n  
} ; dj Ojd,  
template < typename T > 3 y}E*QE  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const d^aVP  
  { P[ :_"4U  
  return (T & )r; OB(o OPH  
} x950,`zy  
template < typename T1, typename T2 > o:AfEoH"~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const %;k Hnl  
  { `s CwgY+  
  return (T2 & )r2; w+ R/>a( ]  
} 2F:qaz  
} ; }8ubGMr,Y  
S\).0goOW  
1y'Y+1.<  
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> >。 (4+P7Z,Nc  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: W\~^*ny P6  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ,I jZQ53q~  
qgrJi +WZ  
return l(i, j) = r(i, j); U|} ?{x  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) VV$t*9w  
,/{e%J  
  return ( int & )i; k."p&  
  return ( int & )j; \~ D(ww  
最后执行i = j; d&j  
可见,参数被正确的选择了。 ukSv70Ev  
Jp=fLo 9  
xQu|D>kv87  
JI5o~; }m  
y!#-[K:  
八. 中期总结  rL{R=0  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: N y'\Q"Y]  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 .T'@P7Hdx  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 CQ!pt@|d  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 3PNdc}h&#  
YZg#H) w%  
t WI-  
AoS7B:T;!  
~5N}P>4 *  
P1-eDHYw  
九. 简化 bC<W7qf]}  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 Y$=jAN  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。  ? }M81  
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: j]BRfA  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 8>v_th  
  +-*/&|^等 Du+W7]yCl  
2. 返回引用。 %\m"Yi]  
  =,各种复合赋值等 jW'YQrj{<Y  
3. 返回固定类型。 MVYd\)\o  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) *LEy# N  
4. 原样返回。 oACAC+CP  
  operator, Nc:s+ o  
5. 返回解引用的类型。 xLW$>;kI  
  operator*(单目) R/+$ :  
6. 返回地址。 v-1}&K  
  operator&(单目) R=z])  
7. 下表访问返回类型。 9d drtJ]  
  operator[] )E}v~GW.+  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 =>$)F 4LW  
  operator<<和operator>> ]||b2[*  
))"gWO  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 3:+9H}Q  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ;]dD\4_hK  
'C[tPP  
template < typename Left > 4ijtx)SA  
struct value_return N''QQBUD  
  { yKc-:IBb{u  
template < typename T > uR0UfKK  
  struct result_1 b[74$W{  
  { T`&zQQ6F'  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; rW{!8FhI  
} ; 0pZvW  
VXeO}>2S  
template < typename T1, typename T2 > EgjJywNhd2  
  struct result_2 \ 2\{c1df  
  { >+2&7u  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 9kL,69d2  
} ; >P/36'  
} ; k#].nQG  
QZzamT)"  
_ \D %  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait w*qj0:i5as  
=XP[3~  
下面我们来剥离functor中的operator() R/vHq36d  
首先operator里面的代码全是下面的形式: l(t&<O(m9  
3!CUJs/W  
return l(t) op r(t) GcBqe=/B!  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Zy}tZRG  
return op l(t) |mEWN/@C  
return op l(t1, t2) MEDh  
return l(t) op 7L!JP:v   
return l(t1, t2) op 9d5$cV  
return l(t)[r(t)] Tc WCr  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] QNNURf\[(  
-#v~;Ci  
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: I?e5h@uE  
单目: return f(l(t), r(t)); xRh 22z  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); s)^/3a  
双目: return f(l(t)); ={BD*= i  
return f(l(t1, t2)); $dL..QH^K  
下面就是f的实现,以operator/为例 y* +y&  
Y}?8  
struct meta_divide ula-o)S  
  { ')m!48  
template < typename T1, typename T2 > jP+yN|  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 28MMH Q  
  { &2 tfj(ms  
  return t1 / t2; TKDG+`TyZ  
} 7N$2N!I(  
} ; \-\>JPO~<  
Ew8@{X y  
这个工作可以让宏来做: .~]|gg~  
]eL# bJ  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ RTOA'|[0M  
template < typename T1, typename T2 > \ fLDrit4_Q  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; !_Lmrs  
以后可以直接用 Sc<dxY@w7-  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) }icCp)b>v  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 /$~1e7 W  
(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。。。) R N$vKJk  
,B <\a  
(5yM%H8:  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 :/5m D  
}`tSRB7  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ;+Jx,{ )  
class unary_op : public Rettype 0Hnj<|HL  
  { tLE8+[ SU  
    Left l; ? x)^f+:9|  
public : q W(@p`  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} M:+CW;||!  
,-UF5U  
template < typename T > KOcB#UHJ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const oRV}Nz7hr  
      { Rh=" <'d  
      return FuncType::execute(l(t)); xGd60"w2  
    } RT[p!xL  
cx\"r  
    template < typename T1, typename T2 > I7ao2aS  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {U5sRM|I  
      { J%&LQ9  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); z:QDWH  
    } bZu'5+(@  
} ; R"nB4R0Uh  
g4?2'G5m?  
Oa[  
同样还可以申明一个binary_op %|-N{>wKy  
|XyX%5p*  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > QPlU+5Cx  
class binary_op : public Rettype 8lyIL^  
  { bWe2z~dP  
    Left l; w\buQ6pR)  
Right r; (.J/Ql0Y  
public : MO`Y&<g~A  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} T.bFB+'E|  
J Enjc/  
template < typename T > %cF`x_h[j  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .D*Qu}  
      { -^p{J TB+  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); wkg4I.  
    } rj4@  
<8r"QJY/  
    template < typename T1, typename T2 > 8P n  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +B ?qx Q  
      { g"-j/ c   
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); K@.5   
    } 8}QM~&&.  
} ; sW>%mnx  
fc#9e9R  
{lI}a8DP  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 x9lA';})  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 AL]gK)R  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) .$U,bE  
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。 QV|6"4\  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! JPI%{@Qc^  
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。。。 L8 P0bNi  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 LuS@Kf8N+  
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) TOG:`FID  
下面是修改过的unary_op Fis!MMh.$  
 Z-@nXt  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > x ;DoQx  
class unary_op J8'"vc}=  
  { zIa={tU  
Left l; x'|ty[87  
  Qz(D1>5I?  
public : )*KMU?  
j0l,1=^>l  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 1?'4%>kp  
(UkP AE  
template < typename T > pqG> |#RG  
  struct result_1 x@#>l8k?  
  { ?2@^O=I  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; jWdviS9&g  
} ; ]\yIHdcDi  
Ib(C`4%  
template < typename T1, typename T2 > ;c 7I "?@z  
  struct result_2 prJd'  
  { ne#dEUD  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; '|C%X7  
} ; !Dd'*ee-;  
. ,|C>^  
template < typename T1, typename T2 > e@3SF  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !LK xZ"  
  { := V?;  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); k+J3Kl09hM  
} jCqz^5=$  
teok*'b:  
template < typename T > 6[m~xegG  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const H/a gt  
  { eMGJx"a  
  return OpClass::execute(lt(t)); C HnclT  
} K V5 '-Sv1  
gT}H B.  
} ; 1AJ6NBC&c  
Vgm*5a6t  
80nEQT y  
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 -2hirA<^  
好啦,现在才真正完美了。 -2.7Z`*(  
现在在picker里面就可以这么添加了: jKUEs75]  
=~:IiK/#  
template < typename Right > ,{*g Q%7  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const CW1l;uwtU  
  { 9p_?t'&>q  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); @a8lF$<  
} Tm" H9  
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。 0|e[o"  
bQ*yXJ^8  
~RR!~q  
':.Hz]]/A  
&2ED<%hH`  
十. bind J v}  
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。 {!Qu(%  
先来分析一下一段例子 ^4sfVpD2!  
mSYjc)z  
M`Y^hDl6  
int foo( int x, int y) { return x - y;} sH6;__e  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 $N?8[  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 /k'7j*t Z  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 )+ <w>pc  
我们来写个简单的。 H(y`[B,}*  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ^50dF:V(1  
对于函数对象类的版本: qzW3MlD  
yTZev|ej@  
template < typename Func > |=;hQ2HyF  
struct functor_trait &nEL}GM)E  
  { |k.'w<6mb9  
typedef typename Func::result_type result_type; Z],j|r Wy6  
} ; ;21D^e  
对于无参数函数的版本: ytttF5-  
kjYM&q  
template < typename Ret > Dg&6@c|  
struct functor_trait < Ret ( * )() > x^1udK^re  
  { FL{Uz+Q  
typedef Ret result_type; /A{ Zf'DI  
} ; ]N'3jf`W  
对于单参数函数的版本: UhH#> 2r_  
HA'~1$#z  
template < typename Ret, typename V1 > ImN'o4vo  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > /8GdCac  
  { KF(H >gs  
typedef Ret result_type; 4aO/^Hl  
} ; =:rg1wo"c  
对于双参数函数的版本: $tZ {>!N  
QFP9"FM5F  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > H )ej]DXy  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > gPd K%"B@  
  { wI@87&  
typedef Ret result_type; @R&d<^I&M  
} ; ?.e,NHf  
等等。。。 t/;2rIx>  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 6ll!7U(9(  
VWft/2p~  
template < typename Func > 5/"$ _7"{a  
struct func_return (p>|e\(]0  
  { TIGtX]`  
template < typename T > R'Jrbe|  
  struct result_1 (=j;rfvP  
  { J*;RL`  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; A3eCI  
} ; o=Vs)8W  
t6"%u3W8M  
template < typename T1, typename T2 > 6?a`'&  
  struct result_2 /p !A:8  
  { PYCN3s#Gi  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; sh :$J[  
} ; !Gmnck&+  
} ; @j|E"VYY  
&5 "!  0  
Tz1^"tx9  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 i(4<MB1a  
@j\:K<sk  
template < typename Func, typename aPicker > :+\0.\K0!  
class binder_1 .OdtM X y  
  { yCxYFi  
Func fn; D0Q9A]bD;  
aPicker pk; LdZVXp^  
public : SA TX_  
~P|;Y<?3  
template < typename T > ?~o`mg  
  struct result_1 5m1J&TZ0  
  { OHndZ$'fI  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 4\n ~  
} ; >ai,6!  
*L^W[o  
template < typename T1, typename T2 > L$5,RUy  
  struct result_2 6q^$}eOt  
  { A|ZT ;\  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; JX&U?Z  
} ; WFF?VBT'^  
JV~ Dly>  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} )Q1>j 2 &  
<Z^by;d|z  
template < typename T > Ja6KO2}p  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const sa'1hX^@  
  { /"X_{3dq?  
  return fn(pk(t)); x0# Bc7y  
} 0=>$J WF  
template < typename T1, typename T2 > Qj^Uz+b  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const owIpn=8|Q  
  { ^*AI19w!Ys  
  return fn(pk(t1, t2)); VlV X  
} h%EeU 3  
} ;  {b!{~q  
[QnN1k  
"W(D0oy  
一目了然不是么? g}W`LIasv  
最后实现bind E+\?ptw  
& 'u|^d  
`0Udg,KOs  
template < typename Func, typename aPicker > b<tV>d"Fv  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) <D |&)/#  
  { mz0{eO  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); f\ P0%  
} k{2Gq1S{  
33~MP;  
2个以上参数的bind可以同理实现。 >` s"C  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 s&$?m [w  
_}5vO$kdO  
十一. phoenix T f3CyH!k  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: mOJdx-q?r  
7Yg1z%%U  
for_each(v.begin(), v.end(), v]cw})l  
( {.LJ(|(Mz  
do_ RL}?.'!  
[ OJm ]gb7  
  cout << _1 <<   " , " @\?HlGWEf  
] m.+h@  
.while_( -- _1), jG1(Oe;#  
cout << var( " \n " ) hNXZL>6  
) *J4!+GD  
); KtaoOe  
af|h4.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: FGn"j@m0  
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/X6(\(  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 obvE m[x!Z  
那么我们就照着这个思路来实现吧: f7*Qa!!2p]  
:u7BCV|yr  
<{W{ Y\_A>  
template < typename Cond, typename Actor > $z_yx `5  
class do_while :aOR@])>o  
  { ^=x/:0  
Cond cd; ;n't:yQW  
Actor act; f9#zV2ke]  
public : ~lV#- m*  
template < typename T > wXUR9H|0(  
  struct result_1 o<5`uV!f  
  { [3X\"x5@V  
  typedef int result_type; !SK`!/7c?  
} ; X2V+cre  
;y(;7n_ a  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 9JdJn>  
 ;Ci:d*  
template < typename T > 76D$Nm  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L"jA#ULg  
  { qIJc\,'  
  do G y[5'J`  
    { _|\X8o_  
  act(t); 0f5 ag&  
  } W/UA%We3+L  
  while (cd(t)); 0m3hL~0(a  
  return   0 ; Zv}F?4T~:  
} z6w'XA1_+t  
} ; "" UyfC[  
K#k/t"r  
-. *E<%  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). CWeQv9h]X  
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。 .'=S1|_(  
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。 Sqi9'-%m  
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。 7@"X?uo%o  
下面就是产生这个functor的类: pJFn 8&!J  
`!cdxKLR  
#;8)UNc)}  
template < typename Actor > 9&r]k8K  
class do_while_actor }36AeJ7L  
  { K{d3)lVYCS  
Actor act; 9<3(  QR  
public : Tbm ~@k(C  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Osz=OO{  
"&H'?N%9Up  
template < typename Cond > A _TaXl(  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; s O#cJAfuu  
} ; bqH [-mu6  
d3znb@7  
ovN3.0tAI  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 HsYzIQLL  
最后,是那个do_ |"K%Tvxe  
N/F_,>E  
x"Ll/E)\v]  
class do_while_invoker 9X*Z\-  
  { kLzjK]4*  
public : xp1/@Pw?  
template < typename Actor > KGDN)@D  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const (LsVd2AbR  
  { d_(>:|o h  
  return do_while_actor < Actor > (act); z$1|D{  
} Vl+UC1M}B>  
} do_; P]m{\K  
D 6'd&U{_  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Vsi:O7|+ }  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 u)h {"pP  
最后来说说怎么处理break和continue @MibKj>o  
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。 _v#pu Fy  
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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