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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda y7>iz6N  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 P= e4lF.  
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, B#1:Y;Z  
"<qEXX  
hXNH"0VCV  
RV}GK L>gn  
  class filler ;{Xy`{Cg!  
  { F{;; :  
public : Ky *DfQA  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 4ffU;6~l'  
} ; ~xw5\Y^  
,`y yR:F  
4b]_ #7Qm  
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: Yhe+u\vGs\  
"2%>M  
6eM6[  
#^Ys{  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ^/k ,  
z9 O~W5-U  
 O)OUy  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 21 ViHV  
7 %3<~'v[  
*_ PPrx5  
m#*h{U$  
二. 战前分析 ("OAPr\2dw  
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。 vm|!{5l:=y  
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 i=-8@  
eI0F!Yon  
MO-!TZ+6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); w(Gz({l+  
  /* --------------------------------------------- */ kymn)Ea  
vector < int *> vp( 10 ); aV<^IxE;  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); xHHV=M2l(s  
/* --------------------------------------------- */ &-=K:;x  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); "NKf0F  
/* --------------------------------------------- */ U~wjR"='  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); JIMWMk;ot  
  /* --------------------------------------------- */ o*-9J2V=J  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); -3` "E%9  
/* --------------------------------------------- */ N};t<Xev  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); vnTq6:f#M  
kQIfYtT  
Q70bEHLA  
|:N>8%@6c  
看了之后,我们可以思考一些问题: l0Y?v 4  
1._1, _2是什么? %&tb9_T)d  
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。 .1LPlZ  
2._1 = 1是在做什么? 7-X/>v  
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。 {\EOo-&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。 J,(7.+`~#  
0aogBg_@K  
mL$f[  
三. 动工 0yz~W(tsm  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: S7CV w,2  
' l|R5   
FN!1| 'VK  
'#W_boN  
template < typename T > W^k,Pmopy  
class assignment iV!@bC,  
  { 5}XvL'  
T value; ;%W dvnW  
public : .TJ">?  
assignment( const T & v) : value(v) {} ddoFaQ8  
template < typename T2 > 5,R`@&K3D  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } NF mc>0-  
} ; {]`p&@  
x,\!DLq:p  
oNIFx5*Z  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 7}%H2$Do  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ;Xu22f Kh  
?}8IQxU  
# $~ oe"  
hVM2/j  
  class holder r|fO7PD  
  { 5)`h0TK  
public : Xm|ib%no  
template < typename T > ,9\Snn  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const K6B4sE  
  { AF$\WWrB  
  return assignment < T > (t); K &dT(U  
} DW|vMpU]u  
} ; $P nLG]X  
2+:'0Krc  
}Eh*xOta  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ne*#+Q{E  
#wjH4DT  
  static holder _1; YE\K<T jH  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 '$[Di'*;  
`Mk4sKU\a  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ")%r}:0  
而不用手动写一个函数对象。 [!~}S  
q@ZlJ3%l,  
M{E{NK  
NXI[q 'y  
四. 问题分析 XYAmJ   
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。 .S7:;%qL6  
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。 "SR5wr   
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 m$:&P|!'p  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 kjE*9bUc  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 5)M 2r!\  
Fw"$A0  
五. 问题1:一致性 eFFc9'o  
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?| 6Dst;:  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 J(s;$PG  
6I>^Pf'ND  
struct holder h1f8ktF  
  { QDE$E.a  
  // 7&+Ys  
  template < typename T > B+"g2Y  
T &   operator ()( const T & r) const mCdgKr|n  
  { 9$RI H\*  
  return (T & )r; K9|7dvzC:  
} af'@h:  
} ; eW50s`bKY  
<n^3uXzD  
这样的话assignment也必须相应改动: .~mCXz<x  
Gx'TkU=  
template < typename Left, typename Right > Z0* %Rq  
class assignment 3ZojE ux`  
  { 3Aj*\e0t  
Left l; c!wtf,F  
Right r; cj g.lzY H  
public : Fm3t'^SqF  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} !9 f4R/ ?  
template < typename T2 > c-8!#~M(  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 8\Hr5FqB(  
} ; wC` R>)  
.:9s}%Z r  
同时,holder的operator=也需要改动: o~1 Kp!U  
f*fE};  
template < typename T > 1*UN sEr  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const LchnBtjn  
  { &tE.6^F  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); /k6fLn2;  
} 'jjb[{g^}}  
$$1qF"GF  
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。 gQouOjfP  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 33a uho  
L`[z[p {?  
return l(rhs) = r; 79BaDB`{a  
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。 `.v(fC  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: -JV~[-,  
p]ivf  
template < typename Tp > GEe`ZhG,  
class constant_t ! '0S0a8  
  { >NM\TLET~  
  const Tp t; Bs!4H2@{(]  
public : PDP[5q r  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} "A[ b rG  
template < typename T > |d}MxS`^  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const UtJa3ya  
  { `78V%\  
  return t; .C bGDZ  
} 0rE(p2  
} ; NlF}{   
'q{733o  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 \x+3f  
下面就可以修改holder的operator=了 gEJi[E@  
+  WDq =S  
template < typename T > 8;"*6vHZ  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const (^n*Am;zlH  
  { i8PuC^]  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); N1x@-/xa|  
} d,cN(  
m,_d^  
同时也要修改assignment的operator() %XTA;lrz  
<@uOCRb V  
template < typename T2 > la^ DjHA$  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } I021p5h|  
现在代码看起来就很一致了。 #A<P6zJXR  
0q6I;$H  
六. 问题2:链式操作 ~<9{#uM  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 B'weok  
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。 %f ju G  
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。 ${hz e<g  
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。 p{Sh F.  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ?mYYt]R  
" I+p  
template < typename T > ofdZ1F  
struct result_1 GWP dv  
  { p>*i$  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; P?ep]  
} ; +K$NAT  
C)RBkcb  
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: e@]Wh)  
x?yD=Mq_  
template < typename T > XbXA+ey6  
struct   ref 9#/(N#>  
  { Ru\_dr2yI}  
typedef T & reference; oC |WBS  
} ; \%A%s*1  
template < typename T > }1H=wg>\  
struct   ref < T &> xUWr}j4;  
  { &KC!*}<tx  
typedef T & reference; XcfKx@l  
} ; { T]?o~W  
=zg:aTMti  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: X%{'<baR  
[_6&N.  
template < typename T > JXU2CyMY  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 8E^@yZo{  
  { \wav?;z  
  return l(t) = r(t); f [o%hCS  
} x"4%(xBu  
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。 GdmmrfXB  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 8cxai8  
2>PH 8  
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 'r} fZ  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: UlovXb  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 `,>wC+}  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 7C,T&g 1:  
最后的布局是: v."Dnl  
                Add >'=MH2;  
              /   \ !K0JV|-?t  
            Divide   5 H7g< p"  
            /   \ F?4(5 K  
          _1     3 Ob<W/-%5tH  
似乎一切都解决了?不。 "^CXY3v  
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。 mZvG|P$}  
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。 UWXm?v2j  
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: ,^s  
edC 4BHE  
template < typename Right > JBX[bx52<r  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const a P()|js  
Right & rt) const xi'>mIT  
  { rR{,)fX;  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ;h/pnmhP  
} Qvoqx>2p5  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 /CX VLl8~  
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。 )@g;j>  
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。 \E4B&!m  
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。 9s$U%F6}  
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。 XSRdqU>Aun  
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? `S/wJ'c  
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: h3G.EM:eG  
1(dj[3Mt  
template < class Action > E+xuWdp.*  
class picker : public Action #Z!b G?="  
  { -pb&-@Hul  
public : &*,:1=p  
picker( const Action & act) : Action(act) {} woOy*)@  
  // all the operator overloaded x^=M6;:  
} ; {U11^w1"3  
P&A|PY,P  
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。 L\aBc}  
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: u=l1s1>  
y9HK |  
template < typename Right > \}]iS C.2  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const !dcwq;Ea  
  { j6}R7 $JR  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); !fkep=  
} 90N`CXas  
(Ye>Cp+]  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > -e@!  
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。 b'@we0V@S  
~%y@Xsot>  
template < typename T >   struct picker_maker ./-JbW  
  { B5am1y{P#  
typedef picker < constant_t < T >   > result; hP@(6X,"  
} ; Hgc=M  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > T3&`<%,f  
  { &Vk; VM`5  
typedef picker < T > result; PH4%R]{8{  
} ; 9l/EjF^  
Ze^jG-SL$9  
下面总的结构就有了: I*[tMzE  
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。 !$qKb_#nC  
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。 [THG4582oB  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 )hKS0`$|  
至此链式操作完美实现。 tx7~S Ur  
CZ{k@z`r  
xl4=++pu)  
七. 问题3 J]/}ojW3  
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。 u62)QJE  
@Cq? :o<  
template < typename T1, typename T2 > kUHE\L.Y]  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5"Kx9n|  
  { 'C+;r?1!h  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); y>VcgLIB  
} vlWw3>4  
wVK*P -C  
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: M@UVpQwgv  
j0-McLc  
template < typename T1, typename T2 > WT3gNNx|  
struct result_2 %kI} [6J_  
  { PFSLyV*  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 25{ uz  
} ; h5%|meZQb  
qB6dFl\ (  
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? WPuz]Ty  
这个差事就留给了holder自己。 LwJ0  
    l3i,K^YL  
YrI|gz)  
template < int Order > f?fKhu2  
class holder; JHV)ZOO  
template <> H6kf K5,  
class holder < 1 > 0`#(Toe{B  
  { #~ v4caNx  
public : "`tXA  
template < typename T > =5]n\"/  
  struct result_1 P8yIegPY  
  { pJpNO$$w  
  typedef T & result; [`fI:ao|  
} ; LC69td&  
template < typename T1, typename T2 > 4n( E;!s  
  struct result_2 JMV50 y  
  { Jn}n*t3  
  typedef T1 & result; {Q (}DI  
} ; ks(SjEF  
template < typename T > oY9FK{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const [uuj?Rbd  
  { z5cYyx r>  
  return (T & )r; *dE^-dm#  
} D> ef  
template < typename T1, typename T2 > T.&7sbE_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const (RL>Hn;.  
  { !AHAS  
  return (T1 & )r1; <-C!;Ce{  
} Csst[3V  
} ; GuQRn  
! >.vh]8g  
template <> I2Ev~!  
class holder < 2 > Zc5 :]]  
  { 2!&pEqs  
public : dbGgD=}o  
template < typename T > ?bX  
  struct result_1 ETw]! br  
  {  mw$Y  
  typedef T & result; F4I6P  
} ; x"B' zP  
template < typename T1, typename T2 > Ww9;UP'G  
  struct result_2 M?&zY "c  
  { _^!vCa7f  
  typedef T2 & result; oVO.@M#  
} ; |7F*MP  
template < typename T > 649 !=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const [Eq<":)  
  { :b#%C pR  
  return (T & )r; PXYE;*d(  
} 7XAvd-  
template < typename T1, typename T2 > )c<6Sfp^B  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const |m>}%{  
  { Ej(2w Q  
  return (T2 & )r2; #6> 6S;Ib  
} "~+.Af  
} ; KX+ey8@[  
a5c'V   
:{}_|]>K  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 Jbw!:x [  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: POd/+e9d  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: dk5|@?pe  
f6ZZ}lwaV  
return l(i, j) = r(i, j); =Viy^ieN$  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 4('JwZw\!  
g`Md80*Zfk  
  return ( int & )i; &d^=s iL  
  return ( int & )j; S`g;Y '  
最后执行i = j; v|@1(  
可见,参数被正确的选择了。 TipHV;|e  
3)E(RyQA3  
 H!eh J$[  
o0Gx%99'  
x-Z^Q C  
八. 中期总结 >;lKLGJrd>  
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: B@cz ?%]  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ,b.n{91[]x  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 WmVVR>0V|  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor l)Mh2lA,=  
\r -N(;m  
f1cl';  
I,P!@  
>4)g4~'n!  
L#j/0IHD  
九. 简化 Bymny>.M  
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。 ^Q2ZqAf^a  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 2VYvO=KA  
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: eE3-t/=  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 r*d Q5 _  
  +-*/&|^等 $ KQ,}I  
2. 返回引用。 ]N}]d +^6  
  =,各种复合赋值等 9k `~x1Y)  
3. 返回固定类型。 <94WZ?{p  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 42@a(#z(U  
4. 原样返回。 &o.iUk  
  operator, #v/ry)2Y=  
5. 返回解引用的类型。 In(NF#  
  operator*(单目) .TN2s\:]jw  
6. 返回地址。 Czu1)y  
  operator&(单目) VO-784I  
7. 下表访问返回类型。 0vckoE  
  operator[] F6&P~H  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 -1mvhR~  
  operator<<和operator>> e^frVEV  
lU$X4JBzS  
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。 4A  o{M  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ;&mxqY8`'  
B9W/bJ6%  
template < typename Left > G"Pj6QUva  
struct value_return f\'G`4e  
  { gz\j('~-D  
template < typename T > 5"2@NL  
  struct result_1 32y[  
  { ;tr)=)q &  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; %8<2>  
} ; <G9<"{  
ZbyG*5iq  
template < typename T1, typename T2 > iiN?\OO^~  
  struct result_2 ~2 Oc K  
  { $Sw,hb  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Hn^sW LT  
} ; AS q`)Rz  
} ; 1>;6x^_h0S  
p XNtN5@FQ  
J[o${^  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 3Tw%W0q  
w(#:PsMo<  
下面我们来剥离functor中的operator() ' tSnH&c  
首先operator里面的代码全是下面的形式: i6A$1(:h  
7YD\ !2b  
return l(t) op r(t) fv/v|  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) !|(Ao"]  
return op l(t) L:^Y@[f  
return op l(t1, t2) pKYLAt+^>  
return l(t) op BiE$mM  
return l(t1, t2) op P;>!wU~*  
return l(t)[r(t)] 'N|2vbi<  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] w&9F>`VET  
_rG-#BKW8L  
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: DbQBVy  
单目: return f(l(t), r(t)); NC;T( @  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); L*IU0Jy>  
双目: return f(l(t)); eoC<a"bJ>  
return f(l(t1, t2)); eA10xpM0  
下面就是f的实现,以operator/为例 ~6MMErSj  
Ipg\9*c`  
struct meta_divide y]MWd#U  
  { C~:b*X   
template < typename T1, typename T2 > cS5w +`,L  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Px$'(eMj^3  
  { C\J@fpH(t`  
  return t1 / t2; ?'T"?b<  
} KZi+j#7O  
} ; ?3n=m%W,J*  
U:J /\-  
这个工作可以让宏来做: rdFs?hO  
1RURZoL  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ rT o%=0P  
template < typename T1, typename T2 > \ YdPlN];[  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; gca|?tt  
以后可以直接用 X3 <SP  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) rnJS[o0  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 1o(+rR<h9  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) LxIuxt=X|p  
NuHL5C?To  
zj%cd;  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 D5}DV  
pVdhj^n  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > UnJi& ~O  
class unary_op : public Rettype TeOFAIU  
  { "sC$%D<oc  
    Left l; (2n3exx  
public : $hC~af6  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {}  <Wp`[S]r  
9Y;}JVS  
template < typename T > <?{ SU   
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~_ (!}V  
      { _.u~)Q`6  
      return FuncType::execute(l(t));  GE{8I<7c  
    } >:="?'N5l!  
9c#L{in  
    template < typename T1, typename T2 > V=:,]fTr  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z?5,cI[6#  
      { u!sSgx =  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); M|5^':Y  
    } ^w.k^U=B  
} ; ER0TY,  
}Ox2olUX  
avF&F  
同样还可以申明一个binary_op f:)]FHPB1  
QSO5 z2|  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > e&r+w!  
class binary_op : public Rettype CR} >  
  { u0<d2Y  
    Left l; 3 ATN?V@  
Right r; #u!y`lek  
public : @Z"QA!OK~c  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} vbW\~xf  
:/n ?4K^  
template < typename T > fo/(()  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const '5&B~ 1&  
      { k i~Raa/e  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Yqq$kln  
    } 1 8l~4"|fk  
fSm?27_  
    template < typename T1, typename T2 > F>hVrUD8  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vLVSZX  
      { Ktj(&/~}  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); T1Ln)CS?9  
    } 1KfJl S+  
} ; -Hl\j (D7  
pZNlcB[Qn-  
C{lB/F/|!  
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 7!]k#|u  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 aC $h_  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) F!DrZd>\  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 YB(#]H|8S  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! L>|A6S#y8/  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 fh/)di  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 wFH(.E0@Q  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) XmE_F  
下面是修改过的unary_op ~8S4Kj)%  
]kU~#WT  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > y"{UN M|R  
class unary_op ~XN]?5GQf  
  { GcU(:V2o  
Left l; zXA= se0U  
  [bQ8A(u  
public : n~L'icD[  
&QHA_+88W  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} m"k i*9]  
2g`uC}  
template < typename T >  @=^jpSnZ  
  struct result_1 #oS  
  { -F~9f>  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Q'vIeG"o  
} ; eFeCS{LV+  
'JXN*YO  
template < typename T1, typename T2 > ?j ;,q  
  struct result_2 60SenHKles  
  { ?N9adL &b  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; l7FZ;%&  
} ; M zA  
{;wK,dU  
template < typename T1, typename T2 > v: !7n  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rSzXa4m(  
  { c'VtRE# z~  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); p5D3J[?N  
} yM\tbT/l  
Amq8q  
template < typename T > YV>VA<c  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ce-m)o/  
  { !3gpiQH{  
  return OpClass::execute(lt(t)); |Cxip&e>  
} +=lcN~U2  
Y=#mx3.  
} ; L>K39z~,  
n$Oky-P"  
#gr+%=S'6C  
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 m/"=5*pA  
好啦,现在才真正完美了。 &dHm!b  
现在在picker里面就可以这么添加了: 'FvhzGn9Q  
1]zyME  
template < typename Right > %d~9at6-B  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ~P.-3  
  { 4h0jX 9  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); m0q`A5!)  
}  ;#Bh_f  
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。 4 w/t$lR  
LxYM "_1A;  
2&G1Q'!  
q=L* 99S  
f%{ ag  
十. bind lQ(BEv"2G[  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ^?l-YnQqm?  
先来分析一下一段例子 "=0 lcb C  
.$T:n[@  
t+Q|l&|0  
int foo( int x, int y) { return x - y;} r z>zdj5}  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Y+5A2Z)f[  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 pOe`*2[  
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。 Eo3Aak o  
我们来写个简单的。 D -\'P31  
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 J;-$rb  
对于函数对象类的版本: Hi 0df3t  
3qwYicq,  
template < typename Func > @R Yb-d  
struct functor_trait pDnFT2  
  { kJ5?BdvM&  
typedef typename Func::result_type result_type; u\& [@v  
} ; SwmPP-n  
对于无参数函数的版本: T"0)%k8lJ  
oKqFZ,m[  
template < typename Ret > M5bj |tQ4  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 113x9+w[  
  { , $F0D  
typedef Ret result_type; X +  
} ; pkMON}"mj  
对于单参数函数的版本: 9G\3hL]  
b "3T(#2<*  
template < typename Ret, typename V1 > $5 p'+bE  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > oVZ8p-  
  { @nW(KF  
typedef Ret result_type; i{x0#6_Y  
} ; %}AY0fg?T  
对于双参数函数的版本: ~{tZ;YZ  
N[D\@o  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > It:QXLi;  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > :FgRe,D  
  { }\qdow-  
typedef Ret result_type; h],%va[  
} ; _=M'KCL*)  
等等。。。 2dlV'U_g  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy wjGjVTtHs  
g"AfI  
template < typename Func > 8@*|T?r  
struct func_return L5P}%1 _  
  { qc4 "0Ap'  
template < typename T > hb\Y)HSp/  
  struct result_1 [";5s&)q  
  { ] ,aAzjZ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; F!cAaL1  
} ; Xr6 !b:UX  
.*ovIU8  
template < typename T1, typename T2 > }4ju2K  
  struct result_2 YxqQg  
  { ]O ` [v  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ]6[d-$#^ko  
} ; )'CEWc%  
} ; PKs%-Uk  
) CTM  
=}KbE4D+8  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 NS~knR\&  
~,65/O  
template < typename Func, typename aPicker > )GKgK;=~  
class binder_1 `*!>79_2C  
  { BfLZ  
Func fn; TmZ[?IL,  
aPicker pk; !27]1%Aw  
public : 1@dx(_  
Oo .Qz   
template < typename T > %$KO]   
  struct result_1 BT#g?=n#`  
  { 'U0I.x(  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; D*Q#G/TF3  
} ; xA E@cwg  
!Qzp!k9d  
template < typename T1, typename T2 > u\?u4  
  struct result_2 [k}\{i>  
  { xJGeIh5  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; i?=.; 0[|  
} ; k|C8sSH  
,LO-!\L  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} AAY UXY!  
]*U')  
template < typename T > F ;&e5G  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Q0_W<+`  
  { BF!zfX?n  
  return fn(pk(t)); fMaNv6(  
} ~=ys~em e  
template < typename T1, typename T2 > y]9U FL"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mIo7 K5z{  
  { nHrCSfK  
  return fn(pk(t1, t2)); p2(_YN;s  
} -=IM8Dny  
} ;  O+j:L  
b\S}?{m5  
L|w-s4L  
一目了然不是么? :/qO*&i,N  
最后实现bind dhkpkt<G8  
N Z`hy>LF^  
AMz=HN  
template < typename Func, typename aPicker > RY< b]|  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) G'f"w5%qZv  
  { o |iLBh$)  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ]SgeZ07  
} F k;su,]_  
X+8p2xSO|  
2个以上参数的bind可以同理实现。 QovC*1'  
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。 V}-o): dI|  
KK$A 4`YoR  
十一. phoenix ] '/]j  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Jo<6M'  
.?RjH6W  
for_each(v.begin(), v.end(), 1bkUT_  
( &J:)*EjVl5  
do_ au* jMcq  
[ C<XDQ>?  
  cout << _1 <<   " , " *rT(dp!Y  
] Q;nr=f7Ys  
.while_( -- _1), pN_!&#|+$  
cout << var( " \n " ) He3zV\X[Z  
) \ 6 a  
); {fD#=  
F DX+  
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: O]eJQ4XN<  
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 >~~\==".  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 kELyD(^P`  
那么我们就照着这个思路来实现吧: #jiqRhm  
DU8LU*q'  
Uiw7Y\Im|  
template < typename Cond, typename Actor > U{(07GNm#  
class do_while /GGu` f  
  { 8ZfIh   
Cond cd; V}+;b bUc-  
Actor act; =lQ[%&  
public :  ?Nql7F4  
template < typename T > |3ETF|)?  
  struct result_1 " SqKS,J  
  { vI}S6-"<  
  typedef int result_type; ?GU!ke p  
} ; "\?G  
);H[lKy  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ~W{h-z%q  
[)vwg`]   
template < typename T > ^?[<!VBI  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const l}c2l'  
  { ^I?y\:.  
  do q.{/{9  
    { g>P9hIl  
  act(t); 4{t$M}?N  
  } DNBpIC5&6  
  while (cd(t)); >Fk `h=Wd  
  return   0 ; |9Ks13?Ck  
} "e<. n  
} ; FH`&C*/F0Y  
-wMW@:M_  
1[9j`~[([  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). HWOs@ !cL  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 AiHf?"EVT  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 "m;]6B."  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ^oO5t-9<!  
下面就是产生这个functor的类: ^T6!z^g1h  
;I71_>m  
X$Vz  
template < typename Actor > 0(9@GIT  
class do_while_actor aZGDtzNG5h  
  { cY'To<v  
Actor act; bTp2)a^G  
public : y@\Q@ 9  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} YKOO(?lv  
~7WXjVZ  
template < typename Cond > vD9D:vK  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; QF/u^|f  
} ; 810<1NP  
s Xk?.A_D  
Cy:`pYxhd  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 k&iScMgCTH  
最后,是那个do_ e - ]c  
L^{;jgd&T9  
5=h'!|iY  
class do_while_invoker G_N-}J>EP  
  { Q1\k`J  
public : x$ J.SbW  
template < typename Actor > lc?mKW9  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 'qF3,Rw  
  { UAXF64w{  
  return do_while_actor < Actor > (act); KSB_%OI1  
} 6aZt4Lw2\  
} do_; Y\Qxdq  
'BdmFKy1  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Hu(flc+z"  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 hi D7tb=g~  
最后来说说怎么处理break和continue xD= qU  
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。 P[GX}~_k  
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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