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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda wP"dZagpj  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 npRS Ev  
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, i-yy/y-N  
<0S=,!  
1Bxmm#  
e.c3nKXZ q  
  class filler dMR3)CO  
  { p}[zt#v  
public : g/13~UM\  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ccd8O{G.M  
} ; OT'[:|x ;  
4 Jx"A\5*G  
1~ $);US  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: xC C:BO`pw  
yoAfc  
h$L"8#  
>vo=]c w  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); tE7[Smzuf  
DNP13wp@  
V ]90  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 %kgkXc~6|x  
^k<o T'89  
Ytgj|@jsp  
Y2'cs~~$Ce  
二. 战前分析 1#1 riM -  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 )?wJF<[_#  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 }jill+]  
sUE?v9  
|F#1C9]P  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); =~p>`nV  
  /* --------------------------------------------- */ Pb*5eXk  
vector < int *> vp( 10 ); /rSH"$  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Mfv1Os:ST  
/* --------------------------------------------- */ :_QCfH  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 10H)^p%3+  
/* --------------------------------------------- */ |*`Z*6n  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); vB+ '  
  /* --------------------------------------------- */ d:yqj:  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 0T46sm r  
/* --------------------------------------------- */ W0}B'VS.I  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); @g G<le6  
6]-SK$  
In[Cr/&/Y  
yV^s,P1  
看了之后,我们可以思考一些问题: [k-+AA>:  
1._1, _2是什么? FN[{s  
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。 MeUaTJFEB  
2._1 = 1是在做什么? @_z4tUP  
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。 -1J[n0O.  
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。 cYqfsd# B  
xp Og8u5  
 wd)jl%  
三. 动工 @/ k@WhFZ  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: &d|r~NhP  
+5XpzZ{#Wa  
*E{2J:`  
}*L(;r)q  
template < typename T > Qca&E`~Q  
class assignment 9*a=iL*Nw  
  { O|w J)  
T value; -{ZWo:,r~q  
public : xNbPsoK  
assignment( const T & v) : value(v) {} QVtQx>K`  
template < typename T2 > []D@Q+1  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } %plo=RF  
} ; 5L!y-3  
1/"WD?a  
AnT3M.>ek  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 &?(?vDFfZ  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment J_;o|gqX  
=W'Ae,&  
_]:z \TDn  
4]E3c AJ  
  class holder KRA/MQ^7~U  
  { )Eo)t>  
public : [1u-Q%?#  
template < typename T > :ijAqfX  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const @mfEKU!  
  { O6OP =K!t:  
  return assignment < T > (t); O<V4HUW  
} <%" b9T`'  
} ; ?5 {>;#0Z  
Nal9M[]c  
*Em,*!  
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: j}C}:\-fY  
% oo2/aF  
  static holder _1; hzvd t  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 P ! _rEV  
)h)]SF}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); >=-(UA  
而不用手动写一个函数对象。 .*)2SNH  
w Y_)y  
zld#qG6  
 .P"D  
四. 问题分析 NN?`"Fww  
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。 lx7Q.su'  
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。 Kh_Lp$'0uM  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 AQwdw>I-FX  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 rQ qW_t%  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Nb'''W-iu  
Ptdpj)oi&Q  
五. 问题1:一致性 2V#>)R#k  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| s|y "WDyx5  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 :Nz2z[W$  
#iHs* /85  
struct holder pW J Fz-  
  { fNW"+ <W  
  // JVSA&c%3  
  template < typename T > j=r P:#  
T &   operator ()( const T & r) const W~7A+=&  
  { *(T:,PY  
  return (T & )r; i=oU;7~zK  
} x5-}h*  
} ; ia+oX~W!VR  
oV|4V:G q  
这样的话assignment也必须相应改动: LAS'u "c|  
4p,EBn9(  
template < typename Left, typename Right > f@|A[>"V  
class assignment P 'od`  
  { t^G"f;Ra+  
Left l; 2Tp1n8FV  
Right r; [R^i F  
public : (<xfCH F5  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} >8#X;0\Kj  
template < typename T2 > GkTiDm?  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } NRIG1v>  
} ; jk[1{I/  
AW!?"xdZ  
同时,holder的operator=也需要改动: VKG&Y_7N  
'6cWS'9"  
template < typename T > R?"q]af~  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const b)qoh^  
  { !W}9no  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); R5 - @  
} j2StXq3  
CFMo)"  
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。 yy i#Mo ,  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 sHt].gZ  
`tA" }1;ka  
return l(rhs) = r; qzKdQ&vO  
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。 1AM!8VR2  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: \F/hMXDlJ  
L\xk:j1[  
template < typename Tp > [6%VRqY  
class constant_t AQ,' 6F9  
  { 9.gXzP H  
  const Tp t; emqZztccZ  
public : yW1)vD7  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 9=8iy w  
template < typename T > NV72  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const YQ9'0F[l  
  { "4+ &-ms  
  return t; 4ew" %Cs*  
} H8Bs<2  
} ; bnq; )>&  
DEG[Z7Ju  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 A@1W}8qY:  
下面就可以修改holder的operator=了 ?(D q?-.  
pfA|I*`XV  
template < typename T > !;Yg/'vD-  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const A+ZK4]xb  
  { iNtaDX| %/  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 4sF"6+%5d  
} q<[P6}.  
CrC^1K  
同时也要修改assignment的operator() _~IR6dKE  
~?4PBq  
template < typename T2 > S;3R S;  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ZRh~`yy  
现在代码看起来就很一致了。 ]'!f28Ng-  
R]c+?4J  
六. 问题2:链式操作 2&:f&"  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 X^}I-M%{m  
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。 w28o}$b`  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 A!s`[2 Z  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 \r;#g{ _  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct xu/cq9  
D.B.7-_8  
template < typename T > R} eN@#"D  
struct result_1 y I HXg#  
  { 2h|MXI\g  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; p `8 s  
} ; @Lpq~ 1eZB  
mXRB7k  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: NPhhD&W_  
2Nu=/tMN  
template < typename T > Y>|B;Kj0(  
struct   ref 6]V4muz#c  
  { QwNly4  
typedef T & reference; C]O(T2l{l  
} ; rHC>z7+z.  
template < typename T > fM]+SMZy  
struct   ref < T &> &oP +$;Y  
  { nW PF6V>  
typedef T & reference; CY 4gSe?  
} ; -V-RP;">  
Jj>?GAir  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ciFmaM.  
oibsh(J3  
template < typename T > ;kFDMuuO  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const T%.8 '9  
  { 09X01X[  
  return l(t) = r(t); ;X8yFq  
} I?h)OvWd  
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。 gFeO}otm  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 eV 2W{vuI  
AYt%`Y.!  
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 0ZT5bg_M  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: `n#H5Oyn  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 O!m vJD  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ]mo-rhDsM  
最后的布局是: (n*^4@"2  
                Add :Ux?,  
              /   \ X^T:8npxt  
            Divide   5 j|4<i9^}  
            /   \ q 0$,*[PH  
          _1     3 ebm])~ZL  
似乎一切都解决了?不。 ; o?-yI&T*  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 >sfRI]OG  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 Hc!  mB  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: gwOa$f%O  
.\[`B.Q  
template < typename Right > -9%:ilX~  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const un)4eo!7  
Right & rt) const \.C +ue  
  { R{WE\T'  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); I~q#eO)  
} /,89p&h  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 :9O#ObFR  
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。 bP8Sj16q  
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。 `s"'r !  
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。 VYu~26Zr  
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。  W,4QzcQR  
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? |2?'9<  
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: NhfJ30~  
8 BY j  
template < class Action > ?{\nf7Y  
class picker : public Action VO,!x~S!  
  { ZW-yP2  
public : e&simX;W  
picker( const Action & act) : Action(act) {} " W!M[qBW  
  // all the operator overloaded @Py/K /  
} ; bBu,#Mc  
!,l9@eJQ  
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。 9:fOYT$8  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: (hTCK8HK  
pA`+hQNN  
template < typename Right > S\''e`Eb"5  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 3 j!3E  
  { x9$` W  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); r>dwDBE  
} R?v>Q` Qi  
YsG%6&zEq  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > rFIqC:=  
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。 TK5K_V*7  
\[BK1JP  
template < typename T >   struct picker_maker A3rPt&<a  
  { @xQgY*f#  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ` BDLW%aL  
} ; P1zKsY,l$<  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > .9,zL=)Ba  
  { ?;KKw*  
typedef picker < T > result; V7GRA#|  
} ; {SwQ[$k=_  
K2 he4<  
下面总的结构就有了: &/mA7Vf>eR  
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。 -c(F1l  
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。 ^=C{.{n  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 7bqBk,`9  
至此链式操作完美实现。 4 d;|sI@  
+IrLDsd  
>QA uEM  
七. 问题3 ^sa#8^,K  
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。 JQ}$Aqk  
anIAM  
template < typename T1, typename T2 > ) u3 Zm  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =NOH:#iQ  
  { 3l)hyVf&  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); #rxVd 7f  
} P6!jRC"52'  
y(Y!?X I  
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: N U|d  
.^N/peU q  
template < typename T1, typename T2 > !g Z67  
struct result_2 /3A^I{e74  
  { UQ'\7OS  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; tYZ[6 8  
} ; cU0s p  
:{qv~&+C  
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? i%ZW3MrY~  
这个差事就留给了holder自己。 %{YN70/  
    $SM# < @  
/b]oa !  
template < int Order > $}lbT15a  
class holder; ?z}=B  
template <> f:ZAG4B  
class holder < 1 > #Xhdn\7  
  { hy}8Aji&  
public : XpmS{nb  
template < typename T > |_o=^?z'  
  struct result_1 SGh1 DB  
  { hJwC~HG5  
  typedef T & result; U"q/rcA  
} ; Atflf2K  
template < typename T1, typename T2 > m_=$0m J$  
  struct result_2 (Q%'N3gk  
  { mocI&=EF2X  
  typedef T1 & result; L!=4N!j  
} ;  Mu2  
template < typename T > M7+nW ; e%  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const G"X8}:}  
  { .uyGYj-C  
  return (T & )r; (7XCA,KTGI  
} <,3^|$c%  
template < typename T1, typename T2 > dY@WI[yog  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Hu.t 3:w  
  { YhOlxON  
  return (T1 & )r1; T^T[$26  
} N-I5X2  
} ; nA P.^_K  
SG-'R1 J  
template <> } @K FB  
class holder < 2 > (S xR`QP?,  
  { Ggl~nxz  
public : o&`<+4 i  
template < typename T > } b=}uiR#  
  struct result_1 w=LP"bqlI  
  { S/Fkw4%  
  typedef T & result; COTp  
} ; ~=8uN<  
template < typename T1, typename T2 > OH5>vV 'i  
  struct result_2 9AxCiT.  
  { p"l3e9&'j  
  typedef T2 & result; 1AG=%F|.  
} ; jV? }9L^;  
template < typename T > d+X}cq=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const .C2TQ:B,.  
  { slg ]#Dy  
  return (T & )r; OfctoPP _0  
} Hir Fl  
template < typename T1, typename T2 > Pcu#lWC$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const " R-!(9k^`  
  { ~4s'0 w^  
  return (T2 & )r2; K'X2dG*  
} $/=nU*pd  
} ; }0u8r`  
*xON W  
%]I ZLJ  
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> >。 bYi`R)  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: IkrF/$r  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ^5A t?I8  
q EP 4  
return l(i, j) = r(i, j); 3t<a $i  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) mt5KbA>nU  
~mO62(8m  
  return ( int & )i; dn }`i  
  return ( int & )j; 0pJ ":Q/2)  
最后执行i = j; v.:3"<ur}  
可见,参数被正确的选择了。 ;Ra+=z}>  
UTf9S>HS  
p=C%Hmd5E  
Kx=4~  
$KLD2BAL  
八. 中期总结 -K rxMi  
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: iJZ/jCI  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 a)S+8uU  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 `2`\]X_A{  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ^2$ lJ  
x7vctjM|  
:.?gHF.?  
F29v a  
\mw(cM#:  
 1~l I8  
九. 简化 ^':!1  
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。 ^{xeij/  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 {5d9$v7k4  
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: $&"V^@  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 C=s1R;"H  
  +-*/&|^等 vTaJqEE  
2. 返回引用。 !^v5-xO?rP  
  =,各种复合赋值等 *1 G>YH  
3. 返回固定类型。 &f7fK|}  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) <L{(Mj%Z  
4. 原样返回。 {0;3W7  
  operator, ?W( 6  
5. 返回解引用的类型。 f+|$&p%  
  operator*(单目) RGn!{=  
6. 返回地址。 Gcb|W&  
  operator&(单目) } g3+{\x8  
7. 下表访问返回类型。 WWL4`s  
  operator[] S.Z9$k%   
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 >yXN,5d[  
  operator<<和operator>> R|f~>JUF  
:>aQ~1f>]  
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。 M:P0m6ie  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: n!')wIk  
$2<d<Um~z  
template < typename Left > _DrJVC~6@  
struct value_return h'$QC )P  
  { 7HVZZ!>~  
template < typename T > @]q BF]6  
  struct result_1 .TE?KI   
  { ;SwMu@tg  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 2o#,kGd  
} ; S,U Pl}KF  
}gkM^*$:%  
template < typename T1, typename T2 > ,+g&o^T  
  struct result_2 oG7q_4+&  
  { ,v&L:a  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;  e(NLX`  
} ; hky;CD~$  
} ; y7S4d~&  
LTJc,3\,  
DI`%zLDcY  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 7 Sa1;%R  
1xU3#b&2tC  
下面我们来剥离functor中的operator() \uME+NF  
首先operator里面的代码全是下面的形式: k'$!(*]\b  
BYY RoE[P  
return l(t) op r(t) p#SY /KIw  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) c}[+h5  
return op l(t) ^ FZ^6*  
return op l(t1, t2) ;. wX@  
return l(t) op #{9G sD  
return l(t1, t2) op M(d6Z2ibh  
return l(t)[r(t)] <`!PCuR  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 7O`o ovW$  
|0{u->+ )  
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: u*7Z~R  
单目: return f(l(t), r(t)); OG3/-K8R  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); PY3ps2^K.  
双目: return f(l(t)); @<M*qK1h  
return f(l(t1, t2)); qzFQEepso  
下面就是f的实现,以operator/为例 "+?Cz !i   
g(O;{Q_  
struct meta_divide H0a/(4/xg  
  { =e><z9hY  
template < typename T1, typename T2 > J ti(b*~  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) *2}O-e  
  { * n(> ^  
  return t1 / t2; .+y>8h3{  
} -ng=l;  
} ; M,3wmW&d6  
nK3 k]gLc{  
这个工作可以让宏来做:  ==/n(LBD  
0aR,H[r[?  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ `>D9P_Y"jI  
template < typename T1, typename T2 > \ 5FC4@Ms`  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; kC$&:\Rh  
以后可以直接用 <B /5J:o<  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) NYABmI/0c  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 +:6Ii9G N  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) >EXb|vw   
oUx[+Gnv  
8_d -81Dd  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 OMihXt[  
?IX!+>.H  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Q\{x)|{$  
class unary_op : public Rettype d~ng6pA  
  { WW@"Z}?k  
    Left l; e=/&(Y  
public : ,/&Zw01dGN  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} YEYY}/YX  
2 Tvvq(?T  
template < typename T > rFJ[dz  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Bk|K%K  
      { # Oup^ o@  
      return FuncType::execute(l(t)); < /p 8r  
    } }xn_6  
3Rl,GWK  
    template < typename T1, typename T2 > N~=A  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K.>wQA&  
      { 6R}j-1 <n  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); OIaYHA  
    } 1M%S gV-#  
} ; E\2Ml@J  
lx,`hl%  
/jD-\,:L}  
同样还可以申明一个binary_op wpPn}[a  
x.DzViP/  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > v:ER 4  
class binary_op : public Rettype h:qHR] 8dZ  
  { }4c/YP"a'E  
    Left l; S;@ay/*~  
Right r; #I\Y= XCY  
public : 8KjRCm,I  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} rjojG59U>  
(L69{n  
template < typename T > )c tr"&-  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Jj"HpK>[  
      { J?712=9  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); R"6;NPeo  
    } O+ .*lo  
setL dEi  
    template < typename T1, typename T2 > W"(u^}  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8:g!w:$x  
      { jMpa?Jp1  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); -Wo15O"  
    } a5wDm  
} ; ]A:( L9  
ku.A|+Tn  
x*8O*!ZZ  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 !L\'Mk/=A  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 -}<g-*m"q  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 6$ e]i|e  
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。 "n- pl  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! .LE+/n  
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。。。 %!W%#U0  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 !$kR ;Q"/  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) uW[3G  
下面是修改过的unary_op #( uj$[o  
%Y',|+Arx  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 3V-6)V{KaE  
class unary_op %x2b0L\g  
  { zl)&U=4l  
Left l; ?y_awoBd1  
  76MsrOv55  
public : k^*$^;z  
_Y#Bm/*  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ?`. XK}  
j.& ;c'V$.  
template < typename T > C_-E4I Z)  
  struct result_1 OOLe[P3J3  
  { bF6gBM@*  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; wgZrrq/W|  
} ; <IH*\q:7  
WZ"W]Jyy{  
template < typename T1, typename T2 > )>$^wT  
  struct result_2 FfXZ|o$;  
  { "^"'uO$  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; JN^bo(kb  
} ; PW^ 8;[\QP  
B/_6Ieb+  
template < typename T1, typename T2 > hho%~^bn(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const + (=I8s/  
  { n_;S2KM  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); QK7e|M  
} >)sqh ~P  
'a_s%{BJXg  
template < typename T > -$L(y@%X^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const MCd F!{  
  { 3{q[q#"  
  return OpClass::execute(lt(t)); ^BNp`x;;`  
} Mk "vv k  
&CO| Y(+  
} ; g-eq&#  
%O_t`wz  
fp-m.d:|  
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 *I/A,#4r  
好啦,现在才真正完美了。 X#7}c5^Y  
现在在picker里面就可以这么添加了: `{L{wJ:&a  
w5 Z2N[hy  
template < typename Right > X\'E4  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ##2`5i-x  
  { 4JSZ0:O  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); c _p[yS  
} %xpd(&)n  
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。 v*XkWH5  
ex=)H%_|  
F`3^wHw^  
<L2GUX36#  
~K%k 0kT  
十. bind 'DeW<Sa~  
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。 k!9=  
先来分析一下一段例子 <B=[hk!  
cp|:8 [  
Eh {up  
int foo( int x, int y) { return x - y;} -Sp/fjlq/  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 f!EOYowW  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ' #KA+?@  
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。 nrF!;:x  
我们来写个简单的。 EZ*t$3.T  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:  I}rGx  
对于函数对象类的版本: X;(oz]tr$  
*^ey]),f54  
template < typename Func > cNx \&vpd  
struct functor_trait 9n-T5WP  
  { xSdN5RN  
typedef typename Func::result_type result_type; f>O54T .L.  
} ; 7t`E@dm  
对于无参数函数的版本: t[/\KG8  
#gF2(iK6  
template < typename Ret > 87+.pM|t%  
struct functor_trait < Ret ( * )() > /G{&[X<4U  
  { tI"wVr  
typedef Ret result_type; ~37R0`C  
} ; QN3 qF|))  
对于单参数函数的版本: )CFk`57U  
~d&'Lp[3  
template < typename Ret, typename V1 > ?ISI[hoc  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > A\Lr<{Jh  
  { 5Ws5X_?d  
typedef Ret result_type; -e &$,R>;  
} ; sN"p5p  
对于双参数函数的版本: =kwb` Z/a  
/L)?> tg  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > .mC~Ry+t  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > P_kaIPP  
  { 4u@yJ?U  
typedef Ret result_type; IES41y<  
} ; A>4l/  
等等。。。 7z Ohyl?  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy qw6EPC  
A J<iM)l|  
template < typename Func > an-\k*w  
struct func_return 6{cybD`Ef&  
  { FrgW7`s[A  
template < typename T > rat=)n)"t  
  struct result_1 ] ,!\IqO  
  { czXI?]gg,  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; .@4QkG/  
} ; luJ{Iq  
z\X60T  
template < typename T1, typename T2 > m]bL)]Z  
  struct result_2 E6,`Ld;c[  
  { }K#iCby4  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; bv.EM  
} ; THrc H  
} ; HR/k{"8W4Q  
oc!biE`u  
~r(g|?}P  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 113Z@F  
*5ka.=Qs  
template < typename Func, typename aPicker > [{hLF9yPx  
class binder_1 [d!Af4  
  { J`U$b+q6  
Func fn; M>`?m L  
aPicker pk; sV9{4T~#|  
public : aL_;`@4  
HV]~=Bw2I  
template < typename T > u!=]zW%  
  struct result_1 WyKUvVi  
  { GM34-GH+  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; e["Z!D_H  
} ; Bbn832iMUY  
r< d?  
template < typename T1, typename T2 > fJSV)\e0  
  struct result_2 umq$4}T '$  
  { n?TO!5RZK  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; m)tI  
} ; RW|UQY#  
KDNTnA1c  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 20SF<V  
%8bFQNd  
template < typename T > mI _ 6f~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const z9OMC$,V  
  { ":(Cpf0  
  return fn(pk(t)); $=;bccIob  
} *YiD B?Si  
template < typename T1, typename T2 > bUipp\[aV  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const m%BMd  
  { |r<.R>  
  return fn(pk(t1, t2)); hs -}:^S`  
} DbPBgD>Q  
} ; j,gM+4V^  
Yp?a=R  
 K2vPj|  
一目了然不是么? A7I8Z6&  
最后实现bind $yR{ZFo  
j3V"d3)  
T^f&58{ 7  
template < typename Func, typename aPicker > B4M'Er{v  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) XH_qA[=c]  
  { Ri%Of:zZ  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); *I;Mp  
} Fr E/K_L  
zL[U;  
2个以上参数的bind可以同理实现。 S quqaX+<  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 sov62wuqU  
Di5Op(S((  
十一. phoenix +$pO  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: KlSY^(kHR  
PHB\)/  
for_each(v.begin(), v.end(),  ZeDDH  
( _oyL*Cb  
do_ sjVl/t`l  
[ OkO@BWL  
  cout << _1 <<   " , " mhHm#  
] U]R|ej  
.while_( -- _1), s*A|9u f5  
cout << var( " \n " ) u{y5'cJ{  
) E '6 z7m.  
); g]hn@{[  
5tbiNm^X  
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: %%-Tjw o  
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 BM}a?nnoc  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 j(2tbWg9-  
那么我们就照着这个思路来实现吧: kQ:>j.^e  
Q0oDl8~  
Q!$kUcky9  
template < typename Cond, typename Actor > hrtN.4p[  
class do_while VE+p&0  
  { { N8rZ[Oo  
Cond cd; m$e@<~To  
Actor act; X wn|.  
public : 1,sO =p)Yg  
template < typename T > @x\gk5  
  struct result_1 WW Kr & )  
  { #p^pvdvh3  
  typedef int result_type; ;R-Q,aCM}  
} ; FV<^q|K/(]  
s</ktPtu  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} =dJEcC_J  
Zi'8~iEH  
template < typename T > )}Mt'd  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?%TM7Z4  
  { ]4pC\0c  
  do wz2)seZY  
    { $2Tty 7  
  act(t); >!WBl Sy  
  } 7.=s1~p  
  while (cd(t)); xo@/k   
  return   0 ; fxCPGj  
} ?>Ci`XlLr  
} ; J*kzJ{vwy*  
nT6iS}h  
v?iH}7zb%Q  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). EwJn1Mvq  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 l<:)rg^,  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 "g&l~N1$  
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。 6j.(l4}  
下面就是产生这个functor的类: uTF EI.N  
6O?Sr,  
9U%}"uE  
template < typename Actor > jF2GHyB  
class do_while_actor I.0Usa"z  
  { e(5Px!B  
Actor act; Ptxc9~k  
public : N1zrfn-VU  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} D+nj[8y  
{ca^yHgGy  
template < typename Cond > 3). c [F^l  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; M(gWd8?#  
} ; _z6u^#Si  
ymJw{&^am  
o%s}jBo}  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 !c' ;L'  
最后,是那个do_ 'wHkE/ 83  
<OFqUp*l  
>.sN?5}y  
class do_while_invoker J:!Gf^/)  
  { U-N/Z\QD  
public : Tm,L?Jh  
template < typename Actor > $6+P&"8  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 8-#2?=  
  { |I<-x)joIK  
  return do_while_actor < Actor > (act); !!pi\J?sk  
} {:j!@w3  
} do_; <W{0@?y  
[wxI X  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? +VFwYdW,  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 {Z;GNMO:  
最后来说说怎么处理break和continue ZX}"  
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。 fXQRsL8 ]  
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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