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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 5G z~,_  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 r^Soqom3  
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, $U2Jq@G*  
@f-rS{  
X.rbJyKe  
z; >O5a>z  
  class filler xX~m Fz0C  
  { TC ;Aj|)N  
public : [7[$P.MS{  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ]ed7Q3lq  
} ; [?da BXS  
:ra[e(l9  
`g{eWY1l  
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: [Uj,, y.wB  
YL[y3&K  
<4^y7]] F  
u%Z4 8wr  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); W7 +Q&4Y  
5!6}g<z&L  
f%REN3=5K  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 GB}X  
y;hco  
vVo# nzeZ5  
^SS9BQ*m  
二. 战前分析 ^(:na6C  
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。 j>~ @vq  
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 (e<p^T J]  
`2'*E\   
+ Cq&~<B  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); eqpnh^0}d  
  /* --------------------------------------------- */ l%`~aVGJ  
vector < int *> vp( 10 ); |~=4Z rcCP  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); -Q1~lN m:  
/* --------------------------------------------- */ b+BX >$  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 0%3T'N%  
/* --------------------------------------------- */ C+gu'hD  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 1i Q(q\%  
  /* --------------------------------------------- */ 5zt5]zl'  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); g$8a B{)  
/* --------------------------------------------- */ "azrcC  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); O)r>AdLGn  
Z3iX^  
;;LiZlf  
X<H+Z2d  
看了之后,我们可以思考一些问题: ~>}7+p ?;  
1._1, _2是什么? fJY b)sN  
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。 B_%O6  
2._1 = 1是在做什么? w_q =mKu  
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。 {7=k/Y*U  
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。 `UkPXCC\1  
EtcXzq>w  
v2mqM5Z  
三. 动工 BFn}~\wzK  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ?=?9a  
yF^)H{yx  
Q\$cBSJC1  
"C+Fl /v  
template < typename T > ,E4qxZC(X  
class assignment |>nVp:t^  
  { Zr;(a;QKs  
T value; yn{U/+  
public : $7\hszjZ  
assignment( const T & v) : value(v) {} zx5t gZd,N  
template < typename T2 > xCm`g {  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } AdRt\H<  
} ; |CjdmQ u  
3. g-V  
j<i: rk|  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 +]{PEnJ  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Rs 0Gqx  
.eDI ZX  
':,p6  
ivi&;  
  class holder , p r ",=  
  { U,$^| Iz  
public : $h'>Zvf  
template < typename T > 65pC#$F<x  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const uvGFo)9q3  
  { 82z<Q*YP  
  return assignment < T > (t); QBT_H"[  
} v>mr  
} ; |Oe$)(`|h  
L|w}#|-  
o=do L{ #  
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: &v_b7h  
3 jay V  
  static holder _1; ?I#zcD)w  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 `LVX|l62  
[Uu!:SZ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); *:V"C\`^n  
而不用手动写一个函数对象。 aAkO>X%[  
cX@72  
gOA]..lh  
"8`f x  
四. 问题分析 Z9 tjo1X  
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。 imf_@_  
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。 XAc#ywophi  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 gUxJ>~  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 \o,`@2H+'  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 p\7(IhW@  
1rhQ{6  
五. 问题1:一致性 ;-T%sRI:|  
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?| :. a}pgh  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 1:lhZFZ  
_ ;_NM5  
struct holder E&RK My)  
  { LP:C9 Ol\  
  // tr\}lfK%  
  template < typename T > u-E*_% y  
T &   operator ()( const T & r) const KcX] g*wy  
  { g4*]R>f  
  return (T & )r; 20H$9M=}  
} Flzl,3rW4  
} ; *a4nd_!  
hSD uByoi  
这样的话assignment也必须相应改动: S[cVoV  
d.uJ}=|  
template < typename Left, typename Right > O hcPlr  
class assignment geu8$^  
  { U GJ# "9  
Left l; q#N8IUN}4  
Right r; j:{d'OV  
public : 3?GEXO&,E  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} -kd_gbnr3  
template < typename T2 > |>P`Gl]E  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } NI136P  
} ; ~?n)1Vr|  
r$~ f[cA  
同时,holder的operator=也需要改动: <ib# PLRM  
Ym*Ed[S  
template < typename T > u%=M4|7  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const rTjV/~  
  { G#;$;  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); P:y M j&)  
} d`;_~{sleR  
{'#^  
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。 ISuye2tExq  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 +9mnxU>  
64OgE!  
return l(rhs) = r; Vee`q.  
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。 k%Q>lf<e   
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 7$7Y)&\5 w  
[/ E_v gZ  
template < typename Tp > %vO b"K$X  
class constant_t w;(`!^xv  
  { T7=~l)I  
  const Tp t; agFWye  
public : :n&n"`D~  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 7u Q-:n  
template < typename T > 48BPo,nWR  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const xA9{o+  
  { @^$Xy<x  
  return t; 6 2r%q^r`i  
} QX'/PO  
} ; .^S#h (A  
3%<xM/#  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 AtN=G"c>_  
下面就可以修改holder的operator=了 wV;qc3  
"[(I*  
template < typename T > *@r)3  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 5h^U ]Y#  
  { `\:9 2+  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); l1\/ `  
} 'o2x7~C@  
bqxbOQd  
同时也要修改assignment的operator() PZRm.vC)k  
%<q l  
template < typename T2 > gekW&tRie  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } .h2K$(/  
现在代码看起来就很一致了。 WX} "Pj/6  
F~dq7 AS  
六. 问题2:链式操作 ~)#JwY  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 +`==US34  
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。 6t|FuTC  
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。 Oi=>Usd  
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。 *1}'ZEaJ  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 3Q`F x  
40}8EP k)  
template < typename T > Brh<6Btl  
struct result_1 b<B|p|  
  { ?+S&`%?  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; E+AEV`-  
} ; XTD _q  
N6Fj} m&E  
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: z&o"K\y\  
MmBM\Dnv  
template < typename T > 2 fX-J  
struct   ref U<**Est  
  { `<h}Ygo>k/  
typedef T & reference; \5$N> 2kO  
} ; dIG(7 ~  
template < typename T > \w!G  
struct   ref < T &> ki#O ^vl  
  { n_%JXm#\  
typedef T & reference; w<<G}4~u|  
} ; +%G*)8N3  
%QUV351H  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: %Lexu)odW  
>WMH.5p  
template < typename T > rHu  #  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const h1Ca9Z_  
  { 9KVeFl  
  return l(t) = r(t); =j 6amk-  
} AAkdwo  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 @ba5iIt  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 x[3kCa|4A  
-Rhxib|<  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 >+=)Q,|R  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Dcq\1V.e`W  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 BW}^n  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 `wI<LTzXS  
最后的布局是: +d6/*}ht  
                Add !ec\8Tj  
              /   \ Pq~"`-h7:  
            Divide   5 BYN<|=  
            /   \ .}6 YKKqS  
          _1     3 5@"&%8oeq0  
似乎一切都解决了?不。 b+\jFGC%6=  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 C:g2E[#  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 P$Y< g/s 4  
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: c?Bi  
FS r`Y  
template < typename Right > @6>R/]  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const I.j`h2  
Right & rt) const pr.Vfb  
  { 2f>lgZ!  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ^u#!Yo.!(  
} TSmuNCR  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 VkT8l4($X<  
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。 G8@({EY  
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。 6TxZ^&=  
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。 Z mF}pa,gd  
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。 LbtcZ)D!  
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? Dg/&m*Yl  
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: v8,+|+3  
*KF:  
template < class Action > K Ii Vz<  
class picker : public Action OB8fFd  
  { 'MPt K  
public : )+Wx!c,mb  
picker( const Action & act) : Action(act) {} HFBGM\R02  
  // all the operator overloaded  "/6(  
} ; }%[TJ@R;  
vV-ATIf ^  
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。 m1=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: L 4'@f  
"[(_C&Ot4  
template < typename Right > )h,+>U@  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const `!DrB08A  
  { <DiD8")4  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); N VzR2  
} e~c;wP~cO  
v I@Wuu:  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ?7^H1L  
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。 ePK^v_vBD  
8HdmG{7.  
template < typename T >   struct picker_maker Ooz+V;#Q  
  { }8p;w T!  
typedef picker < constant_t < T >   > result; BD[XP`[{  
} ; xA#B1qbw  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 4hg]/X"H#  
  { (1%u`#5n-N  
typedef picker < T > result; 5[esW  
} ; !zwn Fdp  
m;lwMrY\7>  
下面总的结构就有了: U;:>vi3p  
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。 I 6a{'c(P  
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。 {QTfD~z^K  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 CTbdY,=B  
至此链式操作完美实现。 zF.rsNY  
@P6K`'.0  
U^?/nRZ  
七. 问题3 gzvEy^X  
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。 \i}n1Qd  
P49lE  
template < typename T1, typename T2 > ~!&WK,k6  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]]Ypi=<'  
  { aG8}R~wH&  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 3Tg  
} 6gJy<a3  
@3c5"  
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: ]nhLv!Co  
Byyus[b'A  
template < typename T1, typename T2 > -7*,}xV  
struct result_2 nZhL  
  { GptJQ=pV  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 3_B .W  
} ; %+i g7a:  
l.\Fr+*ej  
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? Cq?l>  
这个差事就留给了holder自己。 {f3)!Pei`J  
    pMYEL  
Fd2Eq&:en$  
template < int Order > w#U3h]>,  
class holder; /_l%Dm?  
template <> :Sk0?WU  
class holder < 1 > rJ]iJ0[I  
  { bdk"7N  
public : vUR{!`14  
template < typename T > Gn #5zx#l  
  struct result_1 5Az=)q4Q  
  { <33[qt~  
  typedef T & result; ~;QO`I=0P  
} ; 49^;T;'v  
template < typename T1, typename T2 > FF6[qSV  
  struct result_2 |8 c3%jve  
  { o*eU0  
  typedef T1 & result; }H!c9Y  
} ; m:d P,  
template < typename T > a[]=*(AZI  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const <s2IC_f<+  
  { 9xyj,;P>  
  return (T & )r; +^Eruv+F  
} ?P ,z^  
template < typename T1, typename T2 > ~dC)EG  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const )7Gm<r  
  { 3bu VU& ap  
  return (T1 & )r1; EA|*|o4)  
} m{x[q  
} ; S=~[6;G  
h^D? G2O  
template <> Mg W0 ).  
class holder < 2 > (BEGt '7  
  { O&V}T#8n  
public : O;9u1,%w  
template < typename T > Dz:A.x@$*  
  struct result_1 21bvSK  
  { aB0L]i  
  typedef T & result; f)l:^/WP+  
} ; w&hgJ  
template < typename T1, typename T2 > Q4Zuz)r*  
  struct result_2 @AaM]?=P{  
  { d }=fJ  
  typedef T2 & result; *%7[{Loz  
} ;  gPh;  
template < typename T > "}!|V)K  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ci0)kxUBF  
  { >N62t9Ll[  
  return (T & )r; ST5L O#5  
} [^ $nt  
template < typename T1, typename T2 > 5,})x]'x  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Fm_^7|  
  { u\ro9l  
  return (T2 & )r2; G|Rsj{2'  
} a\ fG)Fqp  
} ; d&4 ve Lu  
KV9'ew+M  
fz\C$[+u  
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> >。 F&%@p&  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ztTj2M"  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ]W~\%`#8?  
:JH#*5%gQ:  
return l(i, j) = r(i, j); de1cl<  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Ck d@|  
7DDd 1"jE  
  return ( int & )i; ?;zu>4f|  
  return ( int & )j; 1"YN{Ut;G  
最后执行i = j; 1fm4:xHH  
可见,参数被正确的选择了。 r/}q=J.  
>h1 3i@`r  
1K?RA*aj  
;>np2K<`  
GK .^Gd  
八. 中期总结 4~xKW2*`K  
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: k\BJs@-  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 EudX^L5U<d  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 !iA 3\Ai"  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor CuC1s>  
 a?S5 =  
E-IVv  
+wc8rE6+W  
0gO_dyB  
mivb}cKM  
九. 简化 rV84?75( Y  
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。 _;!7:'J  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ">cLPXX  
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: H xs'VK*  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 U;`C%vHff  
  +-*/&|^等 J|,Uu^7`  
2. 返回引用。 V[ju7\>$Z  
  =,各种复合赋值等 \~ m\pf?  
3. 返回固定类型。 dp#JvZb  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 7f|8SB  
4. 原样返回。 ?lq  
  operator, lC/1,Z/M  
5. 返回解引用的类型。 |_."U9!Z^  
  operator*(单目) 8C]K36q  
6. 返回地址。 )Tjh  
  operator&(单目) * N>n5B2  
7. 下表访问返回类型。 b .I_  
  operator[] Z,zkm{9*  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 }py)EI,U  
  operator<<和operator>> B-^r0/y;  
2[~|#0x  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 W*S}^6ZT`  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: "| Oj!&0  
pHQrjEF*  
template < typename Left > +7\$wc_1I@  
struct value_return g)$/'RB  
  { \]C_ul'  
template < typename T > "uCO?hv0  
  struct result_1 -V g(aD  
  { b S-o86u  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; bGw56s'R5~  
} ; `_aX>fw  
ICck 0S!  
template < typename T1, typename T2 > G0#<SJ,)  
  struct result_2 6$CwH!42F  
  { (P!r^87  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; DW( /[jo\  
} ; F+o4f3N  
} ; fi%)520  
&1 /OwTI4J  
WC0z'N({W  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Kb X&E0  
-t]3 gCLb  
下面我们来剥离functor中的operator() m`i_O0T  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 88Nx/:#Y*  
@)#EZQix  
return l(t) op r(t) 5aj%<r  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) I3gl+)Q  
return op l(t) hL4T7`  
return op l(t1, t2) srPczVG*  
return l(t) op U!d|5W.{Q  
return l(t1, t2) op zh{,.c  
return l(t)[r(t)] {wy{L-X  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] PRJ  
8[b_E5!V  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ES-V'[+jDy  
单目: return f(l(t), r(t)); T:T`M:C.  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); K|pg'VT"  
双目: return f(l(t)); I(<9e"1O  
return f(l(t1, t2)); Az7 ] qb  
下面就是f的实现,以operator/为例 :@uIEvD?  
(1EtC{ m  
struct meta_divide e ,kxg^  
  { ZnKjU ]m  
template < typename T1, typename T2 > IG+g7kDCY  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) JBhM*-t(M1  
  { k5M5bH',  
  return t1 / t2; vtq$@#?~ b  
} kEgpF{"%n  
} ; clG@]<a`_  
7|5X> yt  
这个工作可以让宏来做: [Dhqyjq  
<%o9*)F  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ fmq''1u  
template < typename T1, typename T2 > \ K| dI'TnW  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 44NM of8N  
以后可以直接用 Gv[s86AP,  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 1=Z!ZY}}e  
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 3Ccy %;  
(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。。。) 7}:+Yx  
1 |  
Brts ig,4  
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 SJB^dI**/d  
(C;Q<  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > >?Duz+W)  
class unary_op : public Rettype \q($8<  
  { Q,K$)bM  
    Left l; y\omJx=,  
public : e2e!"kEF  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ;FQNO:NP  
NbC2N)L4  
template < typename T > KomMzG:  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @XJ#oxM^  
      { C}#$wge  
      return FuncType::execute(l(t)); @ ]40xKF  
    } f8 BZkh  
cYp/? \  
    template < typename T1, typename T2 > Ur]/kij  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const o%bf7)~s  
      { `!t-$i  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 1 _Oc1RM   
    } 0PqI^|!  
} ; V y$*v  
4e/!BGkAS  
(8aj`> y  
同样还可以申明一个binary_op J^`5L7CO  
-uWV( ,|  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Xp_m=QQsm  
class binary_op : public Rettype {g#4E0.A!  
  { H0#=oJr$)W  
    Left l; 4uzMO<  
Right r; {aNpk,n  
public : R|}N"J_  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 1cv~_jFh  
F$(ak;v}  
template < typename T > r8@] |`j  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (ix.  
      { O >pv/Ns  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ^ZO! (  
    } Nf^<pT [*  
%s"& |32  
    template < typename T1, typename T2 > C+uW]]~I)  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *2u~5 Kc<  
      { BGBHA"5fz  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); mM72>1~L*  
    } PWyf3  
} ; ~x!up 9  
y/y~<-|<@  
D/f 4kkd  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 MW6z&+Z  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 DrKB;6  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) H)i|?3Ip  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 "5Y6.$Cuf!  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ?!&%-R6*  
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。。。 h# "$W;(  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 R?O)v Lmd  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 6IG?t  
下面是修改过的unary_op Kc?4q=7q  
^L5-2;s<U'  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 3q}j"x?  
class unary_op fCx (  
  { + x=)Kp>  
Left l; VO8rd>b4  
  jOVF+9M  
public : cu($mjC@T  
xsB0LUt  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Nw'03Jzx_  
'"fJA/O  
template < typename T > q6)fP4MQ]  
  struct result_1 kFwFPK%B  
  { 6ki2/ Q  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ^APtV6g  
} ; xy[#LX)RW  
29,ET}~  
template < typename T1, typename T2 > IGcq*mR=  
  struct result_2 s@ r{TXEn  
  { /O}<e TR  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; X8Q'*  
} ; '1:)q  
WN+i3hC  
template < typename T1, typename T2 > !Fp %2gt|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /T)E&=Ds  
  { /7 Tm2Vj8  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); PQkw)D<n]_  
} ve ysW(z  
Zt!A!Afu  
template < typename T > Os@b8V 8,A  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Fs(PVN  
  { Z-Qp9G'   
  return OpClass::execute(lt(t)); 2Qp}f^  
} ![\-J$  
QM F   
} ; iyl i/3|  
RkYn6  
:.,9}\LK  
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 ]alc%(=  
好啦,现在才真正完美了。 & "&s,  
现在在picker里面就可以这么添加了: G n]qh(N>  
&bW,N  
template < typename Right > uqC#h,~ 0  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Y/kq!)u;%L  
  { hc3hU   
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Nv7-6C6<  
} }+9?)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。 KOS0Du  
H\R a*EO~j  
8u+kA mI  
N s+g9+<A  
g0tnt)]  
十. bind Nnl3r@  
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。 YpDJ(61+  
先来分析一下一段例子 z6iKIw $  
25)9R^  
TC?B_;a  
int foo( int x, int y) { return x - y;} cjEqN8  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 $V(]z`b&  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 TU0-L35P1  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 D=-}&w_T"  
我们来写个简单的。 v.Ba  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Q?k *3A  
对于函数对象类的版本: ;7lON-@BI  
6P1s*u  
template < typename Func > 2'Dl$DH  
struct functor_trait HrBJi  
  { )x|;%.8FX7  
typedef typename Func::result_type result_type; -`~qmRpqY  
} ; Cg): Q8  
对于无参数函数的版本: Af;Pl|Zh[  
L/"};VI  
template < typename Ret > [Cl0Kw.LD  
struct functor_trait < Ret ( * )() > JpC'(N  
  { H2s:M  
typedef Ret result_type; _J l(:r\%  
} ; ~?F,kmO}?  
对于单参数函数的版本: y&zFS4"x  
[tpiU'/Zl  
template < typename Ret, typename V1 > @f-X/q]P  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > <?nIO  
  { *p}mn#ru-  
typedef Ret result_type; gF{ehU%  
} ; v|%41xOsr  
对于双参数函数的版本: bmv8nal<Y  
!%G]~  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 7Jf~Bn  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > KNx/1 lf  
  { m^D'p  
typedef Ret result_type; DXLXGvcM  
} ; :<qe2Z5k  
等等。。。 ?G,4N<]Nu  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy <b:%o^  
Hb=#`  
template < typename Func > $+*nb4  
struct func_return |Kd#pYt%O  
  { f$o^Xu  
template < typename T > ENTcTrTn  
  struct result_1 aOzIo-  
  { iS$[dC ?N  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; G?W:O{n3  
} ; Rd#R}yA  
Y!<m8\  
template < typename T1, typename T2 > W{}$c`,R  
  struct result_2 P1eSx#3bR  
  { 9F/I",EA  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; u\*9\ G  
} ; QtW9!p7(  
} ; !#KKJ`uB"  
ku]5sd >b  
cc[(w #K  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ]Y\$U<YjO  
d51lTGH7Z  
template < typename Func, typename aPicker > <Vhd4c  
class binder_1 G^c,i5}w  
  { v Y[s#*+  
Func fn; jrib"Bh3,  
aPicker pk; U#3N90,N=  
public : 9-42A7g^C  
X0.H(p#s  
template < typename T > /Q1*Vh4  
  struct result_1 5|H;%T 3_  
  { mfr aw2H  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; \ "O5li3n  
} ; c!Hz'W  
A!lZyG!3  
template < typename T1, typename T2 > hG1$YE  
  struct result_2 S2$E`' J  
  { G+ /Q!ic  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 8+'}`  
} ; =3bk=vy  
#w{`6}p  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} !1$x4 qxS  
Wmbc `XC  
template < typename T > :\;9y3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const DG TLlBkT  
  { bQaRl=:[:  
  return fn(pk(t)); yq~  
} l#0zHBc  
template < typename T1, typename T2 > u3h(EAH>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7U [C=NL  
  { 4&*lpl*N  
  return fn(pk(t1, t2)); =D(a~8&,  
} Q7+WV`&  
} ; LK h=jB^bT  
534pX7dg  
fG2)r  
一目了然不是么? #aqnj+  
最后实现bind BVal U  
]5'*^rz ^  
AH,?B*zGj  
template < typename Func, typename aPicker > i;HXz`vT7  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) LW=qX%o{  
  { D4$b-?y  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); G]B0LUT6c  
} L4iWR/&  
kHK<~srB  
2个以上参数的bind可以同理实现。 HG7Qdw2+O  
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。 }cz58%  
h#zm+([B*  
十一. phoenix m0G"Aj  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: xbiprhdv  
?"b __(3  
for_each(v.begin(), v.end(), wGO-Z']i  
( Gr({30"8  
do_ q~qz^E\T  
[ kV8R.Baf3  
  cout << _1 <<   " , " 3n2^;b/]  
] mLq0;uGL|  
.while_( -- _1), RlfI]uCDM  
cout << var( " \n " ) !KV!Tkx h  
) " lD -*e4  
); zZ}. 2He8  
Wi$?k {C  
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: QmBHD;Gf  
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 t(}Y/'  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 $Y/z+ea  
那么我们就照着这个思路来实现吧: {Lju7'5L  
~Dg:siw  
@.e4~qz\  
template < typename Cond, typename Actor > 42 `Uq[5Y  
class do_while iu{y.}?  
  { @G& oUhS  
Cond cd; ccv  
Actor act; 0Cc3NNdz  
public : o=VZ7]  
template < typename T > ;$eY#ypx  
  struct result_1 '(lsJY[-x  
  { OBFM70K  
  typedef int result_type; H~[q<ybxr  
} ; ~U<j_j)z4.  
n_sV>$f-u  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} aR6~r^jB  
""`z3-  
template < typename T > qA}l[:F+#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S*r }oX0  
  { dhLd2WSyH  
  do # wn>S<  
    { aaVq>$G 3  
  act(t); G>dXK,f<B0  
  } m<Gd 6V5  
  while (cd(t)); s#~VN;-I  
  return   0 ; &IQNsJL!e  
} %m|BXyf]_B  
} ; B{#Fm6  
 ^Oj^7.T+  
J;fbE8x  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). i?>>%juK  
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。 &*Z)[Bl  
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。  uvDOTRf  
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。 *o=Z~U9z  
下面就是产生这个functor的类: o<|u4r={s  
T&dc)t`o  
*`s*l+0b  
template < typename Actor > Mf5kknYuL9  
class do_while_actor @sR/l;  
  { ,*$Y[UT  
Actor act; J?p|Vy|9  
public : TPJuS)TU9  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} z'Bvjul  
p@$92> '  
template < typename Cond > 1\TkI=N3  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; B \V ;{:  
} ; c3fd6Je5  
x}C$/7^  
(>Sy,  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 1\jj3Y'i'  
最后,是那个do_ I/h(*~/  
JWt@vf~  
8yr-X!eF  
class do_while_invoker tjZS:@3 Z  
  { %*L8W*V  
public : ,[n=PJVw/  
template < typename Actor > q:_-#u  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const zll?/|%  
  { 0s4]eEXH  
  return do_while_actor < Actor > (act); gYL#} )g  
} &S^a_L:  
} do_; %z1hXh#+  
y_IF{%i  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? BQMo*I>I  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 q|.0Ja  
最后来说说怎么处理break和continue @M*5q# s  
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。 ,|O|gh$s  
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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