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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Y-%l7GErhL  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 A)RI:?+  
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, 6t_ 3%{  
DYAwQ"i;6  
Pv7f _hw  
-y l4tW  
  class filler 3%[)!zKv  
  { miG; ]-"^  
public : -; us12SZ  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} z^P* :  
} ; tIxhSI^  
#0?"J)  
8g[ (nxI~  
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: yp[<9%Fi  
'z +$3\5L  
ez^*M:K  
>?>ubM`,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); FtFv<UV  
C`NBHRa>  
V4`:Vci Aw  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Ms:KM{T0  
qXrt0s[  
#JL&]Z+X6  
_'!N q  
二. 战前分析 -YzQ2#K  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 l$k]O  
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 vLv|SqD  
IW1GhZ41'  
1A%N0#_(Md  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 79{.O`v  
  /* --------------------------------------------- */ MPKpS3VS  
vector < int *> vp( 10 ); ~j/bCMEf!  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 1N!Oslum  
/* --------------------------------------------- */ <pTQpU  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); er[" NSo  
/* --------------------------------------------- */ u[V4OU}%  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); fqcU5l[v,  
  /* --------------------------------------------- */ .Bb$j=  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 9?u9wuH  
/* --------------------------------------------- */ i"%JFj_G  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); %uGleY]~  
wO^$!zB W  
i7S>RB  
:LZ-da"QR  
看了之后,我们可以思考一些问题: f$1Gu  
1._1, _2是什么? CN\|_y  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 hsTFAfa'  
2._1 = 1是在做什么? }mKGuCoH>  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 hFsA_x+L;  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 jzl?e[qPA  
D'7A2f  
qhV,u;\.  
三. 动工 :`+|'*b(A  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: E fP>O  
9GMH*=3[=  
hH <6E  
t{/:(Nu  
template < typename T > p!HPp Ef+#  
class assignment "XGD:>Q.  
  { W<\kf4Y  
T value; r+t ,J|V  
public : c=b+g+*xd  
assignment( const T & v) : value(v) {} "bD+/\ z  
template < typename T2 > @T<ad7g-2J  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } c@RT$Q9j  
} ; opm?':Qst  
p+orBw3  
9U#\nXM  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Z{Vxr*9oO  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment +dqk 6RE  
OZ(Dpx(Q  
/C*~/}  
Ho|o,XvLv  
  class holder C-Nuy1o  
  { ]YCPyc:  
public : W*YxBn4  
template < typename T > O!:QJ ^8 d  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const &}vR(y*#c  
  { h7bPAW=(  
  return assignment < T > (t); 8 ne/=N|,  
} gO+\O  
} ; >F/XZ C  
f"vk# 3  
v2Dt3$@H6  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 8{R&EijC  
?TIV2m^?  
  static holder _1; }TSgAwsbC  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 MVeF e\r  
F(d:t!  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); x|.v{tQa  
而不用手动写一个函数对象。 mfZ)^X  
sB?2*S"X)<  
8$\Za,)g  
6tOCZ'f  
四. 问题分析 ?F ce!J  
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。 RTK}mhnV  
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。 9z #P  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 J5O.*&  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Rb)|66&3&  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 g.9L)L  
d'ZS;l   
五. 问题1:一致性 q<n[.u1@  
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?| F;#zN  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 haCKv   
cI2Fpf`2Wj  
struct holder ovo/!YJ2  
  { CK2B  
  // 0Y7$d`  
  template < typename T > B1E$v(P3M  
T &   operator ()( const T & r) const '0Lov]L  
  { BYS lKTh  
  return (T & )r; P^"R4T  
} L~IE,4  
} ; H#+\nT2m  
jk )Vb  
这样的话assignment也必须相应改动: q%>7L<r  
@|BD|{k  
template < typename Left, typename Right > GMz8B-vk  
class assignment PkTf JQP8  
  { [cDbaq,T  
Left l; cA<<& C  
Right r; H#35@HF*o  
public : 3 -tO;GKb  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Dv@ PAnk3C  
template < typename T2 > {-HDkG' 8  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 0E-pA3M6  
} ; sm1;MF]/u  
^00{Hd6  
同时,holder的operator=也需要改动: Jn=42Q:>  
mwIk^Sz]@  
template < typename T > T tPr)F|  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const (_K_`5d;QI  
  { Tp?-* K  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); kae2 73"  
} \b$<J.3  
5X0QxnnV  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 Z ] '>  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 r?pZ72 q  
s O=4IBE  
return l(rhs) = r; c_#*mA"+  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 Rv<L#!; t  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ^2E hlK^)  
}z wX  
template < typename Tp > ?W!ry7gXO  
class constant_t _42Z={pZZq  
  { fJy)STQ4  
  const Tp t; .#0H{mk  
public : :=9<  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} tw<P)V\h  
template < typename T > /g@^H/DO  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Wwhgo.Wx  
  { G6V/SaD  
  return t; V.8%|-d  
} Me,<\rQ  
} ; !MoOKW  
[(ygisqt  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 H -,TS^W  
下面就可以修改holder的operator=了 M\9F:.t=  
cvfUyp;P  
template < typename T > IE;\7 r+h  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const F+uk AT  
  { Q_]~0PoH  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Ux}W&K/?'  
}  q>-R3HB  
rLzW`  
同时也要修改assignment的operator() RBE7485  
cKjRF6w  
template < typename T2 > pDn&V(  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } #by Jqy&e  
现在代码看起来就很一致了。 ?v4E<iXs  
K(VW%hV1  
六. 问题2:链式操作 b9uBdo@o  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 vd (?$  
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。 [jrqzB  
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。 T@P!L  
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。 6{=_718l`  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct vk'rA{x  
8eJE>g1J  
template < typename T > Y5Z!og  
struct result_1 #!})3_Qc(y  
  { ^=+e?F`:{  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 6+3$:?  
} ; jj,r <T  
l5k?De_(x  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ORBxD"J&  
9x?'}  
template < typename T > 8sg|MWSU  
struct   ref ZzcPiTSO  
  { I]R9HGJNlJ  
typedef T & reference; T SjI z5  
} ; g jxS  
template < typename T > qTM%G-  
struct   ref < T &> ',)7GY/n~  
  { fF;h V  
typedef T & reference; >zngJ$  
} ; eT[&L @l]b  
%>zjGF<  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ('hT  
? ?[g}>  
template < typename T > 1nI^-aQ3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const I[D8""U  
  { M0w/wt|  
  return l(t) = r(t); }mk>!B}=  
} y=Q!-~5|fF  
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。 C:i|-te  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ;>>C)c4V"  
9v?l  
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 "9XfQ"P  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Ew$I\j*  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 aG{$Ic  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 u9Y3?j,oC  
最后的布局是: 5 1dSFr<#  
                Add (D7$$!}  
              /   \ #;Tz[0  
            Divide   5 )`+YCCa6F  
            /   \ pe.QiMW{8  
          _1     3 ` A)"%~  
似乎一切都解决了?不。 h<x4YB5Mj  
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。 wC CV2tk  
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。 u0 y 1  
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: =\3Tv  
mL yBm  
template < typename Right > i9A~<  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Riry_   
Right & rt) const O!&,5Dy  
  { F9flSeN  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); L0NA*C   
} pqR\>d 0  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 3BQ!qO17^d  
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。 Q5a)}6-5  
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。 yI3kvh  
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。 BRv x[u  
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>e s  
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? igC_)C^i>  
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: M.[rLJZ4  
EWj gI_-  
template < class Action > rwf^,r"r  
class picker : public Action 6b=q-0yj  
  { L'Q<>{;Ig  
public : =,V|OfW  
picker( const Action & act) : Action(act) {} /4irAG% Oj  
  // all the operator overloaded  5@!st  
} ; -e]7n*}H$  
S\#17.=  
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。 3tAU?sV!  
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: 9`B$V##-L  
~E5z"o6$  
template < typename Right > D Ml?o:l  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const >m6&bfy\q  
  { 'T8W!&$  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);  Mps5Vv  
} pv,45z0  
5h{`<W  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > +-$Ko fnM  
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。 7h9U{4r: M  
19UN*g3(  
template < typename T >   struct picker_maker ~bK9R 0|<  
  { p&b5% 4P  
typedef picker < constant_t < T >   > result; PnYBy| yl  
} ; H17-/|-;0!  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 7'lZg<z{~j  
  { 2kh"8oQ  
typedef picker < T > result; m#7*:i&@Y  
} ; }6u2*(TmD  
Ea $aUORm  
下面总的结构就有了: (eWPis[  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 YN/ }9.  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 [g|Y7.j8  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 <wd]D@l7r  
至此链式操作完美实现。 +9;2xya2  
fS&6  
X[yNFW}S2W  
七. 问题3 6<76H  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 9&]M**X  
{w6/[ -^  
template < typename T1, typename T2 > !ZXUPH  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pv)`%<  
  { cmwPuK$  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); TFQ!7'xk)  
} /8'S1!zc  
1fU,5+PH  
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: iEyeX0nm  
cC{"<fYF  
template < typename T1, typename T2 > 0%`4px4J  
struct result_2 :mcYZPX#  
  { D<$XyP  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; /iaf ^ >  
} ; C~% 1w%nn  
Q>< 0[EPj3  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? <.K4JlbT  
这个差事就留给了holder自己。 *iA4:EIP  
    ]e?x# <S  
-V.d?A4"  
template < int Order > V~IIY B7  
class holder; f9$xk|2g  
template <> BqK(DH^9N  
class holder < 1 > !~i' -4]  
  { Z~  
public : 3>M&D20Z  
template < typename T > !U%T&?E l  
  struct result_1  >w6taX  
  { fh8j2S9J  
  typedef T & result; s"KJiQKGM  
} ; ,MPB/j^o5!  
template < typename T1, typename T2 > Gbpw5n;e  
  struct result_2 #]WqM1u  
  { !A3-0zN!  
  typedef T1 & result; I{'f|+1  
} ; `_ %S  
template < typename T > HeGY u?&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 6?tlU>A2s  
  { QF2q^[>w6  
  return (T & )r; CT a#Q,  
} igL<g  
template < typename T1, typename T2 > E>LkJSy=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 5Z/7kU= I  
  { K6JVg$  
  return (T1 & )r1; ]  ]U<UJ  
} g]~h(mI  
} ; "ICC B1N|  
PXoz*)tk  
template <> :(|'S4z  
class holder < 2 > Z6C=T;w  
  { @oP_;G  
public : #65^w=Sp}  
template < typename T > {@Yb%{+  
  struct result_1 B_`y|sn  
  { IA zZ1#/3  
  typedef T & result; +gd2|`#  
} ; ^>x|z.  
template < typename T1, typename T2 > 6DIZ@oi  
  struct result_2 g6t"mkMY L  
  { /&#XhrT  
  typedef T2 & result; O4 3YY2  
} ; $q?$]k|M`  
template < typename T > Ox!U8g8c  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const lH^^77"4Qo  
  { h5_G4J{1  
  return (T & )r; 0-Y:v(|.  
} +yob)%  
template < typename T1, typename T2 > O=cxNy-I  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const u6V/JI}g  
  { s'aip5P  
  return (T2 & )r2; n"PJ,ao  
} [D "t~QMr  
} ; %=we `&  
Z7rJ}VP  
Cb t{ H}I3  
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> >。 ]M>9ULQ  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: g>0XxjP4  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: B$3 ?K  
$0oO &)*  
return l(i, j) = r(i, j); -$VZte x  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) dC e4u<so\  
`nXVE+E@  
  return ( int & )i;  MTER(L  
  return ( int & )j; 7\z ZpPDV  
最后执行i = j; c\6+=\  
可见,参数被正确的选择了。 \@3Qi8u//  
1 2++RkL#  
/v|"0  
z{"2S="  
LH 3}d<{  
八. 中期总结 {CG_P,FO  
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: Yb i%od&  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 OJN2z  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 5 8-e^.  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor f %lD08Sl  
Sd/?&  
"vYE+   
)3YtIH_  
4h!f/aF'  
OH^N" L  
九. 简化 <e]Oa$  
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。 q+ KzIde|%  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 "LYh7:0s!k  
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: \;-fi.Hrf$  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 %<?0apO  
  +-*/&|^等 E5el?=,i  
2. 返回引用。 bPD`+: A_  
  =,各种复合赋值等 cfox7FmW  
3. 返回固定类型。 oRKEJ Nps  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) KIA 2"KbjG  
4. 原样返回。 J89Dul l  
  operator, @~<j&FTT  
5. 返回解引用的类型。 & gJV{V5Ay  
  operator*(单目) )b<k#(i@#  
6. 返回地址。 =1I#f  
  operator&(单目) 50TA :7  
7. 下表访问返回类型。 ~U(,TjJb  
  operator[] Qu=LnGo~P  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值  nVu&/  
  operator<<和operator>> o-xDh7v  
di)*-+  
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。 9!9Z~ /*m  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: W3vi@kb]  
j*e6 vX  
template < typename Left > mNf8kwr  
struct value_return pME{jD  
  { {mWui9 %M  
template < typename T > }>^Q'BW;65  
  struct result_1 *19ax&|*S  
  { {7cX#1  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; <R%;~){  
} ; 6Ao%>;e*  
LA_3=@2.H  
template < typename T1, typename T2 > n .!Ym X4  
  struct result_2 1:NrP'W^  
  { =NbI%  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; a9n^WOJ6  
} ; qQpnLV4  
} ; B63pgPX  
YY?a>j."a  
/&u<TJ4  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait N=:5eAza  
0JgL2ayIVI  
下面我们来剥离functor中的operator() ^mAYBOE  
首先operator里面的代码全是下面的形式: %}86D[PF  
M :3u@06a  
return l(t) op r(t) ] 2DH;  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ZYf2XI(_"  
return op l(t) U. AjYez  
return op l(t1, t2) -",=G\XZ  
return l(t) op y%sroI('y  
return l(t1, t2) op OmM=o*d  
return l(t)[r(t)] +\li*G]:J  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] #`GY}-hL!  
S$f6a'  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: <<D$+@wxm  
单目: return f(l(t), r(t)); =n^!VXaL]]  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); c4_`Ew^k  
双目: return f(l(t)); TF2>4 p  
return f(l(t1, t2)); kc7lc|'z  
下面就是f的实现,以operator/为例 < Dx]b*H  
@ S<-d  
struct meta_divide 8 #ndFpu  
  { LPG`^SA  
template < typename T1, typename T2 > %{3 aW>yx  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) awv De  
  { h25G/`  
  return t1 / t2; IHgeQ F ~  
} f84:hXo6  
} ; ,uzN4_7u  
*. 3N=EO  
这个工作可以让宏来做: fzjU<?}  
| ohL]7b<  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ iK?b~Q  
template < typename T1, typename T2 > \ `@i5i((  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; &V|>dLT>A  
以后可以直接用 5Z4- Z  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) |QV!-LK  
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 jjJ2>3avY  
(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。。。) qQ!1t>j+H  
;q0uE:^ S  
{lth+{&L#  
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 `mye}L2I  
64-#}3zL  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > xEuN   
class unary_op : public Rettype T#pk]c6Q  
  { `%3 /   
    Left l; q1E:l!2al  
public : )2,eFNB#n  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} T[= S$n -'  
gyS+9)gY  
template < typename T > X(jVRr_m9  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /ywD{*  
      { DmXcPJ[9  
      return FuncType::execute(l(t)); R),zl_d_  
    } K[chjp!$l  
pT?Q#,fh  
    template < typename T1, typename T2 > 0A{/B/r   
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #YDr%>j  
      { nC {K$  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); \7"@RHcihB  
    } Ll MpS<2NO  
} ; 1<ro7A4hK  
X-Wz:NA  
*&Z7m^`FQ  
同样还可以申明一个binary_op fC}R4f7C  
L6>pGx  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ,G#.BLH cX  
class binary_op : public Rettype g'];Estb~  
  { 9 2MTX Osp  
    Left l; [FUjnI  
Right r; <o2r~E0r3  
public : p;?*}xa  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} S4witIK5  
jlFk@:y4  
template < typename T > VF&Z%O3n  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]pEV}@7  
      { ^\B :R,  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Kb =@ =Xta  
    } yT{8d.Rh  
2iu_pjj  
    template < typename T1, typename T2 > ]nhr+;of/-  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const b;|55Y  
      { KYJjwXT28W  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); `:'w@(q  
    } lyCW=nc  
} ; y/V%&.$o=  
GRy-+#,b"  
=66Nw(E.  
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 E&Qi@Ty  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ::n;VY2&  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) P,ua<B}L  
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。 bslrqUk_`=  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Y2o6kS{x  
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。。。 /ug8]Lo0  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 c`x7u}C  
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) ?j^=u:<  
下面是修改过的unary_op ]a2W e`  
C@N1ljXJT  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > q_ =b<.;  
class unary_op e6=]m#O9  
  {  ]*O/+  
Left l; ]CU]pK?nq  
  5-)#f?  
public : >hY" 3  
}AZc8o-  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 9;F bnp'  
UZ8?[  
template < typename T > -st7_3  
  struct result_1 _ >` X]I;  
  { @v\*AYr'M  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; q.Nweu!jQ  
} ; @?C#r.vgp  
* y^OV_n-8  
template < typename T1, typename T2 > .I3?7  
  struct result_2 bYe;b><G  
  { Oo?,fw  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 4E44Hzs  
} ; D[O{(<9  
?}Z1(it0  
template < typename T1, typename T2 > FZB~|3eq{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \U%#nU{  
  { ~_9"3,~o5  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); x*oWa,  
} P7B:%HiAx  
Qy#)Gxp  
template < typename T > wV?,Z!\Z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +Taa!hfys  
  { ]E3U J!!  
  return OpClass::execute(lt(t)); qDWsvx]  
} c= UU"  
bg|!'1bD`5  
} ; f[gqT yiP  
\Mv":Lm1  
>#+IaKL7  
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 =Cqv=   
好啦,现在才真正完美了。 DN4#H`  
现在在picker里面就可以这么添加了: /8@m<CW2Y  
J H.K.C(  
template < typename Right > EoX_KG{  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const dQy>Nmfy  
  { wx=0'T-[  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); +@X5!S6  
} 5)1+~B  
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。 ^EVc95|Z  
w^K^I_2ge  
I PE}gp  
&PcyKpyd  
ashcvn~z  
十. bind S)He$B$pp  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 n$m"]inX  
先来分析一下一段例子 ~Lfcg*  
Ct$82J  
wHz?#MW 3L  
int foo( int x, int y) { return x - y;} /EwGW  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 {>0V[c[~  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 33:DH}  
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。 F{k+7Ftc  
我们来写个简单的。 Dj-s5pAW  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: [%HIbw J  
对于函数对象类的版本: N132sN2   
^SEdA=!  
template < typename Func > WUAJjds  
struct functor_trait g. %  
  { hwnx<f '  
typedef typename Func::result_type result_type; ;??ohA"{5  
} ; NGjdG=,  
对于无参数函数的版本: B1N)9%  
~E4"}n[3A#  
template < typename Ret > `=tyN@VC  
struct functor_trait < Ret ( * )() > NTs;FX~g[  
  { H;<!TX.zD  
typedef Ret result_type; HU B|bKy  
} ; (.K\Jg'Y6j  
对于单参数函数的版本: &!7+Yb(1  
OQ_stE2i  
template < typename Ret, typename V1 > PW}OU9is  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ']51jabm  
  { [2$4|;7  
typedef Ret result_type; V7CoZnz  
} ; ^<V9'Ut   
对于双参数函数的版本: _|c&@M  
 vfvlB[  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > <FFJzNc+  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > cErI%v}v0  
  { ~HLRfL?  
typedef Ret result_type; 5$l9@0D.\  
} ; #,f{Ok+  
等等。。。 XL< )v_  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy vg%QXaM  
V:K;] h*!  
template < typename Func >  :,]S}R  
struct func_return +KK$0pL  
  { jy$@a%FD  
template < typename T > $&-5;4R'0  
  struct result_1 (;o*eFC F  
  { ol!86rky  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; vX1uR]A[  
} ; <Q`&o@I  
2JO-0j.  
template < typename T1, typename T2 > vx0UoKX  
  struct result_2 go|>o5!g  
  { cFfTYP9  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 7s>a2  
} ; :uCdq`SaQl  
} ; ?A=b6Um  
tbj=~xYf  
Z}Cqd?_')  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 i*tv,f.(  
~@c-*  
template < typename Func, typename aPicker > P[gO85  
class binder_1 v+q<BYq  
  { o\4t4}z~'f  
Func fn; bAhZ7;T~  
aPicker pk; HFh /$VM  
public : l)}t,!M6  
e9@(/+  
template < typename T > ^" 6f\  
  struct result_1 qb7^VIo%c  
  { k&Jo"[i&WO  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; )LFD6\z1pl  
} ; R$0U<(/  
t{(Mf2GR1  
template < typename T1, typename T2 > 0<P(M:a  
  struct result_2 g{ (@uzqG  
  { Bhuw(KeB  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 8]*Q79  
} ; mZoD033H  
h)B!L Ar  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 9]~PC Z2j  
qzdaN5  
template < typename T > <c%n?QK{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;~ee[W$1  
  { z[ #6-T &  
  return fn(pk(t)); # cWHDRLX  
} +{>.Sk'$  
template < typename T1, typename T2 > _"f<Ol[!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &c^7O#j  
  { m#ad6 \  
  return fn(pk(t1, t2)); zzJ^x8#R  
} Y?!/>q  
} ; 6o lV+  
kkfCAM  
5Bj77?Z  
一目了然不是么? MSB%{7'o  
最后实现bind 9".Uc8^p/F  
8&Wx@QI  
:uR>UDlPX  
template < typename Func, typename aPicker > ZQLB`n @  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) /#\?1)jCK  
  { yV_ L/,6}D  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); TNsg pJ?\  
} vl~%o@*_  
HWbBChDF  
2个以上参数的bind可以同理实现。 GMb!Q0I8  
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。 W:B}u\)C  
u[[/w&UV.,  
十一. phoenix (-2R{! A  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: !u0U5>ccw  
.CmL7 5  
for_each(v.begin(), v.end(), #_p  
( oP-;y&AS  
do_ 7K !GK  
[ lm &^tjx  
  cout << _1 <<   " , " Em9my2oE  
] ScHlfk p  
.while_( -- _1), rgT%XhUS6f  
cout << var( " \n " ) n2;(1qr  
) >Jiij  
); jaa/k@OG  
yy))Z0E5  
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: =#'+"+lQ }  
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 3GINv3_  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 x 8M#t(hw  
那么我们就照着这个思路来实现吧: y[p6y[r*  
Bfn]-]>sD  
EFNdiv$wF  
template < typename Cond, typename Actor > wLSjXpP8  
class do_while 3DI^y` av  
  { yUj;4vd  
Cond cd; o3= .T+B  
Actor act; :+1bg&wQ  
public : JOgmF_(>Z  
template < typename T > ])68wqD  
  struct result_1 -_w~JCx  
  { p}r yKW\cJ  
  typedef int result_type; :7k`R6 2{  
} ; y8D 8Y8B  
/J8o_EV  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} F]Pul|.l  
lk~dgky@  
template < typename T > q"l>`KCG`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6i^0T  
  { ~CulFxu  
  do ?9,YVylg  
    { jUZ[`f;  
  act(t); W=M< c@  
  } >]C<j4  
  while (cd(t)); FcY$k%;'Q  
  return   0 ; ;]"n?uo  
} y#nSk% "t"  
} ; w0\4Wa  
n<+~ zQ  
iF+S%aPd#  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). M Yu?&}%^  
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。 dvxf lLd @  
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。 %!D_q ~"H  
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。 >Ziy1Dp  
下面就是产生这个functor的类: 6J]~A0vsi}  
V9gVn?O0  
i"KL;t[1  
template < typename Actor > e ^-3etx  
class do_while_actor ul}4p{ m[  
  { 8[f8k 3g  
Actor act; @ > cdHv  
public : 7kOE/>P?  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Kl!DKeF  
w# xncH:1  
template < typename Cond > rg"TJ"Q-  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; J~fuW?a]r  
} ; S54gqc1S]  
n JW_a&'  
EF0Pt  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 `g2&{)3k  
最后,是那个do_ fWqv3nY^  
<b3x(/  
8x` Kl(  
class do_while_invoker ,d3Q+9/  
  { \;'_|bu3.  
public : Am]2@ESUP  
template < typename Actor > VoWA tNU  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const G!-7ic_4  
  { Hs.6;|0%  
  return do_while_actor < Actor > (act); r=xTs,xx  
} M P_A<F  
} do_; |2[S/8g!  
70d] d+M|  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? AfuXu@UZ_/  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 \=$EmHF  
最后来说说怎么处理break和continue zK[ 7:<  
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。 7j4ej|Fjo  
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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