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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda q4v:s   
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 r uIgoB  
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, (3~^zwA  
eD8e0 D'S  
3m$ck$  
I^HwXp([  
  class filler yb,X }"Et  
  { BS ]:w(}[  
public : ZQ>Q=eCs 1  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;}  /PTq.  
} ; &*74 5,e  
M2\c0^R  
=K_&@|f+B  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: t1NGs-S3  
K>C@oE[W  
v!$:t<-5N  
@1xIph<z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); :5BCW68le  
nSRNd A  
7dv!  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 RB6Q>3g  
Kr[oP3  
" %qr*|  
~FQHT?DAo  
二. 战前分析 mkhWbzD'S  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 q!W=U8`  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 Y`#6MhFT7  
~KV{m  
/]U;7)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); {> <1K6t  
  /* --------------------------------------------- */ ANJL8t-m  
vector < int *> vp( 10 ); *[m:4\  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); t{QQ;'  
/* --------------------------------------------- */ *l;S"}b*,_  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); O=*,  
/* --------------------------------------------- */ [$pb  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Zw _aeJ  
  /* --------------------------------------------- */ )2#&l  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 3fA+{Y8S  
/* --------------------------------------------- */ 1)jea wVmj  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); KVr9kcs  
ijUu{PG`X  
4HR36=E6  
@56*r@4:q  
看了之后,我们可以思考一些问题: k14<E /  
1._1, _2是什么? 1X7GM65#  
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。 >MSK.SNh  
2._1 = 1是在做什么? "}#%h&,  
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。 NbTaI{r  
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。 /qMnIo  
<:NahxIlu  
4/k`gT4  
三. 动工 v+[S${  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:  S,ea[$_  
UCK;?]  
X d o\DQn  
PTLlLa85<  
template < typename T > )Tp"l"(G  
class assignment dvqg H  
  { rsLkH&aM  
T value; 3 o$zT9j  
public : (_8.gS[  
assignment( const T & v) : value(v) {} x,]x>Up  
template < typename T2 >  <7SE|  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ('Qq"cn#  
} ; iETUBZ  
]s\vc:cc?  
ACi,$Uq6R  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ot[ZFF\  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment }Hq3]LVE  
6W{Nw<  
> Xh=P%  
8Iu6r}k?~`  
  class holder o $W@@aM  
  { s~2o<#  
public : ?jUgDwc(w  
template < typename T > i{TPf1OY`M  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const yYYP;N?g4k  
  { ~tyqvHC  
  return assignment < T > (t); U~)5{  
} _ h5d~  
} ; )^AZmUYZ  
)B"{B1(  
cu foP&  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: |9\i+)C  
|;xEK nF  
  static holder _1; A{J?I:  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 i%.k{MY  
F-rhxJd  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); vs[!B-  
而不用手动写一个函数对象。 Yj>4*C9  
>6jal?4u-  
"_\"S  
Khi;2{`  
四. 问题分析 F~fBr  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 dm[cl~[ Q  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 8y<.yfgG  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 l+>Y  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 l7jen=(Zb;  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ?%$O7_ThvA  
F nXm;k,9*  
五. 问题1:一致性 9x!kvB6  
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?| mj e9i  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ym%` l!  
W)bSLD   
struct holder .=Oww  
  { }Vob)r{R@  
  // >AX_"Q~  
  template < typename T >  K];]  
T &   operator ()( const T & r) const Qt {){uE  
  { - K?lhu  
  return (T & )r; 7F0J*M  
} |yO%w#  
} ; T=u"y;&L  
WwTl|wgvyI  
这样的话assignment也必须相应改动: (|Gwg\r  
gAorb\iJ  
template < typename Left, typename Right > _,60pr3D'  
class assignment u8KQV7E  
  { Qx,#Hj  
Left l; IMbF]6%p(  
Right r; Be@g|'r  
public : !ITM:%  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} h M7 SGEV  
template < typename T2 > !9NF@e'&!  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } frPQi{u$  
} ; #`gX(C>  
(0Br`%!F  
同时,holder的operator=也需要改动: kP[fhOpn  
us?q^>u  
template < typename T > |wv+g0]Pg^  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const %La7);SeY  
  { WvT H+  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ysG1{NOl  
} 2e1%L,y{W  
*5oQZ".vA*  
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。 WgR%mm^  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 N".BC|r  
>SvS(N{  
return l(rhs) = r; =>c0NT  
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。 B,_K mHItd  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: zF^H*H  
e8dZR3JL  
template < typename Tp > r`<e<C  
class constant_t "@ ^<~bw  
  { Uaux0W  
  const Tp t; zE1=P/N  
public : BaI-ve  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Hs8JJGXWB  
template < typename T > J`0dF<<{[y  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const c-&Q_lB  
  { qzORv  
  return t; z7XI`MZN^  
} Wd!Z`,R  
} ; s 7w A3|9  
@<$m`^H  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 D`[@7$t  
下面就可以修改holder的operator=了 LNR1YC1c  
w/ZP. B  
template < typename T > :d35?[  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const {na>)qzKP  
  { }jC^&%|  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); MtPdpm6\  
} /^jl||'H,:  
vs+aUT C\  
同时也要修改assignment的operator() P8h|2,c%  
V\L%*6O  
template < typename T2 > 'L7u`  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } GY@:[u.&  
现在代码看起来就很一致了。 seAPVzWUU  
<w*WL_P  
六. 问题2:链式操作 'J0I$-QYk  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 0/|Ax-dK  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 -{Ar5) ?='  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 N<4 nb  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 wBw(T1VN  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct V>obMr^5  
?-2s}IJO  
template < typename T > M~`^deU1  
struct result_1 X-" +nThMn  
  { u.n'dF-  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; +Tx_q1/f5X  
} ; P{ %Urv{U  
9dAtQwGR"6  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: =~W=}  
Vh=U/{Rp1  
template < typename T > >L "+8N6  
struct   ref "WtYqXyd  
  { jK[*_V  
typedef T & reference; 3HcduJntl  
} ; 4bw4!z9G  
template < typename T > Q1yXdw  
struct   ref < T &> r: >RH,  
  { s~>1TxJe  
typedef T & reference; -O1$jBQ S  
} ; KTot40osj  
]o=ON95ja  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: A1Uy|Dl  
W?kJ+1"(  
template < typename T > ?VRsgV'$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const B6Ajcfy  
  { A*/8j\{n  
  return l(t) = r(t); 2,g4yXws5  
} !J@!2S 9  
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。 o-l-Z|)7  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 1 \aTA,  
zv;xxAX  
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 1$C?+H  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: [ "3s  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 uH'?Ikx"  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 {{M/=WqC  
最后的布局是: |`o1B;lc  
                Add 84e8z{  
              /   \ #6D>e~>n  
            Divide   5 !m-`~3P#l,  
            /   \ xw_)~Y%\  
          _1     3 , #GB  
似乎一切都解决了?不。 +Q);t,  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 f.aa@>  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 o37oRv]  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 1HAnOy0   
?Y8hy|`  
template < typename Right > H%rNQxA2 +  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 7j=KiiI  
Right & rt) const 0#uB[N  
  { ,~1k:>njY~  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ln8NcAEx  
} 6dz^%Ub  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 R'>@ja*  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 VMJaL}J]  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 T KAs@X,t  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 ?)k ]Vg.  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 }KIS_krs  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? kRX?o'U~C  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: )YAU|sCAi$  
@0t[7Nv-1  
template < class Action > HB}rpiB  
class picker : public Action hp9LV2_5  
  { HOPy&Fp  
public : ,5}w]6bCr  
picker( const Action & act) : Action(act) {} xJ. kd Tr  
  // all the operator overloaded qS!N\p~>  
} ; hqjjd-S0  
} }~a4p>%  
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。 uG6.(A1LM  
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: c@}t@k  
zYY]+)k?  
template < typename Right > 9=T;Dxn  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const <Y1 Plc  
  { W  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); U Xpp1/d|e  
} V!^0E.?a  
HKT, 5  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 5n}<V-yJ*m  
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。 vo*oCfm  
vS0 ii  
template < typename T >   struct picker_maker ~;Y Tz  
  { h| wdx(4  
typedef picker < constant_t < T >   > result; .RFH@''  
} ; Q25VG5 G  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > q jc4IW t~  
  { HZ Wt>f  
typedef picker < T > result; $*%,  
} ; #(Gz?kGAH`  
gSw <C+  
下面总的结构就有了: $rr@3H+  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 )qbkKCq/FB  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 1kL8EPT%o  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 {xov8 M  
至此链式操作完美实现。 OM\1TD/-  
L{8_6s(:  
z5M6  
七. 问题3 a4 N f\7  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 vFntzN>#  
>|kD(}Axf  
template < typename T1, typename T2 > 8Ala31  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0D@$  
  { `=#jWZ.8m  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); -mRgB"8  
} $>O~7Nfst7  
|%XTy7^a  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 2 Kjd!~Z$  
23L>)Q  
template < typename T1, typename T2 > 3s%ND7!/  
struct result_2 *OFG3uM  
  { z_ycH%p  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; X`Q+,tx$  
} ; ll X `  
q: FhuOP  
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? wv{ Qx^  
这个差事就留给了holder自己。 *4`5&) `  
    h`1<+1J9  
' :B;!3a0d  
template < int Order > N2A6C$s  
class holder; MU a[}?  
template <> }p2iF2g9`  
class holder < 1 > ~d]v{<3  
  { }5oI` 9VT  
public : 6 V0Ayxg7  
template < typename T > #Iz)Mu  
  struct result_1 T*C25l;w  
  { 9c)#j&2?H  
  typedef T & result; \N0vA~N.  
} ; ~>=.^  
template < typename T1, typename T2 > EyPJ Jc8  
  struct result_2 o$.#A]Flb  
  { %CiF;wJ  
  typedef T1 & result; %w65)BFQ  
} ; 5>f"  
template < typename T > xWzybuLp  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const }BlyEcw'aN  
  { ^*.$@M  
  return (T & )r; (Fzy8 s  
} {ac$4#Bp[B  
template < typename T1, typename T2 > B0Wf$ s^7t  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const raPOF6-_rH  
  { /&#y-D_  
  return (T1 & )r1; R~oJ-} iYX  
} L4/ns@e  
} ; :zKW[sF  
KZ7B2  
template <> /OztkThx=  
class holder < 2 > 3O$l;|SX  
  { cl^UFl f[  
public : BNdq=|,+"  
template < typename T > F-|DZ?)k5  
  struct result_1 W$hCI)m(  
  { ~q566k!Ll!  
  typedef T & result; 3?FY?Q[  
} ; K _VIk'RB  
template < typename T1, typename T2 > Wu$ryX  
  struct result_2 j "<?9/r  
  { 49*f=gpGj2  
  typedef T2 & result; M{24MF   
} ; Cu#n5SF*  
template < typename T > /(s |'"6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const geyCS3 :p  
  { X2A k  
  return (T & )r; 1w7tRw  
} ZiuD0#"!  
template < typename T1, typename T2 > LD[\eJ _  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const e#HPU  
  { AJi+JO-  
  return (T2 & )r2; cN&Ebn  
} )'n@A%B  
} ; s 7 nl  
n^[a}DX0  
$||WI}k3V  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 n+=qT$w)  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: tP|/Q 5s  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: g$GGo[_0  
QoxYzln  
return l(i, j) = r(i, j); i. 6b%  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) L-?ty@-i  
tdRvg7v,N%  
  return ( int & )i; K]$PRg1| 3  
  return ( int & )j; kfas4mkc  
最后执行i = j; xwD`R *  
可见,参数被正确的选择了。 h!SsIy(  
> .NLmzUX  
kB@gy}  
"|(.W3f1  
afX|R  
八. 中期总结 y_L8i[  
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: hev;M)t  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 &Pme4IHtm  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 YNV, dKB  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor MUl7o@{'  
9oc_*V0<  
-51LF=(!L  
'-A;B.GV%  
u4FD}nV  
}d; 2[fR)  
九. 简化 J(}PvkA  
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。 yOz6a :r  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 H'#06zP>5  
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: MkMDI)Y|  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 fD[O tc  
  +-*/&|^等 [(Z(8{3i  
2. 返回引用。 O#;sY`fy_M  
  =,各种复合赋值等 39O rY  
3. 返回固定类型。 oQ -m  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 4r4 #u'Om  
4. 原样返回。 f@YdL6&d-  
  operator, N4,oO H~  
5. 返回解引用的类型。 #b*4v&<  
  operator*(单目) &Cb,C+q  
6. 返回地址。 Z:^#9D{  
  operator&(单目) J/P[9m30[  
7. 下表访问返回类型。 DqWy@7 a  
  operator[] `Gv\"|Gn  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 c=+%][21  
  operator<<和operator>> J:W+'x`@  
D+:s{IcL<  
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。 :@jctH~  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: qvu1u GCc  
DgcS@N  
template < typename Left > VsSAb%  
struct value_return c&wg`1{Hal  
  { \&+Y;:6  
template < typename T > >vo 6X]p~  
  struct result_1 bv h#Q_  
  { 67&IaDts  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ,gNZHKNq  
} ; 5B|.cOE  
'z,kxra|n  
template < typename T1, typename T2 > MzUKp"  
  struct result_2 w;}5B~).  
  { xP~GpVhLF  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; {+#{Cha  
} ; Dk sn  
} ; ?xUl_  
0qNmao4E_  
HdtGyh6X0  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait _4) t  
Uv[a ~'  
下面我们来剥离functor中的operator()  ij:a+T  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 0~ nCT&V  
7#+Ih-&EQ  
return l(t) op r(t) `:7r5}(^  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 3<<wHK;)  
return op l(t) RQWUO^&e^  
return op l(t1, t2) !VIxEu^ke  
return l(t) op Zs/-/C|  
return l(t1, t2) op H0inU+Ih  
return l(t)[r(t)] qspGNu  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 3HXeBW  
-w2^26 ax  
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: 9\?&u_ U"  
单目: return f(l(t), r(t)); <-N eusx%  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); I`XOvSO  
双目: return f(l(t)); <<S4l~"o  
return f(l(t1, t2)); 7Fpa%N/WL  
下面就是f的实现,以operator/为例 i#YDdz  
d(t)8k$  
struct meta_divide X~m57 b j  
  { "24d:vf\  
template < typename T1, typename T2 > }Y.@:v j  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) = .S2gO >  
  { >DY/CcG\P  
  return t1 / t2; ;C o"bP's  
} l2W+VBn6  
} ; 1f^oW[w&  
} %0 w25  
这个工作可以让宏来做: ]b}3f<  
"Vc|D (g  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ M6cybEk`  
template < typename T1, typename T2 > \ " Ke_dM  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; pHVDug3  
以后可以直接用 #q34>}O< O  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ~hk!N!J\  
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 nUONI+6Z/  
(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。。。) .Sw4{m[g  
zB y%$5~Fw  
tZ=|1lM  
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 r{yIF~k@  
jyg>'"W  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > O+XQP!T  
class unary_op : public Rettype uq:'`o-1  
  { i)@vHh82  
    Left l; i-0AcN./p  
public : \K9Y@jnr  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 9|>y[i  
L}8 }Pns?&  
template < typename T > 0=`aXb-  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const b2F1^]p  
      { J=^5GfM)J  
      return FuncType::execute(l(t)); xop\W4s_  
    } Obc,    
B7{j$0fm*  
    template < typename T1, typename T2 > /Jk.b/t.*S  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (o6 u ^#6  
      { F r2 +p  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); /KvpJ4  
    } a3Z()|t>  
} ; d9D*w/clMi  
IfRrl/!nw  
YRl4?}r2  
同样还可以申明一个binary_op S!}pL8OE  
WFeaX7\b  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > U/(R_U>=  
class binary_op : public Rettype +xmZK<{<  
  { ^eYJ7&t  
    Left l; lgAE`Os  
Right r; @qJv  
public : gY=+G6;=<  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 1 gRR  
zgpPu4t  
template < typename T > H @E-=Ly  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const J Y> I  
      { D3 E!jQ1  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); h"nv[0!)  
    } LyXABQ]  
tX}Fb0y  
    template < typename T1, typename T2 > b}q,cm  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7 ~ Bo*UM  
      { }@A~a`9g  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 2I39fZa  
    } Nb{oH+$b  
} ; gzdgnF2  
g(;ejKSR  
MN)<Tr2f  
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 AB#hh i#  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 9p$q@Bc  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) IWpUbD|kC  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 z KWi9  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! N4 mQN90t  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 o_$r*Z|HG  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 G6Fg<g9:  
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) q C|re!K  
下面是修改过的unary_op Wj*6}N/  
@o^sp|k !  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > #QDV_ziE5  
class unary_op 42Ffx?Qmv  
  { C,z]q$4  
Left l; KJkcmF}Q  
   3i$AR  
public : `")  I[h  
yq,5M1vR  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ;~q)^.K3  
Tp6ysjao  
template < typename T > !c`1~a!  
  struct result_1 ^ pR&  
  { XZT( :(  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; &]c9}Ic  
} ; \%^3Izsc  
! O>mu6:Rf  
template < typename T1, typename T2 > tE>:kx0*3  
  struct result_2 ~gDtj&F  
  { ~5#7i_%@E}  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; tw')2UGg  
} ; Kj>_XaFCg!  
gy[uq m_ T  
template < typename T1, typename T2 > C|JWom\J  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const yI;Qb7|^  
  { ZqGq%8\.s  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 1f:k:Y9i  
} [)=FZF6kG  
8YJ({ Ou_  
template < typename T > Q&LkST-i  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const BW;u? 1Xa  
  { g<-cHF  
  return OpClass::execute(lt(t)); uQNoIy J)  
} 1WKDG~  
W2k~N X#@  
} ; Glr.)PA  
sig_2;  
N!3f1d7RQ  
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 \3/9lE|gh  
好啦,现在才真正完美了。 Pg36'aTe%j  
现在在picker里面就可以这么添加了: lo#,zd~  
I R&u55#I6  
template < typename Right > PTh Ya  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const &Hqu`A/^  
  { rG]Xgq"   
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); _V?Q4}7d/  
} ( FRf.mv{  
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。 l]Sui_+ZU  
8K/lpqw  
D. e*IP1R  
{m?x},  
$} Myj'`r  
十. bind |+bG~~~%j  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 .,,73"  
先来分析一下一段例子 %Z? o]  
2P}RZvUd  
G Xl?Zg  
int foo( int x, int y) { return x - y;} [`lAc V<  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Id0F2  [  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ;a`X|N9  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ~83P09\T%  
我们来写个简单的。 1DP)6{x  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: yN.D(ZwF:  
对于函数对象类的版本: G dU W$.  
%ab79RS]C  
template < typename Func > jo*9QO  
struct functor_trait -G 'lyH  
  { e{,/  
typedef typename Func::result_type result_type; mI%/k7:sf  
} ; [1U_c*;i  
对于无参数函数的版本: QFYy$T+W  
/WfxI>v  
template < typename Ret > vo-{3]u#=  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ||=Duk  
  { Ln|${c  
typedef Ret result_type; "q .uiz+1:  
} ; di 5_5_$`o  
对于单参数函数的版本: A@OV!DJe]  
1c!},O  
template < typename Ret, typename V1 > ~}*;Ko\  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 0Pk-FSY|f  
  { Izu.I_$4  
typedef Ret result_type; %K7}yy&9C  
} ; cw.7YiU  
对于双参数函数的版本: (% P=#vZ  
Ev16xL8B  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > wrU[#g,uvr  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > O@rb4(  
  { pg)g&ifKl  
typedef Ret result_type; !*gAGt_  
} ; >``GDjcJ  
等等。。。 ,GIqRT4K  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy YP,PJnJU8  
`%3p.~>  
template < typename Func > ErC[Zh"''  
struct func_return Cj+=9Dc  
  { ~~,<+X:  
template < typename T > >lmL  
  struct result_1 P1n@E*~V5  
  { Uj)]nJX  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ?xZmm%JF  
} ; }q W aE  
k;5}@3iQ  
template < typename T1, typename T2 > r.;iO0[/  
  struct result_2 Rjl__90  
  { :F=nb+HZ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; H)Ge#=;ckQ  
} ; P;&p[[7  
} ; N~jQ!y  
5nAF=Bj  
[ )~@NN  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 )g _zPt  
UAZ&*{MM^  
template < typename Func, typename aPicker > hJsC \C,^  
class binder_1 4 G[hU4L  
  { Yur)_m  
Func fn; @/L. BfTz  
aPicker pk; `F8;{`a  
public : rU@?v+i  
3H2;mqq  
template < typename T > I>Q,]S1h  
  struct result_1 VYo;[ue([  
  { dy?|Q33Y"  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; XH$|DeAFM  
} ; q&T'x> /  
f*}E\,V"&  
template < typename T1, typename T2 > V JL;+  
  struct result_2 W2h[NimU  
  { l$_rA~Mo  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; z&,sm5Lb  
} ; T l(uqY?9  
|9]K:A  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Tpx,41(k  
98'XSL|  
template < typename T > mp3_n:R?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const , vyx`wDd  
  { I>Fh*2  
  return fn(pk(t)); a&Du5(r;!  
} XF$]KA L0  
template < typename T1, typename T2 > T k&9Klo  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %nf=[f  
  { g8A{aHb1}  
  return fn(pk(t1, t2)); !13 /+ u  
} u#k ,G`  
} ; AiK4t-  
BrMp_M  
| V,jd  
一目了然不是么? ~j#6 goKn  
最后实现bind [(EH  
%MZDm&f>Kk  
O \8G~V 5"  
template < typename Func, typename aPicker > Ia:puks=  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) mIEaWE;E"  
  { 9R"N#w.U]  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); <L/vNP  
} sNmC#,  
\'tz|  
2个以上参数的bind可以同理实现。 $'{`i 5XB  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 vqz#V=J{  
-01 1U!  
十一. phoenix 0P3|1=  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: SLOYlRGCi  
9~%]|_(  
for_each(v.begin(), v.end(), PFgjWp"Y  
( l'". }6S  
do_ 42wC."A  
[ lv_%  
  cout << _1 <<   " , " qZ_fQ@   
] ` +BaDns  
.while_( -- _1), [3sxzU!t~  
cout << var( " \n " ) T xxB0  
) nk$V{(FJ  
); o+Ti$`2<O7  
ur,"K' w  
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: bTy)0ta>AF  
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 #s R0*  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 um2s^G  
那么我们就照着这个思路来实现吧: p2DNbY\]  
^ R^N`V   
$o$Ev@mi  
template < typename Cond, typename Actor > Q*&aC|b&  
class do_while $0 S#d@v}  
  { >c\v&k>6.  
Cond cd; \{=`F`oB=  
Actor act; ~7 L)n  
public : r,@X>_}  
template < typename T > m-S33PG{  
  struct result_1 LO}:Ub  
  { +IO1ipc4cE  
  typedef int result_type; *5_ 8\7d  
} ; = EChH@3  
Nk7eiQ  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} R ms01m>Y  
!0csNg!  
template < typename T > f'`nx;@X  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Xt,,AGm}  
  { +V+*7s%fL  
  do G<^]0`"+)t  
    { IL[|CB1v  
  act(t); p1VahjRE-  
  } 90h1e7ZcC  
  while (cd(t)); ['4\O43yv  
  return   0 ; JGO$4DK-1  
} ogc('HqF^'  
} ; ks%7W -  
a[74%L?  
H,XLb.  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). q'Pz3/mk  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 Ux)p%-  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 q4.dLU,1  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 'f?&EsIV?  
下面就是产生这个functor的类: eFj6p<  
_z(5e  
Ad`[Rt']kI  
template < typename Actor > B`?N0t%X  
class do_while_actor rv%ye H  
  { x#j\"$dla  
Actor act; Msa6yD#  
public : 4j/iG\  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} !G"9xrr1  
VM]GYz|#]  
template < typename Cond > N{hF [F  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; *e-ptgO  
} ; ,y8I)+  
<jRFN&"h}  
6mF{ImbRbS  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 {r].SrW9s9  
最后,是那个do_ `J=1&ae{  
>\?z37 :T  
Yf!*OGF  
class do_while_invoker eb.cq"C  
  { @( n^S?(  
public : 16[-3cJ T  
template < typename Actor > `Ge+(1x  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const jqX@&}3@  
  { >Z2,^5P{  
  return do_while_actor < Actor > (act); Rgfc29(8  
} pe!dm}!h[  
} do_; x'M^4{4[  
I>kiah*  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? hM36QOdm  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 `z?KL(rI  
最后来说说怎么处理break和continue =,AC%S_D~  
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。 iO9nvM<  
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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