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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda t/Z:)4Z  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 E4D (,s  
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, ~SjZk|  
Ra3ukYG[  
,}C8;/V  
}4nT.!5  
  class filler C2<CWPn<  
  { a}d6o;li  
public : fMeZ]rb  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} M;Wha;%E"  
} ; )~rB}>^Z  
i_F$&?)  
QfQ\a%cc  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: }t>q9bZ9z  
y1BgK>R  
|*,jU;NI  
Gqyue7;0,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ~ E=\t9r  
kA7(CqUW  
]=D5p_A(  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 {6xPdUhw  
m&R"2t_Z  
s6=YV0w(  
LQ-6vrbs  
二. 战前分析 j1$<]f  
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。 WA LGIW  
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 =V|Nn0E  
?z"KnR+?Q  
`<j_[(5yb  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 1.R kIB  
  /* --------------------------------------------- */ X^< >6|)  
vector < int *> vp( 10 ); gvnj&h.GV  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); djT. 1(  
/* --------------------------------------------- */ LW39YMw<  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); LxT rG)4  
/* --------------------------------------------- */ [BBpQN.^q6  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); (3md:r<-  
  /* --------------------------------------------- */ P 4;{jG  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); &.*uc|{  
/* --------------------------------------------- */ B50 [O!  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); (BERY  
o@d y:AR  
5a(<%Q <"  
CtT~0Y|  
看了之后,我们可以思考一些问题: _2jw,WKr  
1._1, _2是什么? z};ZxN  
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。 >;i\v7  
2._1 = 1是在做什么? Qg0vG]  
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。 '@:[axu  
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。 {rPk3  
d.pp3D 9/  
DzPs!(5[I  
三. 动工 A/Khk2-:  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: wO"GtVd  
=w <VT%  
fW~*6ln  
*?8RXer  
template < typename T > )&.!3y 660  
class assignment abZdGnc  
  { (5;D7zdA  
T value; w3#`1T`N  
public : V:\]cGA{  
assignment( const T & v) : value(v) {} U1Yo7nVf  
template < typename T2 > 0yHjrxc$  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 'XTs -=  
} ; h#{T}[  
f[qPG&  
ypA:  P  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 8U^D(jrz  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment IT1P Pm  
b~W)S/wF$P  
8^w/HCC8O  
Lht[g9  
  class holder Tiprdvm<  
  { /{DaPqRa  
public : )C}KR`"  
template < typename T > ~JE|f 7  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 79z)C35~  
  { b5Q8pWZg,  
  return assignment < T > (t); +Pw,Nl\KD  
} hNO )~rt  
} ; pAg$oe#  
#` +]{4hR  
bm}+}CJ@#0  
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: H'h#wV`(  
Q>IH``1*e  
  static holder _1; NV#')+Ba  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 <9\,QR)  
01nsdZ-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); -]QguZE  
而不用手动写一个函数对象。 C<t RU5|  
,xj3w#`zaf  
(zmNa}-  
{{E jMBg{  
四. 问题分析 M;qb7Mu  
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。 ! o^Ic`FhS  
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。 WFj*nS^~l  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 .\)k+ R  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 S*rO0s:  
下面我们可以对这几个问题进行分析。  0dh#/  
y.fs,!|%@  
五. 问题1:一致性 &gWiu9WbS  
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?| C.HYS S  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ^5>du~d  
/u ?9S/  
struct holder WQ.i$ID/  
  { ^vn\4  
  // 3d@ef |  
  template < typename T > QmHwn)Ly  
T &   operator ()( const T & r) const *pK lA&_  
  { +l.|kkZ?  
  return (T & )r; $vqU|]J`  
} k)i"tpw  
} ; YJc%h@_=]  
R|H[lbw  
这样的话assignment也必须相应改动: oc((Yo+B  
blmmm(|~|  
template < typename Left, typename Right > u&tFb]1@)  
class assignment >"bnpYSe  
  { -HN%B?}. x  
Left l; K@*rVor{  
Right r; E\_W  
public : EFwL.'Fh  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} RZe#|k+ 8  
template < typename T2 >  'X|v+ ?  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } mHHzCKE,  
} ; Fj,(_^  
_l<| 1nH  
同时,holder的operator=也需要改动: QS5H >5M)  
.P8-~?&M  
template < typename T > mw ?{LT  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const D-~G|8g  
  { -$OD}5ku#  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 6QW<RXom  
} ,b:n1  
TMNfJz   
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。 bSY;[{Kl  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。  *[VEF  
PK_Fx';ke^  
return l(rhs) = r; K`~BL=KI  
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。 jjX'_E  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Pf{`/UlD  
u\:rY)V  
template < typename Tp > @c0n2 Xcr  
class constant_t (lieiye^  
  { mZ~mf->%  
  const Tp t; 6hLNJ  
public : )>?! xx_`  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} -`Da`ml  
template < typename T > A"0wvk)UcY  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const J &{qppN  
  { _IC,9bbg  
  return t; ot]>}[  
} x3gwG)Sf  
} ; \ibCR~W4  
32s5-.{c/f  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ZU)BJ!L,s  
下面就可以修改holder的operator=了 v3?kFd7%H~  
xnT3^ #-h  
template < typename T > " \`BPN  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const W0C{~|e  
  { o*-h%Z.  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); N4A&"1d&  
} (rAiDRQ[  
)\D2\1e(c  
同时也要修改assignment的operator() uXjoGcW  
1 pa*T!  
template < typename T2 > 1!X1wCT  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Z@;jIH4 (  
现在代码看起来就很一致了。 \>4v?\8o  
*Ao2j;  
六. 问题2:链式操作 /tG5!l  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 B%TXw#|  
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。 P8"6"}B;T  
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。 qbEKp HnB  
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。 /3OC7!~;fM  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 7WgIhQ~  
n?zbUA#  
template < typename T > $Z,i|K;  
struct result_1 3fm;r5  
  { x(rd$oZO  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; aB=vu=hF  
} ; U)u\1AV5  
a#YuKh?  
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: ;I[ht  
Sjw2 j#Q  
template < typename T > 1RCXc>}/  
struct   ref lr-12-D%-  
  { 2T//%ys=  
typedef T & reference;  AQB1gzE  
} ; @>M8Pe  
template < typename T > &/sGh0  
struct   ref < T &> oK#\HD4U  
  { LKIW*M  
typedef T & reference; D LNa6  
} ; o lYPlH F  
;RNM   
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: caGML|DeI  
#.<*; rB  
template < typename T > o G (0i  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const <sgZ3*,A  
  { 5dg-d\ 6S  
  return l(t) = r(t); UN-T ^  
} BjH~Ml2  
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。 =Dh$yC-Zr  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 oP+kAV#]  
BO?mQu~  
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 X!,#'&p&  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: x1.3W j  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 nw~/~eM5=  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ;%BhhmR)[  
最后的布局是: ~!8%_J_  
                Add n^* >a  
              /   \ b^uP^](J  
            Divide   5 >r;ABz/  
            /   \ R#"U/8b>z  
          _1     3 %T`4!:vy  
似乎一切都解决了?不。 q :TZ=bs^  
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。 fn1 ?Qp|  
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。 H;b8I  
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: tn"Y9 k|  
ATKYjhc _  
template < typename Right > ^zvA?'s  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const JN{<oxI  
Right & rt) const :hC {5!|  
  { jHs<s`#h  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 3C> 2x(]M  
} HF*j`}  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 B`g<Ge~  
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。 Q mb[ e>  
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。 Rf)'HT  
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。 S1D9AcK  
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。 %MfGVx}nG  
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? 1bV2  
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: T [T6  
@J~ lV\  
template < class Action > k)N2 +/  
class picker : public Action <bEN8b  
  { S 23S.]r  
public : X)`(nj  
picker( const Action & act) : Action(act) {} xDPQG`6  
  // all the operator overloaded wm); aWP  
} ; s,eld@  
1$:{{%  
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。 =?meO0]y  
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: j#*asGdp#J  
9F2P(aS  
template < typename Right > }u(d'9u  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const PWf{aHsr  
  { 2x)0?N[$O  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ,H.(\p_N  
} >$7wA9YhL  
-D!#W%y8  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > J>HLQP  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 Ck ~V5  
t] n(5!L(  
template < typename T >   struct picker_maker Y0/jH2n  
  { o~i]W.SI(  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 8gVxiFjo  
} ; 5?V?  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > t x:rj6 -z  
  { jw:4fb  
typedef picker < T > result; h]J&A  
} ; #,f}lV,&  
D%c7JK  
下面总的结构就有了: w?V[[$  
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。 p/\$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。 JLy)}8I  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 w5dI k]T  
至此链式操作完美实现。 d8Q_6(Ar|  
c8k6(#\  
&+E'1h10  
七. 问题3 K#9(|2 J%  
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。 xG*lV|<7>  
~pd1 )  
template < typename T1, typename T2 > bR>o!(M'Z\  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Vu|Br  
  { -V;0_Nx7p  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); )8 "EI-/.  
} 68&6J's;  
Pe+ 8~0o=R  
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: !1a|5 xrn  
b'Fx),  
template < typename T1, typename T2 > (ybtXoQs  
struct result_2 br34Eh  
  { 2FZ 0c/[&  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Sy+]SeF&  
} ; Uy$U8b-ov  
Y{Y;EY4  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? ps!5HZ2:  
这个差事就留给了holder自己。 U:mq7Rd8  
    PBxK>a  
Q.pEUDq/  
template < int Order > b*'=W"%\  
class holder; Ckl7rpY+  
template <> 0@sr NuW  
class holder < 1 > V7B=+(xK  
  { fG8}=xH_&  
public : 9Sx<tj_4P{  
template < typename T > WTV3p,;6a  
  struct result_1 c-s`>m  
  { 4! Oa4  
  typedef T & result; 1c<CEq:?e%  
} ; 66^1&D"  
template < typename T1, typename T2 > c:h.J4mv  
  struct result_2 Ac5o K  
  { O?j98H Sya  
  typedef T1 & result; CfkNy[}=  
} ; eB<V%,%N#  
template < typename T > Q !RVD*(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ! kOl$!X4  
  { ( l3UNP  
  return (T & )r; n3l"L|W^(<  
} I9:G9  
template < typename T1, typename T2 > >?G|Yz*kEJ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const F653[[eQ  
  { N#pl mPrZ  
  return (T1 & )r1; we:5gK &  
} ? !oVf>  
} ; /+<%,c$n  
8}"f|6Wm  
template <> fncwe ';?  
class holder < 2 > FfD ,cDs  
  { qSpa4W[  
public : +c]N]?k&  
template < typename T > 9?g]qy,1)  
  struct result_1 r7Q:l ?F2  
  { -_{C+Y_  
  typedef T & result; | z(Ws  
} ; |oBdryi  
template < typename T1, typename T2 > a! 0?L0_W&  
  struct result_2 7/D9n9F  
  { siss_1J  
  typedef T2 & result; I7q?V1f u4  
} ; k[r./xEv+t  
template < typename T > !dbA (  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ^EuyvftZ  
  { os(Jr!p_=  
  return (T & )r; w}U5dM`  
} (AM,4)lW,  
template < typename T1, typename T2 > .kB3jfw0,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const +9Hk+.  
  { =|6^)lt$  
  return (T2 & )r2; Z+``/Q]>+  
} l|ZzG4]+l  
} ; 9?}rpA`P  
0>~6Z  
_V7^sk!  
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> >。 5&rCNi*\  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: XY+aunLf  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: G"U>fwFuK  
2W"cTm  
return l(i, j) = r(i, j); AG$-U2ap  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) a_pCjG89  
n6%jhv9H  
  return ( int & )i; /ie3H,2  
  return ( int & )j; tRUsZl  
最后执行i = j; 6t7;}t]t  
可见,参数被正确的选择了。 >+; b>  
4M0v1`k  
ZB^4(F')H  
:E >n)_^  
7>2j=Y_Kp  
八. 中期总结 S"KTL*9D  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: W &0@&U  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 XJxs4a1[t  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 zFdz]z3  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor (;2J(GZ:$U  
{ck  
%B {D  
]!tYrSM!  
y9G57D  
Cj4b]*Q,  
九. 简化 YAC zznN  
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。 )(ZPSg$/F  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 zy/tQGTr@  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: |{ /O)3  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 <E}]t,'3  
  +-*/&|^等 '9p5UC  
2. 返回引用。 mk`cyN>m  
  =,各种复合赋值等 9Pob|UA  
3. 返回固定类型。 !iitx U  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) EkjK92cF  
4. 原样返回。 /<?X-IDz.{  
  operator, y8~)/)l&  
5. 返回解引用的类型。 6rN5Xf cS  
  operator*(单目) }'.Sn{OWf  
6. 返回地址。 ^cmP  
  operator&(单目) h$ETH1Ue  
7. 下表访问返回类型。 Ay"2W%([`  
  operator[] B> " r-O  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ,~N+?k_  
  operator<<和operator>> [;CqvD<S  
0Li'a{n2  
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。 ;DgX"Uzm  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: c7nk~K[6  
+} !F(c  
template < typename Left > }rMpp[  
struct value_return G4exk5  
  { ,md7.z]U~  
template < typename T > q/2K=BOh  
  struct result_1 xZ'` _x9l  
  { .vOpU4  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; |b'<XQ&l5  
} ; k89gJ5B$  
(+Kof  
template < typename T1, typename T2 > '3_B1iAv  
  struct result_2 = a.n`3`Q  
  { v!RB(T3  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; zju,#%  
} ; "MS`d+rf\  
} ; l6DIsR  
xc]C#q  
$:gSc &mx  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait C(|T/rQ-  
K9N0kBJ0<  
下面我们来剥离functor中的operator() >->xhlL*  
首先operator里面的代码全是下面的形式: >*i8RqU  
#2vG_B<M)  
return l(t) op r(t) !lN a`  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) +uiH0iGS  
return op l(t) ,Qi|g'a  
return op l(t1, t2) PN^1  
return l(t) op eGypXf%  
return l(t1, t2) op R EH&kcn  
return l(t)[r(t)] y[@j0xlO  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ZRq}g:  
e}O-I  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: NF\^'W@N  
单目: return f(l(t), r(t)); UE`4$^qs  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); M>H^<N}'A  
双目: return f(l(t)); 0)Xue9AS  
return f(l(t1, t2)); cLko  
下面就是f的实现,以operator/为例 'S D|ObBY  
Y <i}"eI*  
struct meta_divide -MW(={#   
  { Y./}zCT  
template < typename T1, typename T2 > *(q8?x0>  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) <QW1fE  
  { :8|3V~%m  
  return t1 / t2; *Qwhi&k  
} KRR^?  
} ; <<zz*;RJJ  
:2Rci`lp  
这个工作可以让宏来做: 8J?`_  
X-r,>o:  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ !#4HGjPI  
template < typename T1, typename T2 > \ kR~4O$riG  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; mF:s-+  
以后可以直接用 ABe^]HlH  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) !2M[  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 AXv;r<  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) iGeT^!N  
W!0  
bOIM0<(h  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ,Yprk%JT  
I 3,e)Z  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > DoB3_=yJ+  
class unary_op : public Rettype MG5Sn*(C  
  { W]Tt8  
    Left l; XoQk'7"f  
public : QRh4f\fY  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} nMdN$E  
^5 =E`q".  
template < typename T > $JSC+o(q3#  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const QZa#i L  
      { P 7.8tM2}  
      return FuncType::execute(l(t)); ~+iJpW  
    } PEn^.v@  
R^kv!x;h  
    template < typename T1, typename T2 > *P\_:>bV(  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {s'_zS z  
      { 0uJzff!|  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); DCzPm/#b  
    } lJY=*KB(6  
} ; <RVtLTd/  
+rpd0s49  
(tLQX~Ur  
同样还可以申明一个binary_op 12' (MAP  
=X5&au o  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > &vvx"  
class binary_op : public Rettype N\e@$1  
  { Au*?)X- $  
    Left l; ygY+2  
Right r; !vp!\Zj7o  
public : \HEo8~TY  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Y[]+C8"O  
HV7(6VSJ+  
template < typename T > :#htOsP  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zjh9ZLu[  
      { L[r0UXYLV  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 7b%Cl   
    } K2 K6  
4_0/]:~5  
    template < typename T1, typename T2 > Ns= b&Uyc  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [ .uaO  
      { :;Rt#!  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); FY}*Z=D%  
    } yB{o_1tc  
} ; tskODM0Zf  
&b")`p&K  
@,`=~_J  
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 n}'.6  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ]hVXFHrR  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) LA%al @  
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。 T`{MQ:s  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! et}Y4,:  
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。。。 \'=}kk`  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Tv)y }  
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) g*.(! !  
下面是修改过的unary_op m_I$"ge  
vK7,O%!S  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > i*w-Q=  
class unary_op 5T3>fw2G  
  { t% B!\]  
Left l; >d V@9  
  '#::ba[9w  
public : J}KktD@!O  
8"UG&wLT  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} IX?%H!i  
<+,0 G`  
template < typename T > VCRv(Ek  
  struct result_1 tsVhPo]e0  
  { cB=u;$k@*  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 3CPOZZ  
} ; @W- f{V  
/l%qq*Ew  
template < typename T1, typename T2 > Z9~Wlt'?  
  struct result_2 BXw,Rz }  
  { G6VHl:e7z  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Z=8CbS).  
} ; lG#&1  
K05Y;URbd  
template < typename T1, typename T2 > ''Ec-b6Q-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >F_Ne)}qTQ  
  { !Qa7-  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); yOzKux8kB  
} :.df(1(RL  
{;M/J  
template < typename T > Vho0f<`E  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (kOv  
  { }AYSQ~:  
  return OpClass::execute(lt(t)); eW,Pn'  
} %k)I =|  
i>zyn-CuW  
} ; 7N=VVD~!b  
wGX"R5  
.]c:Zt}P  
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 cs;Gk:  
好啦,现在才真正完美了。 Vs"Q-?  
现在在picker里面就可以这么添加了: 7Apbi}")  
"T=LHjE  
template < typename Right > UF&Wgj [  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const R)Fl@ Tn  
  { :''0z  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); K L~sEli  
} P~Owvs/=  
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。 kcUt!PL  
YU(x!<Z  
qrYeh`Mv  
`2  
>[=`{B  
十. bind *.l=> #qF  
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。 ka%pS  
先来分析一下一段例子 I!'(>VlP7  
tRCd(Z,WY  
3l[hkRFu`  
int foo( int x, int y) { return x - y;} IxR:a(  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 x%&V!L  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 GefgOlg5"  
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。 vdzC2T  
我们来写个简单的。 T/5U lW|\  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: U6PUt'Kk@  
对于函数对象类的版本: '|R|7nQAj  
a9Rh  
template < typename Func > M!'tD!NWc  
struct functor_trait pl&GFf o  
  { kk#d-! $[  
typedef typename Func::result_type result_type; M - TK  
} ; ;\.&FMi  
对于无参数函数的版本: TA7w:<  
!/j|\_O  
template < typename Ret > -E"o)1Pj6C  
struct functor_trait < Ret ( * )() > c[q3O**  
  { WLH2B1_):  
typedef Ret result_type; R8*4E0\br  
} ; XW:(FzF  
对于单参数函数的版本: 0g4cyK~n]  
W>Kn *Dy8~  
template < typename Ret, typename V1 > (qdk &  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > VZR6oia  
  { :+$_(* Z  
typedef Ret result_type; >=Veu; A  
} ; i.&16AY  
对于双参数函数的版本: OYy8u{@U:  
9,+LNZ'k  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > m%puD 9  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 6m&I_icM  
  { :Fl:bRH+  
typedef Ret result_type; (fS4qz:&l  
} ; v<4zcMv  
等等。。。 4r$t}t gX  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 5Z{[.&x  
4esf&-gG  
template < typename Func > Uz_{jAhW]  
struct func_return L^}kwu#  
  { wB{-]\H`\  
template < typename T > ~8K~@e$./  
  struct result_1 cvt2P}ma#  
  { V6N#%(?3  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; (?(ahtT4T  
} ; UQ y+ &;#5  
anYZ"GR+  
template < typename T1, typename T2 > 6 ?cV1:jh  
  struct result_2 w:Vs$,  
  { R?R6|4  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; _35?z"0  
} ; 'yqp   
} ; Lm/^ 8V+  
h/ic-iH(>  
%' Fc%3  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 1Cthi[ B  
Gf>T{Q`,is  
template < typename Func, typename aPicker > {S c1!2q  
class binder_1 e^fjla5  
  { z$A5p4=B'^  
Func fn; r&w>+KIt  
aPicker pk; 6O?O6Ub  
public : @M-bE=  
}|;n[+}  
template < typename T > }T6jQ:?@  
  struct result_1 ^`$KN0PY  
  { $: -Ptm@  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; tW +I?  
} ; X$<?:f-  
R?k1)n   
template < typename T1, typename T2 > <e"2<qVi  
  struct result_2 XOoND  
  { (1R,   
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 99x]DY  
} ; x<].mx  
SVJ3!1B,  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} *|cvx:GO  
p n)5neX{  
template < typename T > u:k#1Nn!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Vs(;al'  
  { yl*S|= 8;k  
  return fn(pk(t)); U i;o/Z3  
} 6Dch+*4*@  
template < typename T1, typename T2 > h&XyMm9C  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t}K?.To$  
  { =+u$ZZ0+]o  
  return fn(pk(t1, t2)); l#%w,gX  
} na~ r}7 7o  
} ; /lUb9&yV  
,}[,]-nVx  
^I^k4iw 4  
一目了然不是么? 8Og9P1jVh  
最后实现bind vwg\qKqSM  
6Rso}hF}}  
V%+KJ}S!Z  
template < typename Func, typename aPicker > nHhg#wR  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ='f>p+*c%  
  { nWh?zf#{  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Yq.Omr!  
} tG6 o^  
tcs Z! #  
2个以上参数的bind可以同理实现。 m{' q(w}  
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。 }b44^iL$9y  
tNtP+v-{  
十一. phoenix 1}N5WBp  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Z)HQlm  
5(,WN  
for_each(v.begin(), v.end(), sUA)I%Q!  
( om(#P5cSM;  
do_ 1m&(3% #{  
[ UrgvG, Lt  
  cout << _1 <<   " , " }/6jom9U?  
] ~-,<`VY  
.while_( -- _1), - Q,lUP  
cout << var( " \n " ) 5dhRuc  
) F3?v&  
); V&gUxS]*  
\KG{ 11  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: z19y>j  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor +* &!u=%G  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Ly3^zF W  
那么我们就照着这个思路来实现吧: |*!I(wm2i  
z\v\T|C  
5}1cNp6@  
template < typename Cond, typename Actor > rZ^DiFR  
class do_while b afYjF< 3  
  { P /Js!e<\  
Cond cd; [z?q -$#  
Actor act; D:f0W v  
public : {&3n{XrF(  
template < typename T > `w&|~xT  
  struct result_1 ~$+9L2gz  
  { K2!KMhvQ  
  typedef int result_type; wAITE|H<zj  
} ; ]NN9FM.2b/  
gXG1w>  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}  IF uz'  
Lt_7pb%  
template < typename T > T*z >A  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const O||M |  
  { I#m5Tl|#  
  do "=HCP,  
    { :H6Ipa  
  act(t); <V9L AWeS  
  } WPLAh_fe  
  while (cd(t)); JVU:`BH  
  return   0 ; *V>Iv/(  
} U<*ZY`B3  
} ; T-eeYw?Yf  
Cdc6<8  
1}9@aKM  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). D guAeK  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 S=2-<R  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 fk9FR^u  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 9"oc.ue.2D  
下面就是产生这个functor的类: Wl}d6ZTm  
Q4C28-#  
) =sm{R%T  
template < typename Actor > {3'z}q  
class do_while_actor _"=Yj3?G%  
  { GV* B$  
Actor act; G=(F-U;*  
public : rj<r6  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} K t9:V,  
](:aDHa  
template < typename Cond > q*,];j/>k  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; YcT!`B   
} ; &ciU`//`  
Em-88=X O  
$#1i@dI  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 //Ck1cI#h  
最后,是那个do_ 0[ jy  
<Jv %}r  
ZEp UHdin  
class do_while_invoker ,i e84o  
  { 0 @~[SXR  
public : IZoa7S&t  
template < typename Actor > \5cAOBja  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ._Wm%'uX  
  { j!xt&t4D  
  return do_while_actor < Actor > (act); 1 f).J  
} Q&rpW:^v  
} do_; 6MqJy6  
\|RP-8  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? LS*^TA(I[  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 E$T)N U\  
最后来说说怎么处理break和continue a=T_I1  
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。 aovRm|aOo'  
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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