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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 3ie k >'T  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 h]s~w  
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, eNK[P=-  
OtmDZ.t;`  
75zU,0"j  
V<J1.8H  
  class filler [I3Nu8  
  { ;=jF9mV.  
public : V< W;[#"  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} xdgAu  
} ; <Q\KS  
2&>t,;v@  
4,z|hY_*t  
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: VMRfDaO9  
ds9 'k.  
N=KtW?C  
A5TSbW']+5  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); abQ.N  
{tUe(  
t]@>kAA>2L  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 j<*7p:L7_>  
94BH{9b5  
={sjoMW  
uR5+")r@S  
二. 战前分析 3NLn}  
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。 g"1V ]  
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 jts0ZFHc-  
,"(G  
)>:~XA|?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); A}(]J!rc  
  /* --------------------------------------------- */ A-T-4I  
vector < int *> vp( 10 ); _&hM6N  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); W~;Jsd=f  
/* --------------------------------------------- */ u9OY Jo  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); AX8~w(sv  
/* --------------------------------------------- */ <VKJ+  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); -je} PwT  
  /* --------------------------------------------- */ L AasmQ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); b;UBvwY_  
/* --------------------------------------------- */ tfGs| x  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); j'z#V_S  
AAlc %d/9  
x2"1,1%H7  
BZ?3=S1*  
看了之后,我们可以思考一些问题: CF{b Yf^%  
1._1, _2是什么? &/]en|f"  
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。 "dX~J3$  
2._1 = 1是在做什么? 4@@Sh`E:  
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。 kg]6q T;Y  
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。 J 7R(X  
J&>@ >47  
5MB`yRVv  
三. 动工 I]v2-rB&-  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: (yq e 4  
DJ,LQj  
[g/D<g5O  
z_ $c_J  
template < typename T > YQ G<Q  
class assignment i"0Bc{cQ  
  { 5p[}<I{  
T value; ~4{q  
public : "kyCY9) %  
assignment( const T & v) : value(v) {} iAu/ t  
template < typename T2 > O@T,!_Zf  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } q>2bkcGY#  
} ; 7z4k5d<^_  
o{sv<$  
xR0T' @q  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 eut2x7Z(c  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment iQgg[ )  
%;k Hnl  
`s CwgY+  
UPuoIfuqI  
  class holder 2F:qaz  
  { }8ubGMr,Y  
public : .d1ff] ;  
template < typename T > 9;e!r DW,#  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const .C% 28fH  
  { f$xXR$mjf  
  return assignment < T > (t); mQ:{>`  
} 2CzhaO  
} ; ;|5-{+2U%  
p"ytt|H  
p0@^1  
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: ?uq`|1`  
'[{<a Eo  
  static holder _1; 5g7@Dj,.  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 e?]5q ez  
W "'6 M=*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); .HS6DOQ  
而不用手动写一个函数对象。 oFWb.t9<  
t5-O-AI[b{  
vV}w>Ap[  
k8w\d+!v  
四. 问题分析 8z#Qp(he  
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。 pmNy=ZXx  
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。 0kkDlWkzo  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 =8\.fp  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ~5N}P>4 *  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 U g"W6`  
(I >Ch)'  
五. 问题1:一致性 R/hI XO  
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?| ~lw9sm*2v2  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 *S.U8;*Xj  
&zEQbHK6  
struct holder Du+W7]yCl  
  { %\m"Yi]  
  // ;,&cWz  
  template < typename T > 3v8LzS3@  
T &   operator ()( const T & r) const vgwpuRL5b  
  { YMX9Z||  
  return (T & )r; e}UQN:1  
} RuPnWx!  
} ; '#'noB;,  
4V JUu`[  
这样的话assignment也必须相应改动: 3Z b]@n  
4Z)s8sDKW  
template < typename Left, typename Right > ~ bLx2=-"  
class assignment \R#SoOd  
  { +=3=%%?C  
Left l; 6X \g7bg  
Right r; <Y]LY_(  
public : tk"+ u_uw  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} nuce(R  
template < typename T2 > X94a  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } gQn%RPMh  
} ; :$WO"HfMSn  
yKc-:IBb{u  
同时,holder的operator=也需要改动: uR0UfKK  
b[74$W{  
template < typename T > {X!OK3e  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const /WuYg OI  
  { C~ 1]  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); PF%-fbh!~  
} Ir9GgB  
M et]|&  
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。 p#@#$u-  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 VfoWPyWD#  
3^sbbm.8  
return l(rhs) = r; 0,%{r.\S  
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。 KF. {r  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 4{P+p!4  
"_{NdV|a  
template < typename Tp > f"ezmZI  
class constant_t n|i:4D  
  { Rf:.'/<^  
  const Tp t; RzEzNV  
public : b#VtPn]  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 3!CUJs/W  
template < typename T > A8)4nOXM  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const XiW1X6  
  { <tr]bCu}  
  return t;  ;l$$!PJ  
} ~YYnn7)  
} ; Su#0 F0  
i>m%hbAk  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 %* "+kw Z  
下面就可以修改holder的operator=了 > i/jqT/  
q/i2o[f'n  
template < typename T > b($hp%+yJ  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const -#v~;Ci  
  { V b0T)C  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); y9:4n1fg  
} :`bC3Mr  
+ jLy>=u  
同时也要修改assignment的operator() ^b8~X [1J_  
$Z]&3VxxY  
template < typename T2 > "=h1gql'  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } xcB\Y:   
现在代码看起来就很一致了。 KkJqqO"EL  
P?0X az  
六. 问题2:链式操作 t<H"J__&  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 WZ CI*'  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 Z vysLHj  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 *6Wiq5M>.  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 Ew8@{X y  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct .~]|gg~  
nS+Rbhs  
template < typename T > <:S qMf  
struct result_1 dOhSqx56  
  { +,Eam6g{  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 3lP;=* m.  
} ; 'a~@q~!  
~ ld.I4  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 2dn^K3  
7({)ou x  
template < typename T > <kn 2  
struct   ref 3c<aI =$^  
  { 78& |^sq  
typedef T & reference; "5hk%T '  
} ; Xaq;d'  
template < typename T > hkMeUxS  
struct   ref < T &> l]*RiK2AC  
  { 7)Toj  
typedef T & reference; QS#@xhH  
} ; eM7@!CdA9q  
vW+6_41ZM  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: `ecseBn3d  
({uW-%  
template < typename T > ]Ry9{:  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const }[p{%:tP  
  { PgBEe @.  
  return l(t) = r(t); '.A!IGsj  
} vX+oZj   
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。 DX_ mrG  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 e(c\U}&  
_4S^'FDo  
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 !<[+u  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Xoj"rR9|  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 !>`Q]M`  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 X~{6$J|]#i  
最后的布局是: ",#.?vT`  
                Add sx,$W3zI'G  
              /   \ "HOZ2_(o  
            Divide   5 Sn=6[RQ>P  
            /   \ 3smkY  
          _1     3 \:vF FK4a  
似乎一切都解决了?不。 WogUILB  
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{q+h V=  
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。 }Fe~XO`  
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: BQu |qr q  
8_Oeui(i  
template < typename Right > "j>X^vn  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const {R1]tGOf  
Right & rt) const QoD_`d  
  { J/1kJ@5  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); eg[EFI.h  
} (:o F\  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 >AJ/!{jD*  
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。 N?\X 2J1  
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。 (Y1*Bs[l  
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。 <A3%1 82  
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。 bWFa{W5!  
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? ?ANW I8'_j  
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: ~f<'] zXv  
~k*]Z8Z  
template < class Action > 2yN!yIPR  
class picker : public Action 15:9JVH3D  
  { 66=[6U9 *  
public : ]kj^T?&n.  
picker( const Action & act) : Action(act) {} {*xE+ |  
  // all the operator overloaded 4^7 v@3  
} ; /}:{(Go  
!(d] f0  
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。 >y%H2][  
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: g~U( w  
{yn,u)@r9S  
template < typename Right > , ZsZzZ#  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 7[ ovEE54  
  { +gl\l?>sr  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); FXCBX:LnvU  
} &L6Ivpj-  
ZFZ'&"+  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > K+3-XhG  
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。 z "@^'{.l  
UP]( 1lAf  
template < typename T >   struct picker_maker % km <+F=~  
  { Mh%{cLM  
typedef picker < constant_t < T >   > result; $QJ3~mG2  
} ; *i"9D:  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > xm m,- u  
  { TmgC {_  
typedef picker < T > result; r)<A YX]J  
} ; OUv)`K  
2Kxb(q"  
下面总的结构就有了: v93b8/1  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 @?B+|*cm  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 M9"Bx/  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 U9 iI2$  
至此链式操作完美实现。 H,> }t S  
d) -(C1f  
J""Cgf  
七. 问题3 lm`*x=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。 !j!w $  
Y9.3`VX  
template < typename T1, typename T2 > 2Zu9? L ,I  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const dL42)HP5  
  { {"o9pIh{~  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); *@rA7zPFf  
} ]d*9@+Iu  
1}VaBsEV  
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: yP"2.9\erH  
>}SEU-7&\  
template < typename T1, typename T2 > GcO2oq  
struct result_2 `KQx#c>'  
  { jg$qp%7i%  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Dk  `&tr  
} ; Ejk;(rxI  
/&gg].&2?  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? ~WA@YjQ]  
这个差事就留给了holder自己。 tZ]gVgZg  
    c=sV"r?  
*Y>w0k  
template < int Order > -2.7Z`*(  
class holder; jKUEs75]  
template <> zTng]Mvx  
class holder < 1 > n|5\Q  
  { CE"/&I  
public : .s{ "NqRA  
template < typename T > D||0c"E  
  struct result_1 LOUP  
  { Tm" H9  
  typedef T & result; oidZWy  
} ; bQ*yXJ^8  
template < typename T1, typename T2 > 4 \z@Evm  
  struct result_2 (]@S<0  
  { *7Vb([x4;  
  typedef T1 & result; BA\aVhmx  
} ; eRUdPPq_d  
template < typename T > <Jgcj 4D  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const YZ~MByu  
  { hBU)gP75  
  return (T & )r; w=GMQ8  
} ).KA0-  
template < typename T1, typename T2 > 5]O{tSj  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const gWj-@o\  
  { B.N#9u-vW  
  return (T1 & )r1; ` o)KG,  
} z:Am1B  
} ; ~"+"6zg  
#*h\U]=VS  
template <> Vb,V N?l  
class holder < 2 > %a/3*vz/I%  
  { /A9RmTb  
public : 8lQ}-8  
template < typename T > joY7Vk!<o  
  struct result_1 k9k39`t  
  { 7uR;S:WX  
  typedef T & result; Y j oe|  
} ; <Km9Mq  
template < typename T1, typename T2 > 4  OPY  
  struct result_2 *'((_ NZ>  
  { m CO1,?  
  typedef T2 & result; ox-m)z `7  
} ; Nbl&al@"  
template < typename T > OnTe_JML  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 5dj" UxH  
  { wfo,r 7  
  return (T & )r; 3d}v?q78  
} NQ{(G8x9  
template < typename T1, typename T2 > )oIh?-WL  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const v3r3$(Hr  
  { ?V6,>e_+  
  return (T2 & )r2; #E]K*mE'  
} #/>TuJc  
} ; um,f!ho-U  
j_JY[sex  
z0[@O)Sj  
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> >。 ggD T5hb  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: bRvGetX  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: @&\Y:aRO%i  
K<P d.:  
return l(i, j) = r(i, j); QFP9"FM5F  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) H )ej]DXy  
ACyK#5E  
  return ( int & )i; Mj@2=c  
  return ( int & )j; 9KVJk</:n  
最后执行i = j; ]BO:*&O  
可见,参数被正确的选择了。 RU)(|;  
wn"}<ka  
"BQnP9  
Z- feMM  
C8m9H8Qm  
八. 中期总结 b,'O|s]"Sc  
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: 01A{\O1$j  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ` -_!%m/  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 8w5}9}xF  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor SwOW%o  
x;~:p;]J2F  
U WT%0t_T  
o]1BWwtY&  
a7g;8t-&   
9xR5Jm>k  
九. 简化 wQSan&81Q  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 <- \|>r Q  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ;wwc;wQ'  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: c!IZLaVAr9  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 A-!e$yz>  
  +-*/&|^等 {s8c@-'  
2. 返回引用。 w;lpJ B\  
  =,各种复合赋值等 zj7ta[<tr  
3. 返回固定类型。 ~nA k-toJ  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) O},}-%G  
4. 原样返回。 ed6@o4D/kf  
  operator, re*}a)iL  
5. 返回解引用的类型。 =Dn <DV  
  operator*(单目) !Se0&Ob  
6. 返回地址。 %#2$B+  
  operator&(单目) yCxYFi  
7. 下表访问返回类型。 D0Q9A]bD;  
  operator[] JLu$1A@ '  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 rqjq}L)  
  operator<<和operator>> g<Z :`00|  
R /=rNUe  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 Ll]5u~  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: OHndZ$'fI  
4\n ~  
template < typename Left > >ai,6!  
struct value_return *L^W[o  
  { L$5,RUy  
template < typename T > x?L[*N_ml  
  struct result_1 FJ3S  
  { @1*^ttC  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 3L&:  
} ; 3m>YR-n$  
7${<u0((!  
template < typename T1, typename T2 > # 55>?  
  struct result_2 w5>[hQR\  
  { ||:> &  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; %0GwO%h},  
} ; \OW:-  
} ; I Cc{2l  
WZ-~F/:c%  
.I^4Fc}&4  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 19$A!kH\  
/S]$Hu|  
下面我们来剥离functor中的operator() Ro<779.Gn\  
首先operator里面的代码全是下面的形式: \B#tB?rA  
&l+Qn'N  
return l(t) op r(t) 0x<ASfka  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) JK2{9#*  
return op l(t) |.)LZP,  
return op l(t1, t2) :qE.(k1@5  
return l(t) op z|>TkCW6  
return l(t1, t2) op 9'*7 ( j;  
return l(t)[r(t)] >M#@vIo?<6  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] iM!2m$'s  
JvO1tA]ij  
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: :SaZhY  
单目: return f(l(t), r(t)); ):K%  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); !FgZI4?/Y=  
双目: return f(l(t)); 72;'8  
return f(l(t1, t2)); %RD\Sb4YV  
下面就是f的实现,以operator/为例 BHr,jC  
w'TAM"D`  
struct meta_divide %M96 m   
  { -m^- p  
template < typename T1, typename T2 > pB:XNkxL  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) E ASnh   
  { JSB+g;  
  return t1 / t2; H@(O{ 9Yl;  
} 3H,x4L5j  
} ; `Abd=1nH  
LGhK)]:  
这个工作可以让宏来做: x'L=p01  
5len} ){  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ )^(gwE  
template < typename T1, typename T2 > \ t oA}0MI(:  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ?;l@yx  
以后可以直接用 M8-8 T  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 2G8w&dtu  
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 Y#@D% a8  
(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。。。) t~L4wr{B  
J_7w _T/  
E`j' <#V!  
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 oL]uY5eZoe  
BvP\c_  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > <6(0ZO%,C!  
class unary_op : public Rettype 0BXr[%{`  
  { eay|>xa2  
    Left l; atZe`0  
public : 2.Z#\6Vj  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ^;F/^ _  
{<{VJGY7T  
template < typename T > 8-<F4^i_i  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9Y3"V3EZ  
      { 1i#y>fUj  
      return FuncType::execute(l(t)); 0PkX-.  
    } i`+w.zJOH8  
qiet<F  
    template < typename T1, typename T2 > 2B4.o*Q\  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const TyV~2pc N  
      { L!:NL#M  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); {]6-,/3UR  
    } -Mr_Ao`E  
} ; B=OzP+  
WD%(RC"Q  
&-*l{"7p+%  
同样还可以申明一个binary_op ]0>  
8)S)!2_h  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^$'{:i  
class binary_op : public Rettype b"X1  
  { a]Pi2:S  
    Left l; IFBt#]l0  
Right r; (wL$ h5SG  
public : u0#KBXRo  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ( K[e=0Rf  
e\X[\ve  
template < typename T > /rpr_Xw}  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^1){ @(  
      { 6 5zx<  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); hr]+ 4!/  
    } Vja 4WK*  
waMV6w)<  
    template < typename T1, typename T2 > wa,`BAKJ+F  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3u j|jwL  
      { 6],?Y+_;)L  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 4P#jMox  
    } >8/Otg+h  
} ; ';G/,wB?`  
4AL,=C3  
PV\J] |d,%  
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 {- I+  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 mo<*h&;&  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 2:|vJ<Q  
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。 BP j?l  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ~j[?3E4L}  
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。。。 G$a@}9V  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Y*@7/2,  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) \SmsS^z(]  
下面是修改过的unary_op WT\wV\Pu  
mW]dhY 3X  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 9iT9ZfaW  
class unary_op A o* IshVh  
  { /{l_tiE7  
Left l; ;R 6f9tu2  
  m|fcWN[  
public : AO`@ &e]o  
Xc NL\fl1  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} "<|KR{/+  
1M`>;fjYa  
template < typename T > <SJ6<'  
  struct result_1 7[=G;2<  
  { 8qkQ*uJP  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ,JI]Eij^  
} ; #8XmOJ"W3k  
9wCgJ$te  
template < typename T1, typename T2 > (P? |Bk [  
  struct result_2 {$EX :ID  
  { s2L]H  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 5 v.&|[\k  
} ; A'CD,R+gR  
3]1 ! g6  
template < typename T1, typename T2 > '?$@hqQn  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |?jgjn&RQ  
  { `<>#;%  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); H,c1&hb/w  
} _886>^b@  
RCfeIHL  
template < typename T > >A{e,&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z?S?O#FED  
  { Ru d9l.n  
  return OpClass::execute(lt(t)); #rW-jW=A  
} waz5+l28  
d(}? \|  
} ; Ag T)J  
Mh3.GpS  
?IeBo8  
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 t$qIJt$  
好啦,现在才真正完美了。 Z[[*:9rY|  
现在在picker里面就可以这么添加了: '9]?jkl  
DCa[?|Y  
template < typename Right > i5(qJ/u  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const n]vCvmt  
  { 3VU4E|s>  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); , l!>+@  
} IJ+}  
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。 9Znc|<  
b`%u}^B {  
< - sr&  
Zl%)#=kO  
h7ZH/g$)  
十. bind fqbWD)L]  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 0X99D2c  
先来分析一下一段例子 jSBz),.XU}  
{ #B/4  
512p\x@  
int foo( int x, int y) { return x - y;} uB\UIz)e  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 w8 S pt  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ,y"vf^BE.  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 +EA ")T<l  
我们来写个简单的。 A]Hz?i  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: y)L X?d  
对于函数对象类的版本: _GY2|x2c  
3R$R?^G  
template < typename Func > Hwd^C 2v  
struct functor_trait V O1   
  { ai/]E6r  
typedef typename Func::result_type result_type; i+QVs_jW  
} ; 'N6oXE  
对于无参数函数的版本: 7gLk~*  
Ax|'uvVAPT  
template < typename Ret > I`xC0ZUKj  
struct functor_trait < Ret ( * )() > [x?9< #T  
  { ":e6s co  
typedef Ret result_type; '/D2d  
} ; BbFLT@W4  
对于单参数函数的版本: 5WHqD!7u  
~9@527m<',  
template < typename Ret, typename V1 > U*N{H$ACuR  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > T/u61}'U{  
  { m{>"  
typedef Ret result_type; x| D|d}  
} ; V!*1F1  
对于双参数函数的版本: [< 9%IGH  
fb0)("_V  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > %qJgtu"8  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Qu/f>tJN;  
  { _&G_SNa  
typedef Ret result_type; +5-|6  
} ; 6f0o'  
等等。。。 A'}!'1  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy V@RdvQy  
_nzTd\L88  
template < typename Func > X:f5t`;  
struct func_return %d-WQwJ  
  { V*?QZ;hCP  
template < typename T > Mx0~^l  
  struct result_1 \ eba9i^  
  { vnf2Z,f%  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [Ous|a[)o  
} ; [[w-~hHH-  
Ymnh%wS  
template < typename T1, typename T2 > Qru&lAYc<  
  struct result_2 3XUVUd~  
  { Xsn M}  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; sJQ~ :p0e  
} ; c#u_%*  
} ; B(FM~TVZ  
<7T}b95  
;9#W#/B  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 v}5YUM0H`  
*E>R1bJ8  
template < typename Func, typename aPicker > g>7i2  
class binder_1 LO%e1y  
  { bFG?mG:  
Func fn; G{|"WaKW  
aPicker pk; sm?b,T/  
public : Z9h4 pd  
X16O9qsh  
template < typename T > zZY1E@~  
  struct result_1 s7jNRY V  
  { fhdqes])  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; fwx^?/5j  
} ; %#EzZD  
LH`$<p2''r  
template < typename T1, typename T2 > a_\7Ho$^  
  struct result_2 x~m$(LT  
  { ~Sf'bj;(  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 7F2:'3SQ  
} ; -d2)  
7Kj7or|  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 4!3<[J;N;  
~kpa J'm  
template < typename T > N*PJ m6-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3,!IV"_  
  { 247vU1  
  return fn(pk(t)); `6YN/"unfp  
} ]m &Ss  
template < typename T1, typename T2 > %PPy0RZ^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ncVt (!c,e  
  { ,'<NyA><  
  return fn(pk(t1, t2)); FKe/xz  
} ,T ^A?t  
} ; >#;_Ebl@  
2w~Vb0  
#;1RStb:zj  
一目了然不是么? ?#doH,  
最后实现bind lR F5/  
+wHa)A0MW  
bF;|0X$ x  
template < typename Func, typename aPicker > 4v(?]]X  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 'm<L}d  
  { VD!PF'  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); xudZ7   
} X=Y(,ZR(&  
5>H&0> \  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ::GW  
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。 -nD} k  
FyXO @yF  
十一. phoenix 0>;[EFL  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: T gLr4Ex  
GsD?Z%t~%  
for_each(v.begin(), v.end(), o5+7Lt]  
( $QT% -9&  
do_ z)eNM}cF  
[ %3=T7j  
  cout << _1 <<   " , " n~jW  
] D4@(_6^  
.while_( -- _1), uVX,[%*P  
cout << var( " \n " ) _S* QIbO  
) uTl"4;&j  
); ,Cy&tRjR B  
ignOF  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ^4[QX -_2  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ~dgFr6  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 2]x,joB  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Mx 3fT>?  
Q/HEWk  
!af;5F  
template < typename Cond, typename Actor > E3x<o<v  
class do_while :a=]<_*x  
  { 8[ ZuVJ]  
Cond cd; ) 5x$J01S  
Actor act; D51O/.:U2  
public : <8h3)$  
template < typename T > gA 5DEit  
  struct result_1 |llmq'Q  
  { pJo4&Ff  
  typedef int result_type; '7@Dw;   
} ; )wEXCXr!  
AGx(IK/_  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} v9gaRqi8  
f7%g=0.F  
template < typename T > ^Y8G}Z|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =*UVe%N4  
  { y#O/Xw  
  do 'I[xZu/8yg  
    { G 8tK"LC  
  act(t); !_dW  `  
  } ,z((?h,nm  
  while (cd(t)); e)L!4Y44K  
  return   0 ; IpKI6[2{`f  
} I'<sJs*p  
} ; {-|El}.M  
_JKz5hSl  
<rU+{&FKNL  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). N B8Yn\{B  
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。 u)D!RhV&  
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。 nXh<+7  
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\:I1y  
下面就是产生这个functor的类: Z#GR)jb+  
\x_$Pu  
{PL,3EBG  
template < typename Actor > B]>rcjD  
class do_while_actor Xs2B:`,hh  
  { nF 'U*  
Actor act; :mdoGb$ dr  
public : V* ,u;*  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} b#S-u }1PE  
YIl,8! z~  
template < typename Cond > &';@CeK  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Ds8x9v)^  
} ; %VrMlG4hx  
2T"[$iH!7  
XpT})AV  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 `KP}pi\  
最后,是那个do_  sJ_3tjs)  
kPnuU!  
]/mRMm9"3h  
class do_while_invoker 6x@]b>W  
  { c[?&;# feV  
public : 1fh6A`c  
template < typename Actor > u/`x@u  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Ap}`Q(.  
  { 1n $  
  return do_while_actor < Actor > (act); 9H%ixBnM  
} =mxj2>,&  
} do_; "W"r0"4  
"N=q>jaX  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? tqU8>d0^  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 d^|r#"o[  
最后来说说怎么处理break和continue L%.=Sb mS  
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。 OJLyqncw  
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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