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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda bMN@H\Ek  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 {O^TurbTFA  
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, i;o}o *=  
I^~=,D  
{L@+(I  
0K<x=-cCB  
  class filler .,3Zj /  
  { ^rv"o:lF  
public : Rj[ hhSx 2  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} &<,SV^w ag  
} ; ]^=|Zd-  
qib 7Z]j  
KRYcCn  
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:  fb\DiKsW  
ugYw <  
 ep+  
(1CJw:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); M[, D  *  
4% HGMr  
AL$W+')  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ^=EjadVQ  
'p%= <0vrr  
ZJ;LD*  
*'D=1{WZ!  
二. 战前分析  gH %y  
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。 w |_GV}#_  
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 \6sqyWI %  
xXX/]x>  
A\K,_&x1Z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); kt^yj"C>  
  /* --------------------------------------------- */ NYBe"/}GS  
vector < int *> vp( 10 ); KOjluP  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); R A:jzht  
/* --------------------------------------------- */ ![ZmV  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 57~Uqt  
/* --------------------------------------------- */ [,=d7*b(l  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); _%Bz,C8  
  /* --------------------------------------------- */ Lf. 1>s  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); CSL#s^4T  
/* --------------------------------------------- */ gv#4#]  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); OifvUTl9b  
mN;+TN'?{  
iq?l#}]  
eNRs&^  
看了之后,我们可以思考一些问题: !X|k"km"  
1._1, _2是什么? {<2>6 _z  
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。 hd B |#t  
2._1 = 1是在做什么? [*8Y'KX <  
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。 8tLHr@%%  
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。 XS?gn.o\  
"PMQyzl  
+t98 @  
三. 动工 ?aBj#  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: mEFw|M{  
n@!wp/J,  
%KtU1A(["  
!}y1CA  
template < typename T > \fZiL!E^7  
class assignment c'Z: 9?#5  
  { rK1-Mu  
T value; Z!6UW:&~7  
public : ?  -3\  
assignment( const T & v) : value(v) {} k[\a)WcY8  
template < typename T2 > o#>a 5  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } B**Nn!}0  
} ; r}_lxr  
DG(%-w8p"  
/.R<,/gj  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 X\Y}oa."A  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment F8<"AI  
V1B(|P  
_qn?2u3mnR  
#)s!}X^  
  class holder Fj1NN  
  { h >-'-Hx+  
public : BcQEG *N  
template < typename T > h[kU<mU"T  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const b9~A-Z  
  { 3`*Kav>"  
  return assignment < T > (t); +r]zs^'  
} a 7#J2r  
} ; \'Ssn(s  
5\bJR0I@  
^C/  
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: !^w E/  
Ipe n  
  static holder _1; DkDoA;m  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 9CJ(Z+;OM  
+5!&E7bcd  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); {u"8[@@./  
而不用手动写一个函数对象。 Apj;  
H4:&%"j7  
?>$l  
0 Y>M=|  
四. 问题分析 !E2W\chi  
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。 ` qUX.  
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。 Es!Q8.  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 IXpc,l `  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 jq-l5})h  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 h|D0z_f  
;W]\rft[  
五. 问题1:一致性 rf.`h{!!  
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?| 8)L*AdDAW!  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 WBr59@V  
:g6n,p_#  
struct holder 8`=v.   
  { DY\J[l<<  
  // (UL4+ta  
  template < typename T > (W[V? !1  
T &   operator ()( const T & r) const DF_X  
  { t$J.+}}I  
  return (T & )r; $, 3J7l3  
} = &tmP  
} ; -C-yQ.>\T#  
)Ry<a$Q3  
这样的话assignment也必须相应改动: Qkcjr]#^$  
);FS7R  
template < typename Left, typename Right > "ZrOrdlg+A  
class assignment zmI]cD@G  
  { %<0eA`F4  
Left l; z//VlB  
Right r; !cSq+eD  
public : 'n;OB4  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} )G~w[~  
template < typename T2 > Ts.wh>`  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 8|6 4R:  
} ; A1 "SLFY  
>R\lqLILb,  
同时,holder的operator=也需要改动: l +*&:Q/  
0[Ht_qxb  
template < typename T > 3djC;*,9,  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const xtfBfA  
  { mN |r)4{`  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); FAsFjRS  
} - VxDNT}Tr  
gw36Ec<M  
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。 /w(e  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 q_kdCO{:df  
t]aea*B  
return l(rhs) = r; -=`#fDvBn  
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。 0@I S  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: "ZwKk G  
,<-G<${  
template < typename Tp > #|[ M?3  
class constant_t PjKEC N  
  { ^r6!l.  
  const Tp t; [F!Y%Zp  
public : A@hppaP!  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} U8.7>ENnP&  
template < typename T > ]\ !5}L  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 3ZEB  
  { T*g:# ^4  
  return t; +N`ua  
} J(DN !  
} ; 9KWuN:Sg  
LbEM^ D  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 .*g0w`H5pU  
下面就可以修改holder的operator=了 ':{>a28=  
t>=fTkB  
template < typename T > 1u3, '8F  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Rk!X]-`=  
  { \K`L3*cBKK  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); GZI`jS"lU  
} 'k;rH !R  
s\!>"J bAQ  
同时也要修改assignment的operator() #$1Z  
>zAUW[]C:I  
template < typename T2 > (T`E!A0I\?  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ;X*cCb`h   
现在代码看起来就很一致了。 X+UJzR90  
*na?n2Yzt  
六. 问题2:链式操作 c\a_VRN>r  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 '5&s=M_  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 8NyJc"T<.  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 [ ol9|sdu  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 > pI;%'  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct PB;eHy  
3k#~yaoI  
template < typename T > y;_% W  
struct result_1 cufH?Xg<  
  { UMAgA!s  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; dXF^(y]l  
} ; DC{>TC[p1k  
,) J~,^f6  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: }gJ(DbnV  
T5a*z}L5  
template < typename T > /c uLc^(X  
struct   ref lpz2 m\  
  { wgCa58H76  
typedef T & reference; M#(+c_(r  
} ; |{CfWSB7~@  
template < typename T > 8Z(Mvq]f&  
struct   ref < T &> *98$dQR$  
  { ^R:cd8+?%  
typedef T & reference; %CK^Si%+  
} ; ^fZ&QK  
s"t$0cH9  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ,l<6GB2\  
uEX!xx?Q#  
template < typename T > JvY}-}?c  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const dCRyOid$  
  { |yx6X{$k  
  return l(t) = r(t); 8F._9U-EN  
} Y "/]|'p  
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。 ,7<f9 EVY  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 "'D=,*  
: |>Gc39`t  
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 EK4d_L]I  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: sBcPq SMby  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 O)[1x4U  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 \otWd  
最后的布局是:  4^M  
                Add gLOEh6  
              /   \ AvfNwE  
            Divide   5 #{?qNl8F*J  
            /   \ @3zg=?3  
          _1     3 !QvZ<5(  
似乎一切都解决了?不。 +0OLc2 )w  
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。 tCdqh-   
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。 c@893<_  
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: Za 1QC;7  
K*~0"F>"0  
template < typename Right > H '  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const UEguF &  
Right & rt) const ljb7oA3cP4  
  { =>_\fNy  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 'Iw NTM  
} u fw]=h)  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 RS8Hf~0G  
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。 \SB c;  
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。 >k (C  
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。 b45-:mi!&#  
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。 ~{jcH  
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? "hsb8-  
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: L U={")TdQ  
]"?)Z  
template < class Action > @0/+_2MH-  
class picker : public Action v_DedVhe  
  { 5yP\I+Fm  
public : ]x(!&y:h  
picker( const Action & act) : Action(act) {} {0WHn.,2Y  
  // all the operator overloaded Z'.AAOG  
} ; 0@%v1Oja  
*2,VyY  
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。 eS~LF.^Jw  
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: TA4!$7b$  
E>D_V@,/  
template < typename Right > uC(V  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 0"f\@8r(  
  { G;l_|8<t#\  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); sM `DL  
} :gWu9Y|{  
1pgU}sRk  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > (&F ,AY3A  
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。 uFinv2Z '  
|R/%D%_g  
template < typename T >   struct picker_maker A;]}m8(*  
  { 1=d6NX)B  
typedef picker < constant_t < T >   > result; V<T9&8l+:  
} ; <h:x=  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > P&*2pX:  
  { @emK1iwm  
typedef picker < T > result; Ezd_`_@R  
} ; b?tB(if!I  
j~[z2tV  
下面总的结构就有了: |}Nn!Sj>#;  
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。 #."-#"0  
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。 CTq&-l:f  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Nh_Mz;ITuu  
至此链式操作完美实现。 #_^Lb]jkM  
e#$]Y?,  
G}b]w~ML ~  
七. 问题3 #Y a4ps_  
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。 ix)M`F%P3  
RC7]'4o  
template < typename T1, typename T2 > 4NheWM6  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const UCB/=k^m  
  { 5YeM%%-S  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); I 8`VNA&b  
}  3KlbP  
gd`!tRcNY  
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: i:Y^{\Z?V  
+M\`#i\g>  
template < typename T1, typename T2 > g| I6'K!<  
struct result_2 $5aV:Z3P  
  { z[L8$7L  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; N"Zt47(  
} ; @#T|Y&  
@tNzQ8  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? R;uvkg[o  
这个差事就留给了holder自己。 8]/bK5`  
    v3~?;f,l  
_=F=`xu  
template < int Order > }ppN k:B  
class holder; <Tzrj1"Q3  
template <> 5\:^ y'g[  
class holder < 1 > 0zmE>/O+  
  { Z>:NPZODf  
public : `yrB->|vG  
template < typename T > L*xhGoC=  
  struct result_1 cQy2"vtU  
  { zPn+ V7F  
  typedef T & result; 4'/nax$Bx;  
} ; gY/"cq  
template < typename T1, typename T2 > {Aw#?#GPW  
  struct result_2 [9evz}X  
  { %[Wh [zZy  
  typedef T1 & result; \XCe22x]  
} ; J\twZ>w~0  
template < typename T > ^c"jH'#.L  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const '3 /4?wi  
  { O_oPh] x)  
  return (T & )r; `u3EU*~W  
} y\4L{GlBM  
template < typename T1, typename T2 > )~)J?l3 {  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const f-vCm 5f  
  { le|~BG hL  
  return (T1 & )r1; 89pEfl j2  
} UZ\u;/}  
} ; \A 2r]  
K[YI4pt7  
template <> @ym v< Mo  
class holder < 2 > QwW&\h[8?  
  { Y,<{vLEC  
public : ]7W&JKmA&  
template < typename T > :~&~y-14  
  struct result_1 c}lb%^;)E  
  {  VA6}  
  typedef T & result; 4VJ-,Z  
} ; D=j-!{zB  
template < typename T1, typename T2 > 6Zm# bFQ  
  struct result_2 q;T{|5/O  
  { s4X>.ToMC  
  typedef T2 & result; k:t ]s_`<  
} ; Yb|c\[ %  
template < typename T > 2b}t,&bv?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Kr gFKRgGj  
  { hZ?Rof  
  return (T & )r; 7Wf/$vRab  
} 4[m`#  
template < typename T1, typename T2 > &#{Z( h.de  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const V\ZGd+?  
  { W9 GxXPA  
  return (T2 & )r2; !Q2d(H>  
} XRM_x:+]  
} ; h5*JkRm  
xI#9  
#++lg{  
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> >。 Yg]-wQrH  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: M8kPj8}{  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: + nrbShV  
l+xX/A)  
return l(i, j) = r(i, j); jFQQ`O V  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ~ (|5/ p7t  
{j.bC@hWw  
  return ( int & )i; Ec3}_`  
  return ( int & )j; |7'df&CA  
最后执行i = j; hci6P>h<ia  
可见,参数被正确的选择了。 $O&b``  
pA'4|ffwe  
zqimR#u  
cvn@/qBq*t  
"%`1 ]Fr  
八. 中期总结 1{)5<!9!l  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: K[I=6  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 d~9A+m3b_  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 I&D5;8  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ,?J!  
|^&b8  
ePOG}k($/%  
],@rS9K  
C)[,4wt,  
@E&J_un  
九. 简化 NW~N}5T  
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。 >!eAM )  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ,`'Qi%O  
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: @6Y?\Wx$w  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 v [wb~uw\  
  +-*/&|^等 :}He\V  
2. 返回引用。 9P1OP Xv*p  
  =,各种复合赋值等 +SP{hHa^  
3. 返回固定类型。 nHM~  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) :(/~:^!  
4. 原样返回。 LdYB7T,  
  operator, v> LIvi|]  
5. 返回解引用的类型。 h9t$Uz^N  
  operator*(单目) VACQ+  
6. 返回地址。 &|s0P   
  operator&(单目) R6` WN  
7. 下表访问返回类型。 iOd&B B6  
  operator[] <wk!hTm W  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 qmkAg }2  
  operator<<和operator>> lEH65;Nh*  
_F6OM5F"N  
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。 :i0uPh\0  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: $njUXSQ;  
S3q&rqarC%  
template < typename Left > XQY#716)  
struct value_return 8r*E-akuyr  
  { cXA i k-  
template < typename T > Eq%}  
  struct result_1 Y@;CF  
  { &C `Gg<  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; E(*0jAvO[z  
} ; J?*1*h  
DwM)r7<Ex  
template < typename T1, typename T2 > U\g/2dM  
  struct result_2 F6|TP.VY_.  
  { 7o7)0l9!  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ew>XrT=Zm  
} ; ()Y~Q(5ji  
} ; z 9vInf@M  
3U<cWl@  
OSRp0G20k\  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait dcDyK!zz"  
!8TlD-ZT/  
下面我们来剥离functor中的operator() MUaq7B_>  
首先operator里面的代码全是下面的形式: prWk2_D;*  
K?6jXJseb  
return l(t) op r(t) eQ$Y0qH1E  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) !44/sr'  
return op l(t) sfpZc7  
return op l(t1, t2) Q)~aiI0  
return l(t) op b:U$x20n$  
return l(t1, t2) op t;|@o\  
return l(t)[r(t)] Xc =Y  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] :N:yLd} &  
KN^=i5K+Y  
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: qEyyT[:  
单目: return f(l(t), r(t)); Z_LFIz*c  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ^P[e1?SZG  
双目: return f(l(t)); PIJr{6B/PA  
return f(l(t1, t2)); K%,2=.  
下面就是f的实现,以operator/为例 4.k0<  
e6`Jbu+J<f  
struct meta_divide ;0Q4<F  
  { E@z<:pG{  
template < typename T1, typename T2 > &yct!YOB2  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ?j'7l=94A  
  { DF&(8NoX~  
  return t1 / t2; J! AgBF N4  
} I&fozO   
} ; U&g@.,Y#  
$POu\TO  
这个工作可以让宏来做: )cW#Rwu_A4  
oTEL?hw5  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ uFX#`^r`  
template < typename T1, typename T2 > \ yks__ylrl(  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; q}b dxa  
以后可以直接用 "0V.V>-p  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ?1*cO:O  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 8Q.T g.  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ])[[ V!1  
OyStqi  
)\1QJ$-M&  
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 KKb,d0T[  
46}g7skD  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > .O DU  
class unary_op : public Rettype y;4OY  
  { 4(#'_jS  
    Left l; 1NbG>E#Ol  
public : MS nG3]{z  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} C>ICu*PW  
D.r<QO~6B  
template < typename T > 2+RUTOv/d  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const VRVO-Sk  
      { M  f}~{+  
      return FuncType::execute(l(t)); c_dVWh e  
    } zKyyU}LHH  
b10cuy|a/X  
    template < typename T1, typename T2 > E`kG-Q5Dw  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const '@a}H9>}  
      { aE Bu *`-j  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); DMAIM|h  
    } T"(&b~m2b4  
} ; Yc`o5Q\>  
+xRK5+}9  
L\37xJo  
同样还可以申明一个binary_op TeMHm ?1^  
b}2ED9HG\  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > mbKZJ{|4s  
class binary_op : public Rettype kq?Ms|h  
  { ^8]NxV@l  
    Left l; )~& CvJ  
Right r; aacpM[{f  
public : n|6Ic,:[  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} aR[JD2G  
uY{|szC^2  
template < typename T > 2\)xpOj  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const mWv3!i;G<s  
      { hM_lsc  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 0$(WlP |  
    } 'HO$C, 1]  
kF3k7,.8&  
    template < typename T1, typename T2 > kc2 PoJ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Lt2u,9  
      { kT|dUw9G  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); \9.bt:k@OT  
    } ru'F6?d  
} ; m1j*mtu  
QpF;:YX^3  
vXev$x=w-  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 2d>z1%'  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 H(H<z,$}T  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Oylf<&knF\  
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。 M#ZcY  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! #9=Vg  
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。。。 '%>=ZhO  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 W4 t;{b  
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) E}%B;"b/Tj  
下面是修改过的unary_op {Je[ZQ$  
?)/#+[xa  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > W=ig.-  
class unary_op <'}YyU=  
  {  52Yq  
Left l; #`~C)=-  
  +<'Ev~  
public : -TLlwxc^%  
s'3 s^Dd  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} [RS|gem`  
)Fc%+TpKi  
template < typename T > HUcq% .  
  struct result_1 6 [k\@&V-  
  { .4S.>~^7  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ]z;P9B3@&  
} ; <g-9T-Ky  
H!c@klD  
template < typename T1, typename T2 > u+dLaVlLJ  
  struct result_2 } F E>|1  
  { k3~}7]O)  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; bjyZk_\  
} ; OwuE~K7b{  
aasoW\UG  
template < typename T1, typename T2 > 5b5x!do  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |Yx~;q:  
  { +u.1 ;qF  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); \c,ap49RC  
}  ;i4Q|  
f}6s Q5  
template < typename T > o5d%w-'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tE.FrZS  
  { G `+T+  
  return OpClass::execute(lt(t)); A4Rug\p]  
} #HYr0Tw6`  
Nv$ R\'3  
} ; Id*Ce2B  
PYQ;``~x  
W=lyIb{?^0  
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 mD/9J5:  
好啦,现在才真正完美了。 @efh{  
现在在picker里面就可以这么添加了: "_P;2N6  
8<5]\X  
template < typename Right > rW<KKGsRWQ  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const +\x,HsUc"  
  { [2>yYr s_=  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); U] ~$g}!)  
} (DJ"WG  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 FSP+?((  
eP.wOl  
w2Us!<x  
>f^r^P  
Y1L[;)Hn  
十. bind Uq[>_"}  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 uyO/55;HO  
先来分析一下一段例子 m&xW6!x  
``V" D  
lvdf^b/ j  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 9Q.rMs>qj  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 d^@dzNv  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Ki4r<>\l{H  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 -^K"ZP1  
我们来写个简单的。 V08?-Iz$  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: @_-hk|Nl@  
对于函数对象类的版本: ;m0~L=w  
\4&fxe  
template < typename Func > =FlDb 5t{  
struct functor_trait .I$qCb|FP  
  { \?w2a$?6w  
typedef typename Func::result_type result_type; >c1!p]&V  
} ; NYt&@Z}]  
对于无参数函数的版本: >/g#lS 5  
PZ2;v<  
template < typename Ret > :C7_Jp*Qv  
struct functor_trait < Ret ( * )() > nR7d4)  
  { [\'%?BH(^  
typedef Ret result_type; t;\kR4P  
} ; 81](T<  
对于单参数函数的版本: f}aL-N~  
]-PH^H  
template < typename Ret, typename V1 > {^ qcx8  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > .O74V~T  
  { pqk?|BvpK_  
typedef Ret result_type; H0:E(}@   
} ; gGvz(R: y  
对于双参数函数的版本: gRrL[z  
|^0XYBxQ  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > H]P. x!I  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > J cPtwa;q@  
  { *,3SGcYdJj  
typedef Ret result_type; J{'>uD.@  
} ; 3?[dE<  
等等。。。 u&1q [0y  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ~:0sk"t$1  
qJ;jfh!  
template < typename Func > #G .ulX  
struct func_return 3%l*N&gsg:  
  { wi;Br[d  
template < typename T > }]e-{C}  
  struct result_1 (gEBOol  
  { N< |@ymi  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; kEJj=wx  
} ; .GV;+8HzS  
5G::wuxk  
template < typename T1, typename T2 > S-P/+K6  
  struct result_2 e_#._Pi  
  { 8hXl%{6d3  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; RzxNbeki[W  
} ; ;P;-}u  
} ; 7/!8e.M\  
a,xycX:U  
ks"|}9\%<  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 S-Wzour,  
%kv0We fs  
template < typename Func, typename aPicker > R,gR;Aarw  
class binder_1 \Npxv  
  { Q(@U2a8  
Func fn; 3cFf#a#  
aPicker pk; AZ0;3<FfLp  
public : H+1-]'g`  
,X#2\r<|  
template < typename T > 9`wZz~hL"  
  struct result_1 <nE>XAI_7  
  { `q?8A3A  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; BZ:H`M`n  
} ; -- PtZ]Z  
A$<.a'&T!  
template < typename T1, typename T2 > gMY1ts}Z  
  struct result_2 Lilr0|U+  
  { l%[EXZ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ?6yjy<D)$e  
} ; z,Medw6[  
@Gk ILFN  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} u&`XB|~  
>CrA;\l  
template < typename T > XR+Y=R  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <%($7VMev  
  { "|Xk2U  
  return fn(pk(t)); os,* 3WO  
} }#.L7SIJ<J  
template < typename T1, typename T2 > y603$Cv  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^X0P'l &D2  
  { YwteZSbp6M  
  return fn(pk(t1, t2)); iEd\6EZ  
} 1HXjN~XF  
} ; DAS/43\  
J]v%q,"  
aIJt0;  
一目了然不是么? ~5_Ad\n9  
最后实现bind pv*,gSS  
Y'yH;M z  
(}a8"]Z  
template < typename Func, typename aPicker > 9bP^`\K[N  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) q-.,nMUF  
  { SNfr"2c'h~  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Px$/ _`H  
} 0TCBQ~"  
{aY%gk?y#>  
2个以上参数的bind可以同理实现。 plUZ"Tr  
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。 M\sN@+  
eb.O#Y  
十一. phoenix 3x5JFM  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: [baiH|5>  
!+1<E*NQ S  
for_each(v.begin(), v.end(), uZc`jNc\  
( ZNf6;%oGG  
do_ {)"iiJ  
[ '>&^zgr  
  cout << _1 <<   " , " } ~h3c|  
] M*z~gOZ  
.while_( -- _1), #1`-*.u  
cout << var( " \n " ) >xF/Pl  
) #N#'5w-G  
); FuVnk~gq  
v\!Be[ ?  
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: Y]NSN-t  
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 \]&#%6|V  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 qDv93  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 9F4Dm*_<  
<\Eh1[F  
'ixwD^x  
template < typename Cond, typename Actor > {XNREjhm  
class do_while )f}YW/'  
  { R<[qGt|L  
Cond cd; :A1{d?B  
Actor act; _9JhL:cY  
public : cV 5CaaL  
template < typename T > 2@9Tfm(=  
  struct result_1 dls ss\c^M  
  { JQ,1D`?.a  
  typedef int result_type; [ JpKSTg[  
} ; `&KwtvkdI  
vY%d   
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} >H'4{|  
{7$c8i  
template < typename T > WKT4D}{1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `wus\&!W  
  { MOsl_^c  
  do [21 =5S  
    { .#1~Rz1r  
  act(t); 9A} # 6  
  } jqv-D  
  while (cd(t)); Tsgk/e9K2?  
  return   0 ; 4"{ooy^Q  
} 2ggdWg7z  
} ; ^~G8?]w  
^SxY IFL  
&GlwC%$S  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). U4gF(Q  
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。 '@p['#\uI  
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。 @c<3b2  
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。 LUuZ9$t0J"  
下面就是产生这个functor的类: J13>i7]L%  
hJDi7P  
<4_X P.N  
template < typename Actor > 5#> 8MU?&  
class do_while_actor #gp,V#T  
  { `|,`QqDQ  
Actor act; }*lUah,@  
public : aCQ?fq  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} >Y #t`6,!  
3T"j)R_=l  
template < typename Cond > > `n,S  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; /h*>P:i].  
} ; P^w#S  
Z2TL#@  
h<Ft_#|o[  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 HvM)e.!  
最后,是那个do_ U}MXT <6  
cJ1#ge%4  
31rx-D8o  
class do_while_invoker wm)#[x #  
  { bKrhIU[  
public : W6"v)Jc>_  
template < typename Actor > KcK>%%  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const VwOW=4`6  
  { 7 qj9&bEy  
  return do_while_actor < Actor > (act); t: #6sF  
} HRiL.DS  
} do_; <FWF<r3F  
7Garnd b  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? dgA-MQ5{  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Xb{ [c+.  
最后来说说怎么处理break和continue (xVsDAp=@  
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。 |P -8HlOr  
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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