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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 4o<' fY  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 |!L0X@>  
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, F#a'N c9  
h/]));p  
Ge1"+:tbJ  
PAXm  
  class filler 6*:U1{Gl)  
  { HjY! ]!4p  
public : p8MN>pLP%  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} f@0Km^aUc  
} ; ^1bM=9]F0  
|eK^Yhym  
U% OlYP$g  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: =g$%jM>35  
i93^E~q]  
Q+*@!s  
/L=Y8tDt  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); WNSEc%  
wZt2%+$6m  
 CP Ju=  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ;)z+dd#3  
 Y+Cv9U0  
(};/,t1#$  
PV-B<Y  
二. 战前分析 EP{/]T  
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。 1cD  
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 VYkUUp  
0qL.Rnt  
d?aZk-|c  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 );  NG?g(  
  /* --------------------------------------------- */ :A5h<=[  
vector < int *> vp( 10 ); 8zQN[[#n  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); S}6xkX  
/* --------------------------------------------- */ G,6 i!M  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); TPmb]j  
/* --------------------------------------------- */ ut.tf \c  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Y^eF(  
  /* --------------------------------------------- */ ]3uj~la  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); G4uA&"OE  
/* --------------------------------------------- */ gSkY c{b  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); V5p->X2#  
);{76  
Z61L;E  
fzUG1|$e  
看了之后,我们可以思考一些问题: 9]:F!d/  
1._1, _2是什么? <4TF ]5  
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。 T-Yb|@4  
2._1 = 1是在做什么? izR#XeBm  
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。 63kZ#5g(Dw  
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。 zEDN^K '  
`:Zgq+j&  
9&{HD  
三. 动工 on 4 $n7  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: #v*3-) 8  
4)Ew rU  
l7 U<]i GL  
{FR+a**  
template < typename T > rVwW%&  
class assignment q s iV  
  { wpt5'|I  
T value; #JR$RH  
public : S$/SFB$)~W  
assignment( const T & v) : value(v) {} dw'P =8d  
template < typename T2 > dRUmC H  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } O;.DQ  
} ; =69sWcC8  
M-(,*6Q  
6\? 2=dNX  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 \W|ymV_Ki  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment eF?jNO3  
o1H6E1$=  
VUD9ZyPw  
Nx!7sE*b$1  
  class holder -i]2 b  
  { MR zY<MD  
public : [K1z/ea)V  
template < typename T > 5kCXy$"%  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const TJ|do`fw>  
  { >RrG&Wv59  
  return assignment < T > (t); \"d\b><R  
} uJa.]J~L=  
} ; K14v6d  
:\^jIKvZ  
#-l+c u{  
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: @B!gxW\C  
Q)5V3Q]@^  
  static holder _1; 0Y8Cz/$  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 H-eHX3c7  
P.djR)YI  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); $)6x3&]P  
而不用手动写一个函数对象。 0Kg?X  
M]xfH*  
=+H,}  
 xF*i+'2  
四. 问题分析 -4obX  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ~DS.b-E  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 bpa'`sf  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ED>P>Gg  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 <VhD>4f{]  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 #!P>." .  
(^58$IW71  
五. 问题1:一致性 "oh ;?gQ.  
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?| S$4 6YQ  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 >uFFTik  
k&npC8oA  
struct holder Xm<|m#  
  { pDcGf7  
  // u[nLrEnD  
  template < typename T > A>)Ced!  
T &   operator ()( const T & r) const ;_0frX  
  { `chD*@76I  
  return (T & )r; GtKSA#oYZB  
} 83VFBY2q  
} ; vVSf'w   
yTf/]H]d  
这样的话assignment也必须相应改动: B &3sV+  
H%0WD_  
template < typename Left, typename Right > q``/7  
class assignment WwUHHm<v  
  { )[ejb?{d  
Left l; FM|3'a-z  
Right r; 2SlI5+u  
public : /x\~ 5cC  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} lUw=YM  
template < typename T2 > 6NQ`IC  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } QQD7NN>  
} ; E`]un.  
Bq,MTzxD  
同时,holder的operator=也需要改动: O^_CqT%  
YD0j&@.  
template < typename T > ,[3}t%Da  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const m ;wj|@cF  
  { 'Z)#SzY  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); l< HnPR/  
} ;D@F  
L1&` 3a?pL  
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。 V(Cxd.u   
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 R_"6E8N  
gLlA'`!  
return l(rhs) = r; 9%riB/vkrF  
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。 E:[!)UG|y  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: :d~mlyFI6P  
W{1l?Wo  
template < typename Tp > w }8=sw  
class constant_t IsjN xBM  
  { N|8^S  
  const Tp t; n^nQrRIp  
public : )JU`Z @?8  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} @c}Gw;e  
template < typename T > uE>m3Y(aP  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ygd*zy9  
  { 65tsJ"a<  
  return t; NOf{Xx<#k  
} \w-3Spk*  
} ; bNHs jx@  
/=QsZ,~xo  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Z1p%6f`  
下面就可以修改holder的operator=了 8E>2 6@.  
Ga` 8oY+~  
template < typename T > F*Ul#yX  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const q?8#D  
  { JB!*{{  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); aHPx'R  
} u3DFgl3-7  
^P`I"T d  
同时也要修改assignment的operator() p*JP='p  
DLO#_t^v.  
template < typename T2 > rLbFaLeQ  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } '=d y =  
现在代码看起来就很一致了。 Mb97S]878I  
}ee3'LUPX  
六. 问题2:链式操作 mA #^Pv*  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 iztgk/(+G  
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。 r^Soqom3  
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。 ANR611-a  
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。 G#='*v OtO  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct yKmHTjX=  
TC ;Aj|)N  
template < typename T > hJX;/~L  
struct result_1 [?da BXS  
  { /q!_f!<q4x  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; {@Z*.G^  
} ; buHUBn[3)  
r)<n)eXeD  
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: F^!mgU X  
T<RWz  
template < typename T > 5KssfI a  
struct   ref wHQYBYKcd  
  { ul"Z% 1]  
typedef T & reference; }~#qDrK  
} ; NNRKYdp,  
template < typename T > f&X M|Bg  
struct   ref < T &> P[e#j  
  { s ZokiFJ  
typedef T & reference; U* T :p>&  
} ; , - _ReL  
w aDJ  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: e XmYw^n  
+:z%#D  
template < typename T > ;=8@@9  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const P?y{ 9H*  
  { <"S/M]9  
  return l(t) = r(t); p+{*w7?8"[  
} Ki3 wqY  
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。 `y.i(~^1  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 TJs@V>,  
fy!,cK};  
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 ]8opI\  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 5}_,rF?cX  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ,Lw '3  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Zr;(a;QKs  
最后的布局是: ~I%JVX%  
                Add oF0*X$_X  
              /   \ N37#V s  
            Divide   5 et}s yPH  
            /   \ `Y7&}/OM  
          _1     3  u8[jD^  
似乎一切都解决了?不。 r$Y% 15JV  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 \JZ'^P$Q  
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。 >@^j9{\  
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: $h'>Zvf  
Lmyw[s\U  
template < typename Right > \"A~ks~  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const H3o Um1  
Right & rt) const cUr'mb  
  { $qhVow5~  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); O.P:~  
} Xdc>Z\0V  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 skfFj&_T  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 ` _]tN  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 iI%"]- 0@1  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 lD)QB!*v  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 qL68/7:A  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? )Y,>cg:z~  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: imf_@_  
LgS.%Mn  
template < class Action > [a1}r=6~  
class picker : public Action |;P9S  
  { Nv_"?er+y  
public : \~ h7  
picker( const Action & act) : Action(act) {} >=Un=Q%  
  // all the operator overloaded _zj}i1!E"  
} ; X2p9KC  
m.N/g,  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 *1;}c z  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: Wtwh.\Jba  
B^uQv|m  
template < typename Right > nXqZkZE\  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const DcQsdeuQ  
  { c)fTI,.$  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); bPtbU :G  
} skP2IMa75  
?yt"  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > E`SFr  
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。 u9"1%  
}$|uIS  
template < typename T >   struct picker_maker CCZ]`*wJ  
  { Jm8#M z  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ,kKMUshBi  
} ; d`;_~{sleR  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > k;pTOj  
  { e'uI~%$NJL  
typedef picker < T > result; PO[ AP%;  
} ; 4#m"t?6!  
%Ot^G%34  
下面总的结构就有了: 3yu{Q z5y,  
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。 qwU,D6  
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。 q E`  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 n1xN:A  
至此链式操作完美实现。 \{G1d"n  
4W9#z~'  
r}y]B\/  
七. 问题3 4=>4fia&D  
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。 J34lu{'if  
^L(}cO  
template < typename T1, typename T2 > t F<|Eja *  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const L;0ZB=3n  
  { %K_[Bx{B  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); PXk+Vi,%k  
} ~E=.*: 5(  
(:>: tcE  
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: )0P>o]fWI  
d aIt `}s  
template < typename T1, typename T2 > 47xJ(yO  
struct result_2 v(\kSlJ  
  { J:,>/')n  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ~/6m|k  
} ; Fa$ pr`  
yD+)!q"  
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? \KmjA )(  
这个差事就留给了holder自己。 E+AEV`-  
    0SXWt? }  
Z;aQ/ n[`  
template < int Order > (DCC4%w"  
class holder; tdn[]|=  
template <> 9Kw4K#IqQ  
class holder < 1 > e}?#vTRI}  
  { ,o}!pQ  
public : `7P4O   
template < typename T > +%G*)8N3  
  struct result_1 *K6 V$_{S  
  { MX 2UYZ&  
  typedef T & result; 50oNN+; =R  
} ; kn_%'7  
template < typename T1, typename T2 > h1Ca9Z_  
  struct result_2 `5;O|qRq  
  { 'g8~539{&  
  typedef T1 & result; 3VbQDPG  
} ; _^'fp  
template < typename T > ^.F@yo2}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const twqjaFA>  
  { ik77i?Hg  
  return (T & )r; ul+ +h4N  
} Rx*T7*xg{  
template < typename T1, typename T2 > #F.;N<a  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const .!Kdi|a)  
  { FS r`Y  
  return (T1 & )r1; 6I(y`pJ  
} 4^VY  
} ; EVMhc"L  
"xlf6pm%  
template <> o(w1!spA  
class holder < 2 > 3uCC_Am  
  { !'Xk=+  
public : ?'p`Qv  
template < typename T > 4_J* 0=U  
  struct result_1 *KF:  
  { WS@b3zzN  
  typedef T & result; nbMnqkNb  
} ; ?@l9T)fF  
template < typename T1, typename T2 > zv!%u=49  
  struct result_2 vV-ATIf ^  
  { ;VM/Cxgep  
  typedef T2 & result; <0vQHND,3  
} ; umYq56dw  
template < typename T > )H#Hs<)Qy  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const e~c;wP~cO  
  { [kgT"?w=  
  return (T & )r; 7am._K  
} /s(/6~D|  
template < typename T1, typename T2 > uh%%MhTjv  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const xA#B1qbw  
  { C',D"  
  return (T2 & )r2; /sH3Rk.>  
} ,2DKphh  
} ; W+&ZYN 'E  
1?`,h6d*=  
'O8"M  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 \szx.IZT  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: -<sn+-uE:  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: >IC.Zt@  
Y.3]vno?X  
return l(i, j) = r(i, j); BS>|M}G)r  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) aG8}R~wH&  
R:x4j#(  
  return ( int & )i; |[}YM %e  
  return ( int & )j; ` #A&v  
最后执行i = j; RO=[Rr!   
可见,参数被正确的选择了。 /}-]n81m  
3_B .W  
EQ8jxr<p  
<w(UDZ  
z9U<Z^4z+  
八. 中期总结 AtYe\_9$C  
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#U3h]>,  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 XgP7 !  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 E:T<mI?d  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 9 bYoWw  
XL>Vwd  
pvQw+jX  
;hJTJMA6/6  
$)vljM<<  
cP`f\\c  
九. 简化 }H!c9Y  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 f ySzZ  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 *4Y1((1k  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: }RYr)  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 f{FW7T}O2  
  +-*/&|^等 J"yO\Y  
2. 返回引用。 ,>V|%tD'  
  =,各种复合赋值等 ZK1d3  
3. 返回固定类型。 8]]uk=P  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Q}d6+C  
4. 原样返回。 L TZ3r/  
  operator, fQ=Yf?b  
5. 返回解引用的类型。 C$SuFL(pb  
  operator*(单目) w<<>XIL  
6. 返回地址。 *?Nrx=O*  
  operator&(单目) /@X!  
7. 下表访问返回类型。 f)l:^/WP+  
  operator[] H)}>&Z4  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 @AaM]?=P{  
  operator<<和operator>> 'Xoif"  
NE,2jeZQ.  
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。 2Hw&}8  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: iagl^(s  
%B}Q.'  
template < typename Left > zUXQl{  
struct value_return t>N~PXr  
  { D+P(  
template < typename T > C$(US8:{  
  struct result_1 'FgBYy/  
  { 9Bvi2 3  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ,Md8A`7x~  
} ; &l"/G%W  
V zuW]"  
template < typename T1, typename T2 > =e](eA;  
  struct result_2 njtz,qt_;G  
  { O;z:?  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; y$|%K3  
} ; 3}(6z"r  
} ; Ok2KTsVl  
< aJl i   
bc=,$  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait g= ~Y\$&  
 (-Cxv`7  
下面我们来剥离functor中的operator() ^\ A[^' 9  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 7aRtw:PQn  
1AQVj]#S  
return l(t) op r(t) =!)Ye:\Q  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) s!,m,l[P  
return op l(t) {,NGxqhE  
return op l(t1, t2) 6D|[3rXr  
return l(t) op *o.f<OwOz  
return l(t1, t2) op -{`8Av5)E%  
return l(t)[r(t)] g%Bh-O9\  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] N(uHy@  
V5:ad  
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: |_."U9!Z^  
单目: return f(l(t), r(t)); n2} (Pt.  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); O+x"c3@Z)D  
双目: return f(l(t)); B-^r0/y;  
return f(l(t1, t2)); 9$[6\jMh  
下面就是f的实现,以operator/为例 S&/,+x'c|  
$inlI_  
struct meta_divide 94^)Ar~O  
  { GsIVx!  
template < typename T1, typename T2 > $B%wK`J  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) bGw56s'R5~  
  { 5~D(jHY;  
  return t1 / t2; A0hKzj  
} ]%M&pc3U  
} ; Z$ ?(~ln  
O6*2oUKqK  
这个工作可以让宏来做: >~@O\n-t  
1WjNFi  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 1lo. X_  
template < typename T1, typename T2 > \ &~mJ ).*  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; +YZ*>ki  
以后可以直接用 <O Y (y#x  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Z8C~o)n9  
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 L0l'4RRm\  
(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。。。) .RNY}bbk  
'9{`Czc(Gb  
Y5c,O>T5Y  
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 Gj_7wP$  
)]}G8A  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > |L/EH~| O  
class unary_op : public Rettype O22Q g  
  { 9xi nX-x;n  
    Left l; XHU\;TF  
public : ziDvDu=  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} dx@|M{jz'  
|kY}G3/  
template < typename T > Hr_5N,  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .n n&K}h  
      { :)Pj()Os|  
      return FuncType::execute(l(t)); +m9ouF  
    } &(7=NAQsE  
HQvJ*U4++  
    template < typename T1, typename T2 > i0:1+^3^U  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const kmUL^vF  
      { cX!C/`ew>  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); _01wRsm%2  
    } NSa6\.W)  
} ; _tUh*"e&  
C.BlB  
_9g-D9  
同样还可以申明一个binary_op F r!FV4  
.TMLg(2hgv  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > V/3@iOwD  
class binary_op : public Rettype [ *Dj7z t:  
  { 2E8G 5?qe)  
    Left l; ?3lA ogB  
Right r; N4#D&5I",  
public : 5(gWK{R)*  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} I8a3:)  
T|8:_4/l  
template < typename T > 'W,*mfB  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const o$eo\X?J?  
      { 0-~s0R89A  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); tLi91)oG  
    } "~=-Q#xO  
? cXW\A(  
    template < typename T1, typename T2 > )X;051Q  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const HKr}"`I.  
      { G^N@ r:RS  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 6DU~6c=)  
    } "u]&~$  
} ; (H5#r2h%Y  
&<x.D]FA]  
X;H\u6-|>6  
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 Jz=|-F(Sy  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 PtYG%/s  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) HMC-^4\%[  
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。 @R}3f6@67  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Ui!l3_O  
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。。。 $|xSM2  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 I?S t}Tl  
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)  z3]W #  
下面是修改过的unary_op mogmr  
;p2b^q'  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > I 1n,c d[  
class unary_op ywl=@  
  { pmUf*u-  
Left l; #M{qMJHDo  
  q8&l%-d`  
public : i(pHJP:a:  
h}! 9?:E  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ~uH_y-  
1cv~_jFh  
template < typename T > ax>j3HKi  
  struct result_1 $,2T~1tE  
  { jQzl!f1c3  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; zPND $3&'  
} ; u -P !2vT  
 *<W8j[?  
template < typename T1, typename T2 > mM72>1~L*  
  struct result_2 BO#tn{(#  
  { A$r$g\5+  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; k'PvTWR  
} ; tH)j EY9  
}mXYS|{  
template < typename T1, typename T2 > C<AW)|r_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Qw:!Rw,x  
  { 7]xDMu'^&f  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ')!X1A{  
} Kc?4q=7q  
BH1h2OEe#  
template < typename T > 5gtf`ebs/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const sa4w.9O1GS  
  { <BED&j!qvP  
  return OpClass::execute(lt(t)); $GFR7YC 7  
} sde>LZet/  
q6)fP4MQ]  
} ; R`cP%7K  
H:]cBk^[,  
/V:9*C  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 4_kN';a4Q  
好啦,现在才真正完美了。 4lB??`UN  
现在在picker里面就可以这么添加了: UMR?q0J  
HKXC=^}x'  
template < typename Right > /T)E&=Ds  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const *u1q7JFQk  
  { ^" X.aksA  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); (tX3?[ii  
} iCF},W+  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 T:$^1"\  
^ *"fC  
\]V:>=ry>  
B= {_}f  
80*hi)ux[  
十. bind b$ 7 ]cE  
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。 `SFeln{1B  
先来分析一下一段例子 9pqsr~  
h6 {vbYj  
?b,>+v-w::  
int foo( int x, int y) { return x - y;} FAEF  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Kd`(^  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Ev5~= ]  
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。 L'e^D|  
我们来写个简单的。 /RxP:>hVv  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: z#GZb   
对于函数对象类的版本: cRVL1ne  
$V(]z`b&  
template < typename Func > Reikf}9Q  
struct functor_trait v.Ba  
  { LpU}.  
typedef typename Func::result_type result_type; ZwS:Te9-  
} ; CJ\a7=*i  
对于无参数函数的版本: 'RMUjJ-!  
=\oH= f  
template < typename Ret > \v Ajg  
struct functor_trait < Ret ( * )() > s1D<R,J|H  
  { ('5?-  
typedef Ret result_type; >ou= }/<  
} ; JXK\mah  
对于单参数函数的版本: ETdXk&AN  
'Rn-SD~gIr  
template < typename Ret, typename V1 > ST*h{:u&A  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > W%!(kN&d  
  { W[8Kia-OD  
typedef Ret result_type; 9GD0jJEu  
} ; 7AV{ h[J  
对于双参数函数的版本: =X4Fn^w"4O  
9(N  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > fjRVYOG#  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > /MF 7ZvN.  
  { UCLM*`M  
typedef Ret result_type; ^c\O , *:  
} ; S}@7Z`  
等等。。。 RV~fml9c  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy /t0L%jJZ  
7ftn gBv?  
template < typename Func >  )d2Z g  
struct func_return >v:ex(y0  
  { M~:_^B  
template < typename T > P1eSx#3bR  
  struct result_1 Ei4^__g\'  
  { kTb$lLG\xk  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; l00i2w  
} ; \;{ ]YX  
${ {4L ?7  
template < typename T1, typename T2 > u"v7shRp:  
  struct result_2 {"ST hTZ  
  { 6@N,'a8r  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Y Zj-%5  
} ; Z=JKBoAY  
} ; T2e-RR  
rnIj pc F  
-zg*p&F  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ?@b6(f xX  
[6!k:-t+  
template < typename Func, typename aPicker > LDlYLs F9  
class binder_1 P<]U  
  { ]Ur/DRNS  
Func fn; b"I#\;Ym  
aPicker pk; 7Nq< o5  
public : %ih\|jR t  
r[L.TX3Ah=  
template < typename T > :U?g']`Z##  
  struct result_1 LqWiw24#  
  { C>Ik ;  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; S2$E`' J  
} ; ]v ${k  
:5k* kx#y  
template < typename T1, typename T2 > 'Ea3(OsuXn  
  struct result_2 <XeDJ8 '  
  { I{IB>j}8  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; >dAl*T  
} ; lx`?n<-X  
i 8sv,P  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} jX7K- L  
mY 1l2  
template < typename T > 6r~9$IM  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +Br<;sW  
  { Vl5r~+$|  
  return fn(pk(t)); ,cxqr3 o  
} QV[&2&&^<<  
template < typename T1, typename T2 > <-`bWz=+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q7+WV`&  
  { ioi/`iQR  
  return fn(pk(t1, t2)); aCU[9Xr?  
} x^y$pr  
} ; !@z9n\Yj  
>{^_]phlb  
k=)U  
一目了然不是么? BVal U  
最后实现bind 0]>bNbLB"  
%pZT3dcK  
30h[&Oc  
template < typename Func, typename aPicker > /E6)>y66  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) =9&2udV1  
  { KDN#CU  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); SlsNtaNt  
} I(6%'s2  
S1r{2s&  
2个以上参数的bind可以同理实现。 icG 9x  
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。 SrA6}kS  
IQBL;=.J.  
十一. phoenix DS8HSSD  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ca=MUm=B  
J.~@j;[2  
for_each(v.begin(), v.end(), i?_Q@uA~<:  
( S%RxYJ(  
do_ :$Cm]RZ  
[ uNf'Zeo  
  cout << _1 <<   " , " l"8g9z  
] !d##q)D f?  
.while_( -- _1), %Vo'\|  
cout << var( " \n " ) 3g7]$}  
) pll5m7[  
); #mH28UT  
@Hj]yb5  
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: 0,0WdJAe  
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 /:!sn-(  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 0Y`+L6&UX  
那么我们就照着这个思路来实现吧: +^:uPW^U  
T #E{d  
#W:.Fsq  
template < typename Cond, typename Actor > qRT5|\l  
class do_while aR6~r^jB  
  { K*~xy bA  
Cond cd; , wk}[MF  
Actor act; d/NjY[`5+  
public : P'$2%P$8:~  
template < typename T > V^(W)\  
  struct result_1 Jn(|.eT|  
  { `~axOp9N  
  typedef int result_type; E:}s 6l  
} ; J;fbE8x  
dsEvpa$?  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} xfUV'=~(  
,9OER!$y  
template < typename T > axG%@5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const KjA7x  
  { 0>Kgz!I  
  do J?p|Vy|9  
    { W__$ i<1  
  act(t); 0>,i] |Y  
  } jcePSps]  
  while (cd(t)); sVO|Ghy65  
  return   0 ; Kd}%%L  
} - 6q7ze{@  
} ; {s@&3i?ZiC  
_)CCD33$  
)x5w`N]lm  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). m=`V  
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。 #;2kN &  
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。 SM}& @cJ  
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。 AfW:'>2  
下面就是产生这个functor的类: RZvRV?<bR  
ZU:c[`  
B(@uJ^N  
template < typename Actor > Ud-c+, xX  
class do_while_actor iA2TvP#  
  { >wV2` 6  
Actor act; s 4 Uk5<  
public : -OQ6;A"#  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} `yXHb  
P+p:Ed 80  
template < typename Cond > r^d:Po  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; !;PKx]/&  
} ; e<{Ani0  
&'5 j!  
?cr^.LV|h^  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ( Q k*B  
最后,是那个do_ -A8CW9|mk  
:as2fO$?  
uQkFFWS  
class do_while_invoker -1F+,+m  
  { g<4@5OQKu  
public : 62OZj%CXN  
template < typename Actor > o 3 G*   
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const "CQ:<$|$  
  { /;1h-Rc>  
  return do_while_actor < Actor > (act); *Q3q(rdrp  
} E7Pz~6  
} do_; nrZZkQNI  
s4\_%je<v  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Pu]Pp`SP  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 4q^'MZm1  
最后来说说怎么处理break和continue h1N{;SWQ  
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。 mvW,nM1Y  
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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