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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda cZT.vA#  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 =v=!x  
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, /%w[q:..h  
FAl6  
i1 Sc/  
'n#S6.Y:  
  class filler myX0<j3G5  
  { zW`koRH@  
public : ?bDae%>.d,  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} [t) i\ }V  
} ; ;@s~t:u  
Ou,_l  
O!Cu.9}  
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: ;7*@Gf}R  
 M.^A`   
?Gw89r  
,w>?N\w!}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); cHct|Z u  
yyDBW`V((  
[&s:x ,  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 x}j41E}  
6+#cyKj  
dV  
`I{Q,HQ7  
二. 战前分析 =)5a=^ 6  
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。  Bz~h-  
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 V3UGx'@^y  
8QBL:7<  
W/Q%%)J  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); H2cc).8"  
  /* --------------------------------------------- */ +N_%|!F-c  
vector < int *> vp( 10 ); [ Ulo; #P  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); #_\~Vrf(#  
/* --------------------------------------------- */ X#<Sv>c^  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); !WnI`  
/* --------------------------------------------- */ 1zW6Pb  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); [nD4\x+  
  /* --------------------------------------------- */ nJg2O@mRJ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); $c47cJO)W  
/* --------------------------------------------- */ :h~!#;w_  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); "r+<=JU>OV  
f'U]Ik;Jy  
e[!>ezaIY  
[G/X  
看了之后,我们可以思考一些问题: o#6}?g.  
1._1, _2是什么? T,>e\  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 --sb ;QG  
2._1 = 1是在做什么? k]g\` gc  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 .5xg;Qg\Y  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 V|7CYkB8  
[Nc  Ok,  
=p6xc}N  
三. 动工 +Z*%,m=N(  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:  ]plC  
%}:J 9vra  
< .!3yy  
A[bxxQSP\H  
template < typename T > L+L9)8FJ  
class assignment FoQk  
  { h@d m:=ul  
T value; jFfki.H  
public : i|mA/ e3b  
assignment( const T & v) : value(v) {} Ex3woT-  
template < typename T2 > 'CX KphlWs  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } qT4s* kqr  
} ; <~OyV5:6  
}^q#0`e(y  
9iE66N>z  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 n21J7;\/+  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment x7?{*w&r  
X c^~|%+  
9@06]EI_  
R7i*f/m  
  class holder |sh  U  
  { uM8gfY)OI  
public : "6i9f$N  
template < typename T > vkK+ C~"  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Kf.b <wP{  
  { nq=fSK(  
  return assignment < T > (t); !MC W t  
} 7-DC"`Y8e  
} ; jVz1`\Nje  
zjmc>++<t  
hd\#Vh(H  
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: )zN )7  
CvN~  
  static holder _1; _*9Zp1r  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Gm. hBNgp  
uOQ5.S+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ;Yj}9[p;T  
而不用手动写一个函数对象。 PewLg<?,G4  
( nh!tC  
=EKJ!{  
G\Me%{b#  
四. 问题分析 oC [g  
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。 UTPl7po5D  
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。 j{g{`Qa  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 0`W~2ai  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 AS7!FD6b  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 AOe~VW  
$spf=t"nh  
五. 问题1:一致性 XP7A.I#q0  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ')BQ 0sg  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 sR6 (8  
/dfZ>k8  
struct holder Xk2  75Y  
  { 4g 1h:I/  
  // ^.(]i \V_  
  template < typename T > L8W3Tpi&(  
T &   operator ()( const T & r) const W{0:8_EI  
  { [V2l&ZUni  
  return (T & )r; -4Xr5j%o  
} \; 3r  
} ; Cn,jLy  
5?b9[o+ D  
这样的话assignment也必须相应改动: qb_V ,b9  
g5 E]o)  
template < typename Left, typename Right > 8X%;29tow  
class assignment P ,i)A  
  { "CaVT7L  
Left l; sJr$[?  
Right r; 8{ep`$(K@  
public : ' 9,}N:p  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} t3M/ThIE  
template < typename T2 > z+ 4R[+[  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } F4}Zl  
} ; Qu\E/T`  
D,hl+P{^K  
同时,holder的operator=也需要改动: 6?_Uow}  
yqK82z5U*R  
template < typename T > 9J?j2!D  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const u&qdrKx  
  { >$?Z&7Lv  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); gs!{'=4wT  
} C{c (K!  
4QDW}5xB  
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。 .VUZ4e  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 /`1zkBj<&  
3oSQe"  
return l(rhs) = r; T|E;U  
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。 w qsPGkJJ7  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 9Dpmp|  
,^+3AT  
template < typename Tp >  E5o0^^  
class constant_t s8tI_h  
  { 83 S],L  
  const Tp t; ^)SvH  
public : 04( h!@!g:  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} b*bR<|dTj  
template < typename T > BjB2YO& /  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const N+r~\[N\9  
  { 5B51^"  
  return t; bDr'W   
} r2Q"NVw  
} ; o$Jk2 7  
rf9RG!  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 M~@\x]p >  
下面就可以修改holder的operator=了 .$q]<MK8  
eo@:@O+bm  
template < typename T > E&97;VH  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 72PDqK#  
  { .M_;mhRI  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); HkQ2G}<  
} HHX9QebiST  
}#Vo XilX  
同时也要修改assignment的operator() ^c=@2#^\  
}$b/g  
template < typename T2 > :?60pu=  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ok7DI  
现在代码看起来就很一致了。 E[$['0  
C5eol &  
六. 问题2:链式操作 %``FIv15w  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 x{+rx.  
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。 s_RYYaM  
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。 A?_2@6Y^  
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。 ntjUnd&v\  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct <,LeFy\zW  
,x_g|J _Y  
template < typename T > 0m?ul%=  
struct result_1 z`TI<B  
  { \0b ",|"3  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 0ai4%=d-  
} ; i~\gEMaO  
~kYF/B2*  
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: 0w OgQ n  
{a>)VZw_#  
template < typename T > u<+;]8[o  
struct   ref S?D2`b  
  { 0V1kZ.  
typedef T & reference;  u0i @.  
} ; L*FnFRhU  
template < typename T > Q>X ;7nt0  
struct   ref < T &> 2*Gl|@~N  
  { b#$:XS  
typedef T & reference; /AWHG._  
} ; gg6&Fzp  
C8(sH@  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 1P6~IZVN  
+ J_W}G  
template < typename T > L!{^^7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const o2%"Luf<  
  { `5x,N%9{  
  return l(t) = r(t); u} KiSZxt  
} +LrW#K;  
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。 \2~.r/`1  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 @89mj{  
QAu^]1;  
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 `7'(U)x,F  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: !(+?\+U lE  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 g |2D(J  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 K)^.96{/@  
最后的布局是: i3f/{D/  
                Add J,jl(=G  
              /   \ 4;%=ohD:!  
            Divide   5 i++ F&r[  
            /   \ W/J3sAYv  
          _1     3 _gU [FUBtJ  
似乎一切都解决了?不。 =. OW sFv  
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。  E?%k  
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。 7_A(1Lx/l7  
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: r Cmqq/hZ  
viKN:n! Ev  
template < typename Right > > a^H7kp  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const F7=a|g  
Right & rt) const MLL2V`vBT  
  { %f?#) 01>  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); <y!6HJ"  
} [?;oiEe.|  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 hu6)GOZbv  
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。 en#W<"_"  
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。 bx`(d@  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 k%uRG_  
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。 SkN^ytKE  
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? \QYs(nm?k  
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: K@ W~  
?ILNp`k  
template < class Action > r`6XF  
class picker : public Action ?p\'S w:  
  { /&vUi7'  
public : P]INYH  
picker( const Action & act) : Action(act) {} l *pCG`@J#  
  // all the operator overloaded mnG\UK,k  
} ; J]$%1Y  
*FOTq'%i  
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。 9KCnitU  
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: 4}96|2L5  
R?^FO:nM%!  
template < typename Right > @bS>XWI>  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const IHf A;&b  
  { `s@1'IG;R_  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); l--xq^,`o]  
} Jtc?p{  
R%}OZJ_  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > |0mh*+i  
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。 Zni8 im,_j  
H| IsjCc  
template < typename T >   struct picker_maker L"#Tas\5  
  { Hk$|.TjzI  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Xdw%Hw  
} ; b(K.p?bt  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > i^="*t\i  
  { SlsMMD  
typedef picker < T > result; aU5t|S6  
} ; z_r W1?|  
H`B%6S /  
下面总的结构就有了: mn4j#-  
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。 W:hR8 1ci  
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。 ?=f\oH$  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ;%Jp@'46  
至此链式操作完美实现。 ]';!r20  
CSwNsFDR%  
pO=bcs8Z  
七. 问题3 Zo'lvOpyZ  
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。 v" y e\ZG  
nvgo6*  
template < typename T1, typename T2 > Qa(u+  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %[;<'s5e~  
  { $Iv*?S"2  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); X[grV e  
} \ >1M?  
I3s'44  
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: Mp"] =  
v;jrAND  
template < typename T1, typename T2 > TDy@Y> )  
struct result_2 <P$b$fh/  
  { B3)#Ou2  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 32YE%  
} ; hTH"jAC+  
7q$9\RR5  
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? <f8@Qij  
这个差事就留给了holder自己。 .#rI9op  
    K#+TCZ,  
aN%t>*?Xa  
template < int Order > p^\>{  
class holder; w.^k':,"  
template <> ;bkS0Vmg  
class holder < 1 > >3 qy'lm  
  { +- c#UO>  
public : %Xkynso~  
template < typename T > oPm1`x  
  struct result_1 r(%#@?&  
  { *l_1T4]S  
  typedef T & result; an0@EkZ  
} ; C @hnT<e  
template < typename T1, typename T2 > ww+XE2,  
  struct result_2 BRD>q4w  
  { cg0L(oI~  
  typedef T1 & result; r{p?aG  
} ; x\I9J4Q  
template < typename T > |VaXOdD`&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ''v_8sv  
  { h9g5W'.#  
  return (T & )r; ;)c SdA9  
} :m@(S6T m  
template < typename T1, typename T2 > }[D[ZLv  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ;y4 "wBX  
  { 2$\Du9+  
  return (T1 & )r1; P0}uTee  
} TX*s T  
} ; PyzW pf  
vHJ~~if  
template <> S WYiI  
class holder < 2 > f0MHh5  
  { ?6tuo:gP  
public : PNg,bcl  
template < typename T > cnhYrX^  
  struct result_1 G)'cd D1  
  { n8R{LjJ2@  
  typedef T & result; B5J=q("P  
} ; A%%WPBk{O  
template < typename T1, typename T2 > &ATjDbW*(  
  struct result_2 t4F1[P  
  { *gVRMSrx4  
  typedef T2 & result; *hFT,1WE=+  
} ; AR/`]"'  
template < typename T > YujhpJ<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const )jCAfdnCs  
  { \CU.'|X  
  return (T & )r; %UgyGQeo  
} g%[lUxL  
template < typename T1, typename T2 > 0&c12W|B<L  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const #L BZ%%v  
  { Bam7^g'*!3  
  return (T2 & )r2; '1/uf;OXIH  
} gQ,PG  
} ; }$81FSKh  
b[$l{RQ[?  
0u -'{6  
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> >。 .P-@ !Q5*  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: F4Z+)'oDr,  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: &YqgMC  
M nH4p  
return l(i, j) = r(i, j); X;ijCZb3b  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) oy#Qj3M8=  
80 i<Ij8J  
  return ( int & )i; v7xc01x  
  return ( int & )j; #RZW)Br  
最后执行i = j; 'd0]`2tVg4  
可见,参数被正确的选择了。 *,@dt+H!y  
^5j9WV  
oT%~)g  
|brl<*:  
Ba6''?;G  
八. 中期总结 >%'|@75K  
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: $(.[b][S  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 U]d{hY."  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 b":cj:mxL  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor \ec,=7S<Zf  
:hCp@{  
zF3fpEKe  
N3 07lGb  
7`|$uIM`  
Jc(tV(z  
九. 简化 `=vL?w^QS  
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。 Xr6UN{_-  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 \C~Y  
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: pDrM8)r  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 FF)F%o+:w  
  +-*/&|^等 !T#~.QP4  
2. 返回引用。 D CcM~  
  =,各种复合赋值等 PIsMx-i0  
3. 返回固定类型。 =| %:d:r  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ' DCrSa>  
4. 原样返回。 *'1qA0Xc  
  operator, 8{(;s$H~  
5. 返回解引用的类型。 w8%<O^wN,  
  operator*(单目) :,]V 03  
6. 返回地址。 Ky|dRbK,  
  operator&(单目) {^1D|y  
7. 下表访问返回类型。 - b:&ACY  
  operator[] ggzg, ~V  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 aP>%iRk'J!  
  operator<<和operator>> Pp*|EW 1  
Ma2sQW\  
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。 Y?{L:4cRX  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: `lRZQ:27X  
W}50E.\#  
template < typename Left > -WWa`,:  
struct value_return c0sU1:e0  
  { *&Np;^~  
template < typename T > Q"h/o"-h  
  struct result_1 'j 'bhG  
  { }*4XwUM e  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; <7~HG(ks  
} ; K@)Hm\*  
-R?~Yysd7K  
template < typename T1, typename T2 > {0 IEizQ|i  
  struct result_2 6FFQoE|n  
  { 8$xd;+`y'  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Eaf6rjD  
} ; -NHA{?6r  
} ; f"\G"2C  
sOhQu>gN  
8J-$+ ;  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 56Z 1jN^U  
I kv@}^p 7  
下面我们来剥离functor中的operator() ]vo&NE  
首先operator里面的代码全是下面的形式: .bE+dA6:v  
9+k7x,  
return l(t) op r(t) ;7Cb!v1  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) `md)|PSU  
return op l(t) q+<X*yC  
return op l(t1, t2) F)Oe;z6  
return l(t) op K;^$n>Y  
return l(t1, t2) op ];P$w.0  
return l(t)[r(t)] 8h  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] :y^0]In  
SIQ7oxS4  
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: BQmHYar  
单目: return f(l(t), r(t)); K:hZ  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); sH(@X<{p  
双目: return f(l(t)); fG_.&!P  
return f(l(t1, t2)); p B*8D  
下面就是f的实现,以operator/为例 pxy=edd  
<mN.6@*{  
struct meta_divide rG)K?B~  
  { /D2 cY>  
template < typename T1, typename T2 > ?"-%>y@w  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) &Z3g$R 9  
  { M#ED49Dh>  
  return t1 / t2; Hs,pY(l ^  
} 4JV/Ci5  
} ; [\+"<;m$  
3Run.Gv\  
这个工作可以让宏来做: ^~\cx75D  
H?A&P4nZ  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ bWU4lPfP  
template < typename T1, typename T2 > \ 7:iTx;,v  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; lAYyxG#  
以后可以直接用 euO!vLdX  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ^U1@ hq*u  
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 #( G>J4E,  
(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。。。) -!w({rP  
Fb8~2N"3  
N1dv}!/*.+  
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 Am>^{qh9  
-36pkC 6 \  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > bp"@vlv  
class unary_op : public Rettype (|Zah1k&]  
  { fviq}.  
    Left l; W:5,zFW  
public : fSR+~Vy  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Zw4z`x1f  
&?[uY5Mk  
template < typename T > W_JFe(=3,  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :`U@b 6  
      { 04npY+1 8%  
      return FuncType::execute(l(t)); &:Mk^DH5  
    } RQg7vv]%  
VH*4fcT'D  
    template < typename T1, typename T2 > {c|{okQ;Q  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const R#8.]  
      { #H8% BZyV  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 3y9R1/!  
    } M9*#8>  
} ; u( kacQ7  
w^/jlddF  
],.1=iY  
同样还可以申明一个binary_op G&7!3u  
S! Z2aFj  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > g+:Go9k!F  
class binary_op : public Rettype V1h&{D\"  
  { JJE3\  
    Left l; >^odV ;^  
Right r; /);S?7u.  
public : ZjB]pG+  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ,\]`X7r  
Gt|m;o  
template < typename T > {D>@ZC  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !Au@\/}  
      { C]- !u Ly  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ].(l^W  
    } 1Uy'TEk  
*i`t4N A  
    template < typename T1, typename T2 > k1h>8z.Tg  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const QGq8r>  
      { 26K sP .-  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); dm:2:A8^  
    } LA9'HC(5  
} ; Cu\6VnW_6  
cOa){&u  
f6$$e+  
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 q4xP<b^  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 B3';Tcs  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) zKllwIf i  
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。 ,qz:(Nr  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! +9fQ YJBA  
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。。。 T=W;k<P\k  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 S}}L& _  
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) Acl?w }Y  
下面是修改过的unary_op L8{4>,  
:T9 P9<  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ahmxbv3f=5  
class unary_op ;i>(r;ZM  
  { tso\bxiU  
Left l; #*~3gMI{=  
  k>V~ iA  
public : ;4s7\9o  
esk~\!d  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} t4H*&U  
Sa 8T'%W  
template < typename T > F`e o3z  
  struct result_1 9Z^\b)x  
  { }xb?C""q^q  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; o ?`LZd:{  
} ; tm|YUat$]r  
tW[dJKw  
template < typename T1, typename T2 > *a2-Vte  
  struct result_2 .*~t2 :  
  { KfkU_0R+~v  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; u+Sj#iZ  
} ; -E +LA  
Dwa.ZY}-  
template < typename T1, typename T2 > ^$x1~}D  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const w^=uq3X?  
  { pkEx.R)  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); K4vOy_wT  
} iw=~j  
OeYZLC(  
template < typename T > 8k9q@FSln  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \]Y=*+{  
  { Y0;66bfh}  
  return OpClass::execute(lt(t)); "Gc\"'^r  
} O3En+m~3n)  
xO 6$:o-  
} ; Rl[SqmnI)@  
|h%0)_  
mXJ`t5v^l  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug Dwbt^{N ^  
好啦,现在才真正完美了。 g..&x]aS(  
现在在picker里面就可以这么添加了: N@3&e;y  
V[^ +lR  
template < typename Right > )F3>  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const N+CcWs!E  
  { 0fAo&B  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ^2-+MWW.  
} }:1*@7eR  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 HzZ.q2Zz%  
4O>0gK{w  
uXm}THI  
~n{lu'SIX2  
|TRl >1rv  
十. bind m.&"D> \t  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 kPezR: 31  
先来分析一下一段例子 p.RSH$]  
w|( ix;pK  
iXD=_^^o .  
int foo( int x, int y) { return x - y;} :IRQouTf:,  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 9HG"}CGZP  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 5O]eD84B  
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。 @jT=SFf  
我们来写个简单的。 6r}w  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: )Kg _E6  
对于函数对象类的版本: WF`  
wd<jh,Y  
template < typename Func > 6bd{3@   
struct functor_trait O_^ uLp  
  { :,pdR>q%(y  
typedef typename Func::result_type result_type; {9|S,<9  
} ; m:5x"o7)ln  
对于无参数函数的版本: w(UZmZb}  
3Ss)i7  
template < typename Ret > )( W%Hmi  
struct functor_trait < Ret ( * )() > pL`)^BJ  
  { n+w$'l  
typedef Ret result_type; Azag*M?  
} ; Mk|*=#e;  
对于单参数函数的版本: ?Suv.!wfLl  
(k24j*1e$  
template < typename Ret, typename V1 > of0 hJR  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Q0(3ps~H  
  { wY_! s Qo  
typedef Ret result_type; FcmL 4^s.`  
} ; ydf;g5OZ  
对于双参数函数的版本: 8rM1kOCf  
EQ2HQz ]  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Hg`2- Nl  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > p ^U#1c  
  { 0&2eiMKG?n  
typedef Ret result_type; 2br~Vn0N  
} ; Ctpc]lJ}  
等等。。。 &OP =O*B  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy aKk0kC   
QI{<q<  
template < typename Func > W24n%Ps  
struct func_return A =l1_8,`h  
  { C.Re*;EI,  
template < typename T > (qg~l@rf  
  struct result_1 ;7bY>zc(w  
  { pb}4{]sI  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; P(Z\y^S  
} ; .tt=\R  
~=9]M.$  
template < typename T1, typename T2 > HFTDea+#  
  struct result_2 ?PDrj/: *  
  { &E$:^a4d  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ^=Egf?|[  
} ; i=j4Wg,{J  
} ; %a$Fsn  
un(fr7NW  
)kK" 1\m  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ]-tAgNzl%  
bZi;jl  
template < typename Func, typename aPicker > ff<ad l-  
class binder_1 f f_| 3G  
  { -[-Ry6G  
Func fn; ~.f[K{h8  
aPicker pk; <]kifiN#  
public : v9+1[Y";  
s&~.";b  
template < typename T > 7T@"2WYat  
  struct result_1 jN^09T49  
  { +)QA!g$  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; NZ?|#5 3  
} ; 6v9A7g;4.  
Mq2[^l!qu  
template < typename T1, typename T2 > )uIH onXU  
  struct result_2 z]F4Z'(e.  
  { 7z4u?>pne*  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 1$a dX  
} ; L}5IX)#gH  
Dt8wd,B  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 0&|,HK  
<u85>x  
template < typename T > 6 &)fZt  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const sT"h)I)]*  
  { uSi/|  
  return fn(pk(t)); j2"Y{6c  
} Z,bvD'u  
template < typename T1, typename T2 > 7Vxe]s  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4yu ^cix(  
  { IRW%*W#  
  return fn(pk(t1, t2)); Uv"GG: K_  
} 6X.lncE@p  
} ;  >o"3:/3  
$6]7>:8mz  
C5jR||  
一目了然不是么? Bz#K_S  
最后实现bind c(<,qWH  
-O=a"G=  
>@o}l:*  
template < typename Func, typename aPicker > Ghgo"-,#  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) [ZP8l'?  
  { n/3gx4.g  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); : *Nvy={c  
} uoe5@j2  
d#9"_{P  
2个以上参数的bind可以同理实现。 (]mh}=:KDg  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 S6sw)  
LF~=,S  
十一. phoenix Bjz\L0d  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: |ei?s1)  
U&mJ_f#M  
for_each(v.begin(), v.end(), S)0bu(a`Z,  
( _r}oYs%1  
do_ Q\~4J1  
[ MKdBqnM(F  
  cout << _1 <<   " , " !$>d75zli  
] Aghcjy|j  
.while_( -- _1), {da Nw>TH  
cout << var( " \n " ) t/bDDV"  
) ~{[~ =~\u  
); _= _]Yx  
X"W%(x`w  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: KsGSs9  
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 TIV1?S  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 +SmcZ^\OZ  
那么我们就照着这个思路来实现吧: g]V}azLr  
-P5VE0  
W9?Yzl  
template < typename Cond, typename Actor > SPIYB/C  
class do_while ~$f+]7  
  { <v"C`cga  
Cond cd; EvMhNq~y5  
Actor act; ? kew[oZ  
public : ` BH8v  
template < typename T > )@3ce'  
  struct result_1 Etj*3/n|  
  { ";j/k9DE  
  typedef int result_type; YizJT0$  
} ; }VE[W  
x!q$`zF\\  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} !>/U6h,_  
T IPb ]  
template < typename T > )vsiX}3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @3[Z Q F  
  { v|jBRKU99  
  do Y.@ vdW  
    { !wvP 24"y  
  act(t); /Z>#lMg\.  
  } ReP7c3D>p  
  while (cd(t)); F5.Vhg  
  return   0 ; -<}_K,Ky`  
} A75IG4]  
} ; #:{PAt  
DI9x] CR  
m$A|Sx&sG$  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Rs8`M8(4%  
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。 ^o|igyS9  
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。 R3&W.?C T  
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。 _=j0Y=/IF  
下面就是产生这个functor的类: 1I KDp]SN  
Ve7[U_"  
`#2}[D   
template < typename Actor > rjQV;kX>  
class do_while_actor <<v,9*h  
  { _7]* 5Pxo  
Actor act; w^NE`4 -  
public : Gs.id^Sf  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} bKmR &  
# o)a`,f  
template < typename Cond > P$Xig  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 2>.B*P  
} ; .'p_j(uv  
)fpZrpLXE  
}!(cm;XA"  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 CP'?Om2  
最后,是那个do_ -O\!IXG^  
RXb+"/   
mE%H5&VSI  
class do_while_invoker Cz+>S3v M  
  { 2ME3=C  
public : ^4O1:_|G  
template < typename Actor > F.?^ko9d  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const gx#xB8n  
  { HzF  
  return do_while_actor < Actor > (act); <E|i3\[p  
} w=s:e M@  
} do_; 6^s=25>p  
TV#pUQ3K  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 5<GC  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 \d2Ku10v[  
最后来说说怎么处理break和continue 4W*52*'F,  
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。 >jME == U0  
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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