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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda qPDe;$J)  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 {U?/u93~  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, H:Y?("k  
;9PJ K5>~  
J,Du:|3o  
vnwS &;-k~  
  class filler ,#W>E,UU  
  { pyhC%EZU  
public : ShbW[*5  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} V]dzKNFi  
} ; lK;|ciq"c7  
;|*o^9q  
F`IV9qv  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: |re)]%A?Fu  
w/BaaF.0  
_^]2??V  
-7,xjn  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ;*>Y8^K&Q  
EVZuwbO)|  
&o%IKB@  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 j;6kN-jx  
21Mr2-#z  
*WdnP.'Y  
qIIc>By(\"  
二. 战前分析 g\^7Q  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 "i0{E!,XL  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ,j\1UAa  
=$xxkc.~G  
@'>h P  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ^h #0e:7<  
  /* --------------------------------------------- */ Q{-T;T  
vector < int *> vp( 10 ); *gF8"0s  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); O(q1R#n-}+  
/* --------------------------------------------- */ i E p{  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); uvC ![j^~  
/* --------------------------------------------- */ 9jW/"  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); qM%l  
  /* --------------------------------------------- */ {WJ9!pA!lk  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); w6FtDl$  
/* --------------------------------------------- */ P(AcDG6K  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); |rW,:&;  
n1n->l*HGP  
s\&qvL1D  
xNDX(_U>\  
看了之后,我们可以思考一些问题: f/+UD-@%m  
1._1, _2是什么? H{qQ8 j)  
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。 W C z+  
2._1 = 1是在做什么? ip.aM#  
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。 ${fJ]  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 o&WKk5$  
s.ywp{EF  
[HO=ii]Wb  
三. 动工 .YOC|\  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: fP 4  
J; @g#h?  
Y6<"_  
93I.Wp_{  
template < typename T > e+416 ~X v  
class assignment X'[93 C|K  
  { -aj) _.d  
T value; 3s25Rps  
public : h|m>JDxn  
assignment( const T & v) : value(v) {} w K)/m`{g  
template < typename T2 > o m9zb&{tu  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Ib V 7}  
} ; =?9z6=  
fu 0]BdM  
6IRzm6d  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ";vP77|m7R  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment  3"B$M  
]CL t Km  
XNZW J  
s,~)5nL  
  class holder >2kjd  
  { Owt|vceT  
public : zNg8Oq&  
template < typename T > 67,@*cK3?J  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const `]*BDSvE  
  { 7l+>WB_]  
  return assignment < T > (t); %N.qu_,IZ  
} +2&+Gh.h  
} ; +,wCV2>\3  
[*i6?5}-  
znVao %b  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: Fkq;Q  
0{0A,;b  
  static holder _1; <Wz+f+HC  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 )2lzPK t  
?|}%A9   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ik:fq&=  
而不用手动写一个函数对象。 )TH~Tq:  
h 7x_VO  
)wFr%wNe  
:>G3N+A)  
四. 问题分析 6|{$]<'  
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。 {Kdr-aC  
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。 vBRW5@  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 s"jNS1B  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 T][r'jWQ  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 cx_.+R  
aNcuT,=(?8  
五. 问题1:一致性 estDW1i)  
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?| Qx{[#[Da  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 (=de#wh2]  
6<%W 8m\  
struct holder e 9p+  
  { t93iU?Z  
  // wfE%` 1  
  template < typename T > ;8VvpO^G/  
T &   operator ()( const T & r) const PR{y84$  
  { 3jaY\(`%h  
  return (T & )r; WZ#|?pJ  
} jjbw+  
} ; u=mJI*  
Z,x9 {  
这样的话assignment也必须相应改动:  fa=OeuI  
3 J{hG(5  
template < typename Left, typename Right > ~YYg~6}vV  
class assignment aucQZD-_"  
  { Gb?O-z%8*  
Left l; $IdY(f:.:5  
Right r; wlY6h4c  
public : BAUo`el5  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} !uno!wUIYd  
template < typename T2 > ;:0gN|+  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } slV7,4S&!  
} ; y%9Q]7&=  
.*0`}H+_  
同时,holder的operator=也需要改动: \K,piCVViN  
ZJ|@^^GcL  
template < typename T > C/sDyv$  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 0'{`"QD\IW  
  { e.Y*=P}D  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); xUG:x4Gz+  
} 4h[S`;D0Vf  
*`(/wE2v]  
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。 A \6Q*VhK  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 $1(FN+ M b  
4 Ii@_r>  
return l(rhs) = r; XIrNT:h4  
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。 &;V3[ *W"  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: lvyD#|P  
$ZQ?E^> B  
template < typename Tp > $!msav  
class constant_t REmD*gf  
  { E\%'/3o  
  const Tp t; OR\-%JX/5  
public : 0lvX,78G;  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} HOb-q|w  
template < typename T > H=7z d|W  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const o`@B*, @  
  { ~6hG"t]:  
  return t; I8 <s4q  
} ElEa*70~g  
} ; 9hG+?   
`Al[gG?/!  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ,0~/ Cn  
下面就可以修改holder的operator=了 4't@i1Ll(  
Q9~UL^bF  
template < typename T > 9t$%Tc#Z  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 7 %P?3  
  { >Kd(.r[Er  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); (5"BKu1t  
} &<u pjb  
$j~oB:3n7  
同时也要修改assignment的operator() _n3Jf<Y  
Oc]&1>M  
template < typename T2 > I:~L!%  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } z"eh.&T  
现在代码看起来就很一致了。 ?gSk%]S/!  
;,z^!bD  
六. 问题2:链式操作 x+O}RD*G  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 @'EP$!c  
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。 LRhq%7p7  
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。 ]Mh7;&<6[  
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。 -9S.G  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct O ).1>  
\bh3&Z'.  
template < typename T > u&=SZX&G k  
struct result_1 *5i~N}  
  { $E^#DjhRQ3  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 4LU'E%vlC  
} ; !d1}IU-h  
D&WXa|EOK  
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: Z?%j5G=4w  
HA{-XPAWZ  
template < typename T > _ +,2b:D:  
struct   ref `9Qr kkG+  
  { dkV%Pyj  
typedef T & reference; n\2VrUQ)M  
} ; (u]ajT  
template < typename T > Bc4{$sc"O  
struct   ref < T &> J! 4l-.-  
  { uTRa]D_q  
typedef T & reference; -5NP@  
} ; [@}{sH(#Ta  
Av*R(d=`  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 6,'!z ?d%  
@=c{GAj  
template < typename T > ?lxI& h  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const eiZv|?^0  
  { auP:r  
  return l(t) = r(t); i3.8m=>  
} j$*]'s&_hZ  
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。 S^ ?OKqS  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 q{UP_6O F  
%PG::b  
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 y(:hN)  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: sBIqee'T  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 0EM`,?i .Q  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 <69/ZI),Y{  
最后的布局是: /KEPPp  
                Add g1\4Jb  
              /   \ u[U~`*i*rA  
            Divide   5 do{#y*B/g!  
            /   \ nzDS  
          _1     3 I~S`'()J  
似乎一切都解决了?不。 .2hQ!)+  
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。 vi6EI wZG  
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。 }>xgzhdT  
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: ~(B\X?v  
p5C sw5  
template < typename Right > Sv-}w$  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const w\Q3h`.  
Right & rt) const !^ 6x64r  
  { qH6DZ|  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); QEM")(  
} 9AJ!7J#v"  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 pFSVSSQRV|  
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。 <Ebkb3_  
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。 hQBeM7$F_  
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。 0$,Ag;"^?  
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。 !EM21Sc  
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? Ms(;B*  
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: kq:,}fc;B  
9B'l+nP  
template < class Action > i~z:Fe{  
class picker : public Action mW 5L;>  
  { w;' F;j~  
public : ;,'!  
picker( const Action & act) : Action(act) {} /-$`GT?l  
  // all the operator overloaded Fm-W@  
} ; 3h"; 2  
O6;>]/`  
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。 m7kDxs(KO  
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: U:MkA(S%c  
<_ */  
template < typename Right > aQN`C {nY  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const #rV=!j||  
  { O6OP{sb  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); _OcgD<  
} }QncTw0  
5"y p|Yl  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > svyC(m)'  
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。 5S$HDO&  
t2OXm  
template < typename T >   struct picker_maker ]Vl5v5_  
  { Ats"iV  
typedef picker < constant_t < T >   > result; {<~XwJ.  
} ; z.Y7u3K.8  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > HcHfwLin0  
  { %8$JL=c  
typedef picker < T > result; ^i-%FY_i5}  
} ; yL.si)h(p  
'A !Dg  
下面总的结构就有了: uA!T@>vl  
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。 B0q![  
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。 8t}=?:B+{  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 gRdE6aIZ  
至此链式操作完美实现。 #jr;.;8sQ  
2t[c^J  
g,y`[dr  
七. 问题3 9qXHdpb#g"  
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。 M=o,Sav5*  
I6y&6g  
template < typename T1, typename T2 > yc]ni.Hz  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "XC6 l4Z  
  { H gNUr5p  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); h#]}J}si  
} ; tvB{s_  
OM!ES%c,  
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:  Kz3u  
&O0+\A9tP  
template < typename T1, typename T2 > 1V+1i)+  
struct result_2 s ^V8FH  
  { }~QB2&3  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; m1F<L  
} ; 5Tu#o ()  
l`I]eTo)^  
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? Y[s  
这个差事就留给了holder自己。 -&,NM  
    B"KsYB79t  
*$# r%  
template < int Order >  N%r}0  
class holder; 7=QV^G  
template <> D4'XBXmb  
class holder < 1 > f!LZT!y  
  { >j`*-(`2fa  
public : i;)g0}x`  
template < typename T > 0BaL!^>  
  struct result_1 {tR=D_5  
  { @%\ANM$S  
  typedef T & result; +o'. !sRH  
} ; o4~ft!>  
template < typename T1, typename T2 > 3sp*.dk  
  struct result_2 {f^30Fw  
  { Ac7`nvI=  
  typedef T1 & result; "E''ZBLO~  
} ; V'K$:9^x[8  
template < typename T > P< WD_W  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const GE5@XT  
  { 4`8.\  
  return (T & )r; _a<PUdP  
} 3Vw%[+lY9  
template < typename T1, typename T2 > J1R%w{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const &-b=gnT   
  { -|)[s[T~m  
  return (T1 & )r1; uqQMS&;+,|  
} JyB>,t)  
} ; bLV@Ts  
4uftx1o   
template <> t&P5Zw*B  
class holder < 2 > _)_XO92~  
  { l?FNYvL  
public : C>K/C!5?  
template < typename T > s}z,{Y$-t  
  struct result_1 X!2|_  
  { dhVwS$O )  
  typedef T & result; <}mT[;:"  
} ; @tj0Ir v  
template < typename T1, typename T2 > +] 5a(/m.~  
  struct result_2 _r8AO>  
  { \clWrK  
  typedef T2 & result; so8-e  
} ; 23OV y^b  
template < typename T > aSF&^/j  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const teB {GR  
  { =u'/\nxCF  
  return (T & )r; bZG$ biq  
} u-K 5  
template < typename T1, typename T2 > hPk+vvXtK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const .86..1  
  { A.h?#%TLL  
  return (T2 & )r2; Xj@Kt|&`k  
} ]yIy~V  
} ; wlpbfO e/  
):|)/ZiC'  
?Jr<gn^D  
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> >。 /N^+a-.Qd  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: zp9 ?Ia  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: o>*{5>#k'  
]_pL79y  
return l(i, j) = r(i, j); 7>~iS@7GV  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 0[i]PgIH  
]Aluk|"`U  
  return ( int & )i; n=>Gu9`  
  return ( int & )j; xeH# )QJt  
最后执行i = j; l|fd,  
可见,参数被正确的选择了。 A+}4 N%kh  
=|#-Rm^YB  
PA=BNKlH  
*7vPU:Q[  
6,h<0j{  
八. 中期总结 jF5JpyOc  
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: &%bX&;ECzf  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 LPNv4lT[u  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 |kd^]! _  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor <qy+@t  
.iS]aJJ  
W&Hf}q s  
MmK\|CtV  
$-0u`=!  
JQ1VCG  
九. 简化 ?yU#'`q  
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。 a;zcAeX  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 avz 4 &  
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: oaK~:'  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 B)|s.Ez  
  +-*/&|^等 -s1VlS/  
2. 返回引用。 jl@8pO$  
  =,各种复合赋值等 FV9RrI2  
3. 返回固定类型。 Xm-63U`w5  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) MDq@:t  
4. 原样返回。 ,]Ma ,2  
  operator, KqUFf@W  
5. 返回解引用的类型。 1_QO>T'  
  operator*(单目) :h3JDQe:.  
6. 返回地址。 xVe!  
  operator&(单目) CP'-CQ\Q  
7. 下表访问返回类型。 7.t$#fzi  
  operator[] wf4Q}l2,d  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 F)IP~BE-k  
  operator<<和operator>> =3:ltI.'*I  
~;W%s  
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。 W{h7+X]Y  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: RW)C<g  
L;  ~=(  
template < typename Left > pi{ahuI#_o  
struct value_return + ThKqC_  
  { -5[GX3h0  
template < typename T > ;$i'A&)OC  
  struct result_1 )/JC.d#  
  { a=O!\J  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 6p@ts`#  
} ; %'HUC>ChN  
>']H)c'2  
template < typename T1, typename T2 > z)B=<4r  
  struct result_2 >gE_?%a[  
  { R[c_L=  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ;gyE5n-{  
} ; 34=0.{qn  
} ; [ZbK)L+_  
[ n2udV  
\) ;rOqh  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait X@)lPr$a  
2$91+N*w9  
下面我们来剥离functor中的operator() 1rEP)66N  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Xwi&uyvU&  
TG9)x|!  
return l(t) op r(t) UPYM~c+}  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) bq O"k t  
return op l(t) L7-nPH  
return op l(t1, t2) nM`)`!/  
return l(t) op -ZB"Yg$l  
return l(t1, t2) op -,dQ&Qf?  
return l(t)[r(t)] D |o@(V  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] %8Z,t+'  
qHCs{ u  
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: X3[!xMij  
单目: return f(l(t), r(t)); :dzU]pk%0  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); +0 MKh  
双目: return f(l(t)); Sx2j~(pOr  
return f(l(t1, t2)); IoA;q)  
下面就是f的实现,以operator/为例 BR2y1Hfi  
J.nq[/Q=  
struct meta_divide q~n2VU4L*  
  { g&>Hy!v,  
template < typename T1, typename T2 > F?=u:  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 4lA+V,#  
  { K^H t$04  
  return t1 / t2; >gl.(b25C  
} `cpcO  
} ; ZAZCvN@5  
+$t%L  
这个工作可以让宏来做: eXK`%'  
+b+sQ<w?.  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\  D;]%  
template < typename T1, typename T2 > \ 7&4,',0VL  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; L|LTsRIq  
以后可以直接用 arZIe+KW  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) <Xx\F56zp  
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 I8?[@kg5b'  
(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。。。) @nu/0+8h{  
TXcKuo=  
l'QR2r7&.  
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 TeJ `sJ  
 iC]lO  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > w>u Z$/  
class unary_op : public Rettype >{a,]q*  
  { p( *3U[1  
    Left l; Q8?D}h  
public : EcIQ20Z_-  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} W1 Qc1T8  
5>)jNtZ  
template < typename T > l{9h8]^  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )_cv}.xe  
      { @ WaYU  
      return FuncType::execute(l(t)); K*$#D1hG  
    } <q\) o_tH  
$0T"YC%  
    template < typename T1, typename T2 > 4-_lf(# i  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P-[K*/bPw  
      { "\;wMR{  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Bq@wS\W>b}  
    } _eV n#!|  
} ; 'qAfei']  
r%d 11[z  
a}fClI-u  
同样还可以申明一个binary_op Yj6p19  
"Q{~Bj~  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 4/?}xD|?  
class binary_op : public Rettype &Fjilx'k  
  { 1 ],, Ar5  
    Left l; D 'cY7P  
Right r; RH]>>tJ^e  
public : *]R 0z|MW  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} CqK#O'\  
{yMA7W7]  
template < typename T > v`^J3A  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const UUu-(H-J  
      { *`Xx_   
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); yB%)D0  
    } ]31XX=  
Xe;(y "pR  
    template < typename T1, typename T2 > 8Ql'(5|T  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  ii y3  
      { BWdc^  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); GA.bRN2CI2  
    } AUsQj\Nm%  
} ; ih |Ky+!  
Lo5@zNt%W  
y[6&46r7D  
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 jUvA<r  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 L~y tAZ,  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 'h>5&=r  
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。 lc7a@qnw   
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! bDBO+qA  
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。。。 zL`uiZl  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 `(/saq*  
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>9Z:vY  
下面是修改过的unary_op Yc`j   
)kKmgtj  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > o Xi}@  
class unary_op Du:p!nO  
  { YQV?S  
Left l; An #Hb=  
  s%[GQQ-N  
public : UXPegK!  
Wk#h,p3  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} E8_Le  
R{uJczu  
template < typename T > t tFY _F~S  
  struct result_1 aq+IC@O  
  { E\~ KVn  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; RE $3| z  
} ; |W*@}D  
%=9yzIjbAt  
template < typename T1, typename T2 > 5%?b5(mnD  
  struct result_2 RefRoCD1  
  { G yAgPz  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; U5CPkH1  
} ; Ldhk^/+  
1Uemsx%'k  
template < typename T1, typename T2 > q7f;ZK=f  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +O$:  
  { N1N{Ol'  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 'K`Rbhy  
} ~,*YmB=Z  
(e>Rot0  
template < typename T > 4 %)N(%u  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Th^(f@.w  
  { N^ s!!Sbpq  
  return OpClass::execute(lt(t)); p&sK\   
} VkDS&g~Ws  
(y~laW!  
} ; MATgJ`lsy  
!3I(4?G,  
daB l%a=  
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 8HFXxpt[G  
好啦,现在才真正完美了。 -*%!q$:  
现在在picker里面就可以这么添加了: f-3'D-{EKt  
t'Eb#Nup3  
template < typename Right > S6T!qH{6  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const tpa^k  
  { hB7pR"P  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ^0~c 7`k`V  
} !/6\m!e|1R  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 TD{=L*{+  
;EJPrDHTk  
inPE/Ux  
wD6!#t k  
|O(-CDQe  
十. bind t1w2u.]  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 UOWIiu  
先来分析一下一段例子 :'y{dbKp"  
<r<Dmn|\a  
j!x<QNNX  
int foo( int x, int y) { return x - y;} J-tq8   
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Wm)-zvNY;  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 NFY|^*bll  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 cZe'!CQS  
我们来写个简单的。 7Aio`&^  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: @ )vy'qP d  
对于函数对象类的版本: f2 ydL/M,  
0L:V#y-*  
template < typename Func > lmhbF  
struct functor_trait 1Y=AT!"V  
  { ', sQ/#S  
typedef typename Func::result_type result_type; xvR?~  
} ; z1f^p7$M?  
对于无参数函数的版本: |^Ew<  
}PI35i1!t  
template < typename Ret > LG=X)w)W4S  
struct functor_trait < Ret ( * )() > \5'O.*pr  
  { %j *k  
typedef Ret result_type; *D?((_+  
} ; [,<\RviI  
对于单参数函数的版本: h4aygc  
`6Ureui2?  
template < typename Ret, typename V1 > )W8L91-  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > @7@e`b?  
  { W$" Y%^L  
typedef Ret result_type; h L]8e>a?  
} ; z;dcAdz9  
对于双参数函数的版本: k,,!P""  
6z#lN>Y-`  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > u0XP(d H  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Dac ^*k=D  
  { 1C_'H.q<=  
typedef Ret result_type; :tMre^oP  
} ; 3P//H8 8LY  
等等。。。 [d4,gEx`Q\  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ORowx,(hX  
vWU%ST  
template < typename Func > Opv1B2  
struct func_return +_qh)HX  
  { ytjK++(T5  
template < typename T > H\^VqNK"  
  struct result_1 rI0)F  
  { rIeM+h7Wn  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ;/@?6T"  
} ; of8mwnZR  
)A="eW_>  
template < typename T1, typename T2 > 9&jQ 35  
  struct result_2 f}[H `OF  
  { #P(l2(  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ~J0,)_b%*  
} ; > P<z |8  
} ; jg[5UTkcs  
lPY@{1W  
,b4):{  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 aS,a_b]  
CI,lkO|C  
template < typename Func, typename aPicker > K`hz t  
class binder_1 u_N\iCYp  
  { b.#^sm//  
Func fn; 8rFaW  
aPicker pk; =G( *gx  
public : `#u l,%  
EdEoXY-2  
template < typename T > Kb-W tFx  
  struct result_1 r4E`'o[  
  { ^vpIZjN  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; n`%2Mj c  
} ; su&t7rJ  
ZA0i)(j*Mn  
template < typename T1, typename T2 > (lb6]MtTHY  
  struct result_2 R6`*4z S  
  { 0$tjNy e  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; On=u#DxQ  
} ; DU;[btK>  
I*Vt,JYx  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} %N )e91wC  
VCjq3/[_  
template < typename T > B &?fM~J  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A2y6UzLYD  
  { q(IZJGb  
  return fn(pk(t)); :$=|7v  
} - %|P  
template < typename T1, typename T2 > *zq.C  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .eo~?u<j&  
  { ^IBGYl5n  
  return fn(pk(t1, t2)); "OO96F  
} U^[<  
} ; %y>+1hakkX  
=_[2n?9y  
u?F (1iN =  
一目了然不是么? =p]mX )I_  
最后实现bind -I ?z-?<D  
Y]N~vD  
}|Uj"e  
template < typename Func, typename aPicker > t05_Px!mW  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) RdgVB G#Z1  
  { X8Xn\E  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); V JDoH  
} v dU%R\  
wepwX y"  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ob E:kNE9  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 Okpwh kPL5  
q +R*Hi  
十一. phoenix 9RQU?  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Gzw@w{JBL  
A:eFd]E{(  
for_each(v.begin(), v.end(), }f#_4ACaD  
( FEF"\O|Q  
do_ L}$z/jo  
[ +{.780|  
  cout << _1 <<   " , " }X]\VSF{  
] Kq&qE>Ju  
.while_( -- _1), Pt)S;6j   
cout << var( " \n " ) ,h^r:g  
) %:3'4;jh%  
); ?6f7ld5  
9@n diu[  
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: d ",(a Z  
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 d ;^  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Sh&iQ_vq  
那么我们就照着这个思路来实现吧: |O-`5_z$r  
ZqQ*}l5  
wK ?@.l)u  
template < typename Cond, typename Actor > 2ev*CX6.  
class do_while @4drjT  
  { Z\Z,,g+WL  
Cond cd; *YtB )6j  
Actor act; Q(Gyq:L=>  
public : ([R")~`(l2  
template < typename T > _({@B`N}  
  struct result_1 $W&:(&  
  { zBY~lNB  
  typedef int result_type; t<638`{kk  
} ; q$gz_nVq,b  
nIn2 *r  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} R`#W wx>b  
N}b^fTq  
template < typename T > :"QfF@Z{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const NQX>Qh 2  
  { o0ZBi|U\4  
  do S8" f]5s  
    { zrRFn `B  
  act(t); *}cSE|S%  
  } #f{lC0~vA  
  while (cd(t)); :+ Jt^ 6  
  return   0 ; E  T:T7  
} 1u~ MXGF  
} ; "3fBY\>a  
5Fbs WW2  
2q PhLCe Z  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). :et#0!  
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。 =dzWmL<~8  
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。 $DebXxJw0l  
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。 rp's  
下面就是产生这个functor的类: j*400  
WC*=rWRxF  
rrqQCn9  
template < typename Actor > SV.z>p  
class do_while_actor q0&$7GH4  
  { #HAC*n  
Actor act; `Ye8 Q5v"]  
public : 'T,c.Vj)  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} h|bT)!|  
w0w1PE-V=  
template < typename Cond > h3!$r~T!a:  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; PFrfd_s{>\  
} ; ]$A(9Pn"  
~ #PLAP3-  
kn"q:aD  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 !'G~k+  
最后,是那个do_ "Sridh?  
bT )]'(Xy  
Xg7|JS!  
class do_while_invoker ,Na^%A@TJ  
  { AjkW0FB:1  
public : V'DA[{\*  
template < typename Actor > UZ2TqR  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const CnISe^h  
  { uw AwWgl  
  return do_while_actor < Actor > (act); G[,Q95`w?<  
} X~oK[Nf'9  
} do_; ik.A1j9oN  
vLT0ETHg6  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ZnW@YC#9  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 W*N$'%  
最后来说说怎么处理break和continue ,7_4 z]jK  
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。 YXW%]Uy+  
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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