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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda r| YuHm  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 IuRKj8J)o  
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, ,UY],;ib  
).k=[@@V  
vh((HS-)  
SV-pS>#  
  class filler 0'a.Ypf  
  { (d@lG*K  
public : ~~>D=~B0'  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 2LXy$[)7  
} ; YrA#NTB_o  
T'FRnC^~  
EWbFy"=  
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: vX&Nh"0H&  
0&Zm3(}  
o ;.j_  
\  VJ3  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); "(/.3`g  
YMC*<wXN  
Ow<=K:^  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 e;!si>N  
|6$6Za]:  
|R DPx6!V  
zuXJf+]  
二. 战前分析 , LX]  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 NEJxd%-  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 a*! wiTGf  
 GVe[)R  
X& pK#=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Z_Hc":4i  
  /* --------------------------------------------- */ ~[t%g9  
vector < int *> vp( 10 ); Bk*AO?3p  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); o{lR_  
/* --------------------------------------------- */ l>Z"y\l =  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); {|bf`  
/* --------------------------------------------- */ V'^Hn?1^  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); GeD^-.^  
  /* --------------------------------------------- */ wHvX|GwMv  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); FTsvPLIv"  
/* --------------------------------------------- */ Rra<MOR  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 0ERA(=w5  
ZG"_M@S.  
O'*KNJX  
.k|8nNj  
看了之后,我们可以思考一些问题: QJ\ o"c  
1._1, _2是什么? :>c33X}  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 4[v %]g`  
2._1 = 1是在做什么? =`Pgo5A  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 q ^Un,h64t  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 pqmtN*zV  
;*Ldnj;B  
K!;Z#$iw[  
三. 动工 a6cq0g[#z  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 2x<,R/}  
w3WBgH  
qwM71B!r  
F[R Q6 PW  
template < typename T > s]@()?.E$  
class assignment c@>Tzk%?"  
  { | vL0}e  
T value; -fKo~\Pr  
public : uxLT*,  
assignment( const T & v) : value(v) {} |WwC@3)  
template < typename T2 > WdI9))J2S  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } &c>%E%!"  
} ; ?5-Y'(r  
0N>NX?r  
lLhvpvT  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 j1D 1tn  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment /vO8s??  
!Lkk1z o  
3Z/_}5%"  
AtU%S9  
  class holder  i;B &~  
  { p?rh+0wgX  
public : F#Y9 @E  
template < typename T > In13crr4!  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const NhJ]X cfP8  
  { 5 XtIVHA@{  
  return assignment < T > (t); S7a05NO  
}  qHVZsZ  
} ; 69< <pm,m  
!r^fX=X>'  
hNU$a?eVpR  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: t^Z-0jH  
WAq! _xE  
  static holder _1; b:B+x6M  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Z?JR6;@W  
qh9d .Q+n  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); lC.Q61J@  
而不用手动写一个函数对象。 R ?62g H  
Wdk]>w 'L  
0nr5(4h  
~t+T5`K  
四. 问题分析 (}B3df  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 2`dKnaF|  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 u~c75Mk_v  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 @tT2o@2Y^  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 t]gZ^5  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ^iA_<@[`X[  
Tfq7<<0$N  
五. 问题1:一致性 >;Ag7Ex  
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?| Z1}@N/>>  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 <>v=jH|L  
{"PIS&]tR  
struct holder :_8Nf1B+T  
  { 6L<Y   
  // [_HY6gr  
  template < typename T > +7 \"^D  
T &   operator ()( const T & r) const P+L#p(K  
  { 'vwu^u?  
  return (T & )r; tp<v  
} 6nA/LW\x  
} ; yQcIfl]f  
N&yr?b'!-*  
这样的话assignment也必须相应改动: 1,7  
-{XDQ{z<%  
template < typename Left, typename Right > b|-}?@&7&q  
class assignment D wfw|h  
  { RNo~}#  
Left l; K+\2cf?bU  
Right r; XEBeoOX/  
public : 6bDizS}  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} B ({g|}|G+  
template < typename T2 > M3G ecjR  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } }U'VVPh _  
} ; :al ,zxs  
g43(N!@g  
同时,holder的operator=也需要改动: W m&*  
'=0l{hv@  
template < typename T > gNJdP!(t  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const $[g#P^  
  { JU#m?4g  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); a>Wr2gPko  
} "m%EFWUOl  
;i?rd f  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 U7''; w  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 GG`j9"t4  
8<x& Xd  
return l(rhs) = r; /|8rVYSs  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 4T]A! y{  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: hSz_e  
VAo`R9^D#  
template < typename Tp > |xF!3GGms  
class constant_t QHxof7  
  { |- <72$j  
  const Tp t; E{P94Phv  
public : f/QwXO-U  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} n[B[hAT  
template < typename T > :uJHFF xg  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const |/ji'Bh  
  { &e78xtA{  
  return t; 5Bt~tt  
} .D*~UI  
} ; )PkW,214#  
7GTDe'T  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 &=f?:UZ%  
下面就可以修改holder的operator=了 n.i 8?:  
]j!pK4  
template < typename T > [mQdc?n\  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const d}%-vm} 0  
  { 4JyA+OD4{  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ~%2yDhdQ  
} lMH~J8U3  
M.xZU\'ty  
同时也要修改assignment的operator() R58NTPm  
u0]u"T&N!  
template < typename T2 > L[Ot$  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Ex Q\qp3  
现在代码看起来就很一致了。 QT5pn5+ z  
=av0a !  
六. 问题2:链式操作 4AKr.a0q  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 9 *uK]/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。 Bd7B\zM  
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。 c%WO#}r|  
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。 4"H *hKp  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 7#W]Qj  
,q>cFsY=i?  
template < typename T > C\joDAD  
struct result_1 <f`n[QD2z  
  { //;(KmU9  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; C/QmtT~`e  
} ; "*t0 t  
"M@&*<S  
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: 1r};cY6  
#0vda'q=j  
template < typename T > `U b*rOMu  
struct   ref x=IZ0@p  
  { l S3LX  
typedef T & reference; "\O7_od-  
} ; qH5nw}]  
template < typename T > Vfga%K%l F  
struct   ref < T &> (# mvDz  
  { 2m]4  
typedef T & reference; j}tM0Ug.U  
} ; t$%<eF@w  
4].o:d;`/  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 7Mq{Py1  
H8I)D& cw  
template < typename T > tkR~(h  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const tq~4W% p/  
  { -seLa(8F  
  return l(t) = r(t); X'<RqvDc5  
} Sh1$AGm  
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。 iN. GC^l  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 k(pJVez  
u6F>o+Td)  
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 ['Lo8 [  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: m~*qS4  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ~] V62^0  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 .B- b51Uz  
最后的布局是: ,*U-o}{8C?  
                Add ?4U4o<   
              /   \ Ahl&2f\  
            Divide   5 ?8{Os;!je  
            /   \ l[IL~  
          _1     3 ?g{[U0)  
似乎一切都解决了?不。 >;1w-n  
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。 HZ%V>88  
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。 &gruYZGK  
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: i a!!jK}  
u-|%K.A  
template < typename Right > \ t1#5  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Zs79,*o+0M  
Right & rt) const }a[]I%bu 2  
  { .pWRV<25  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); w-ald?`  
} 5hy7} *dR  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 T@.+bD  
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。 BHAFO E  
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。 8tR6.09'  
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。 y>0 @.  
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。 H @k }  
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? PvV\b<Pe+  
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: ;"Qq/ knVL  
QxLrpM"O  
template < class Action > SF*mY=1  
class picker : public Action :FC)+OmJ  
  { Ncbe{}<md  
public : F/lL1nTdK  
picker( const Action & act) : Action(act) {} TM{m:I:Z*n  
  // all the operator overloaded *~6]IWN`  
} ; Cj3Xp~  
-M6vg4gf  
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。 0'r}]Mws  
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:  dnC" `  
:KvZP:T  
template < typename Right > ef{Hj[8  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const \G v\&_  
  { !gLJBp  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); #S/~1{   
} n8!|}J  
B&X)bGx8  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > B^dMYFelJ  
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。  lY`WEu  
/ zNVJhC  
template < typename T >   struct picker_maker bt=D<YZk  
  { cp8w _TPU  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ` k I}p  
} ; teDRX13=;  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ~!TrC <ft  
  { =r]_$r%gR  
typedef picker < T > result; [*) 2Ou  
} ; ^8oN~HLZ  
!?i9fYu  
下面总的结构就有了: ;MYK TE>m  
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。 gPK O-Fsd"  
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。 =u9e5n  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 H/x 9w[\+[  
至此链式操作完美实现。 -6F\=  
j/uMSE  
Gv)*[7  
七. 问题3 .ejC#vB{KM  
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。 A;C4>U Y  
ct*~\C6Ze  
template < typename T1, typename T2 > _pS)bx w  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C\C*@9=&x  
  { L-|7 &  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); yP@#1KLa+  
} @d3yqA  
\@Z D.d#  
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: :]\-GJV5  
\3U.;}0_X  
template < typename T1, typename T2 > 9WoTo ,q  
struct result_2 b7M)  
  { R<h:>.M  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; %I)*5M6  
} ; sDHFZ:W  
P)=$0kR3  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? r)qow.+&  
这个差事就留给了holder自己。 gavf$be  
    r`0oI66B/  
Q;2k bVWY  
template < int Order > BXl Y V"  
class holder; A sf]sU..  
template <> !Cm9DzG  
class holder < 1 > %`dVX EO  
  { 8+_e=_3R  
public : d{'u97GDc  
template < typename T > _32 o7}!x  
  struct result_1 L|2WTyMU  
  { l=&Va+K  
  typedef T & result; -Ze2]^#dl  
} ; 60 p*4>^v  
template < typename T1, typename T2 > pEGHW;  
  struct result_2 7tT L,Nxe  
  { cC`PmDGq  
  typedef T1 & result; ?0+J"FH# W  
} ; 2 mvp|< "  
template < typename T > K+`GVmD  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 1(Is 7  
  { 2G~{x7/[@  
  return (T & )r; r)|~Rs!y,  
} 9;L4\  
template < typename T1, typename T2 > jOV6 %  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const MZz9R*_VS  
  { &|XgWZS5  
  return (T1 & )r1; s^zlBvr|.  
} t+KW=eW  
} ; iLnW5yy  
^^v3iCT  
template <> 7 {92_xRL  
class holder < 2 >  [^ }$u[  
  { xq;>||B  
public : 1;/SXJ s  
template < typename T > [k$GUU,jY  
  struct result_1 &MpLm&  
  { sc]#T)xG  
  typedef T & result; / <(|4e  
} ; fZ-"._9UyH  
template < typename T1, typename T2 > *B3f ry  
  struct result_2 XdJD"|,h  
  { 1vo3aF  
  typedef T2 & result; p-"C^=l  
} ; \Hp!NbnF$  
template < typename T > T)e2IXGN  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const wxHd^b  
  { ;:=j{,&dl[  
  return (T & )r; 1vq2`lWpx  
} IER;d\_V<  
template < typename T1, typename T2 > IrZjlnht  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const "1gIR^S%9  
  { p^Ey6,!8]D  
  return (T2 & )r2; Oey Ph9^V  
} <zqIq9}r  
} ; (.$$U3\  
ky|kg@n{  
UhJS=YvT  
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> >。 3_@I E2dA  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: R>"pJbS;L  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: }uMu8)Q  
}N9PV/a  
return l(i, j) = r(i, j); jkl dr@t  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) s[7$%|~W  
s>L-0vG  
  return ( int & )i; .~I:Hcf/  
  return ( int & )j; iJh{ ,0))g  
最后执行i = j; z>+CMH5L)  
可见,参数被正确的选择了。 !QdX+y<re  
T ^eD  
d0T 8Cwc b  
6DHZ,gWq  
@8\0@[]  
八. 中期总结 .Od@i$E>&  
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: R}(Rv3>Xx  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 5n>zJ ~  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 KYkS ^v  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor nEUH;z  
{6LS$3}VM  
%d:cC:`  
9k93:#{WE  
6a9:P@tY  
M`7lYw\Or!  
九. 简化 "$5cKbJ  
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。 .`KzA]&#  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 7&etnQJ{  
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: F+5 5p8  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 2 .Xx)(>  
  +-*/&|^等 v#9i|  
2. 返回引用。 ~d<&OL  
  =,各种复合赋值等 bOYM-\ {y  
3. 返回固定类型。 ]/p>p3@1C  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) .5SYN -@  
4. 原样返回。 - ]/=WAOK  
  operator, 2I suBX\[  
5. 返回解引用的类型。 uu-M7>+  
  operator*(单目) 1e9~):C~W  
6. 返回地址。 3 q8S  
  operator&(单目) \0i0#Dt9  
7. 下表访问返回类型。 D @wIbU  
  operator[] >} Mw"   
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 e~he#o[%a  
  operator<<和operator>> #$ka.Pj  
( ?e Et&  
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。 lP4s"8E`h  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: `p)U6J  
"J&WH~8+N  
template < typename Left > $qpW?<>,0  
struct value_return Z>/ *q2  
  { ^!O!HMX0  
template < typename T > kTzO4s?  
  struct result_1 <v\$r2C*  
  { xqDz*V/mD  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; $WRRCB/A6  
} ; \,m*CYs`  
<RbsQ^U  
template < typename T1, typename T2 > b"Nd8f[  
  struct result_2 ?hrz@k|  
  { (bpxj3@R  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; n%}#e!  
} ; Tqs|2at<t  
} ; k:mW ,s|a  
Aj/EaIq  
D2Q0p(#%  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait L6jwJwD  
g%)cyri  
下面我们来剥离functor中的operator() "fN 6_*  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 1(i%nX<U  
;Ob^@OM  
return l(t) op r(t) 0a!|*Z  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) j5smmtM`s  
return op l(t) =RM]/O9  
return op l(t1, t2) 4qd( a)NdY  
return l(t) op WFmW[< g  
return l(t1, t2) op ^mut-@ N9  
return l(t)[r(t)]  zDxJK  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)]  e?o/H  
W%MS,zkAE  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: {g4w[F!77  
单目: return f(l(t), r(t)); 6 !Mm")  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); X #$l7I9H  
双目: return f(l(t)); ?5% o-hB|  
return f(l(t1, t2)); ssH[\i  
下面就是f的实现,以operator/为例 "d0D8B7HI@  
@'Pay)P  
struct meta_divide M D& 7k,!  
  { HqyAo]{GN  
template < typename T1, typename T2 > wT,=C'  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) w xa MdA  
  { ZP0D)@8  
  return t1 / t2; ,sg\K> H=  
} ]{t!J^Xn  
} ; @ W,<8  
Le/}xST@  
这个工作可以让宏来做: S C}@eA'  
PH^Gjm  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ \W\*'C8q\  
template < typename T1, typename T2 > \ XBcbLF  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; CHCT e  
以后可以直接用 U?5G%o(q  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 8WKY 4nkj  
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 j0{Qy;wP )  
(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。。。) Y%}N@ ,lT  
b9v<Jk  
 &Du S*  
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 LEX @hkh  
{/,AMJ<:G]  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 1FT3d  
class unary_op : public Rettype bg)}-]u]  
  { {r5OtYmpR  
    Left l; U: )Gc  
public : T)ISDK4>S"  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} )ac!@slb^7  
xZ >j Q_}  
template < typename T > $>+g)  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const hp2$[p6O  
      { 2Je]dj4  
      return FuncType::execute(l(t)); #nAq~@X  
    } B^d di  
Oi-%6&}J  
    template < typename T1, typename T2 > ' d?6 L  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +!$`0v   
      { :l?mNm5  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); '6*9pG-  
    } $~%h4  
} ; k*Aee7  
lWT`y  
G!h75G20  
同样还可以申明一个binary_op AD@ {7  
\wK4bvUrX  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > TNK1E  
class binary_op : public Rettype w8 `1'*HG  
  { >[~7fxjK-  
    Left l; (vvD<S*  
Right r; 9QL%q; #  
public : DQaE9gmC  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} KeXt"U  
ZE~zs~z|  
template < typename T > l\uNh~\  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A r>BL2@  
      { Xil;`8h  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); .0~uM!3y  
    } ~-B+7  
~P;A 9A(k  
    template < typename T1, typename T2 >  X>P|-n#  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  _+(@?  
      { g x?r8  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); "^a"`?J  
    } KC9e{  
} ; bMNr +N  
"Wr[DqFd  
siT`O z|,  
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 5C^@w  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 9 %i\)  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) VxARJ*4=Y  
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。 >}W[>WReI  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! a(ITv roM/  
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。。。 dM P'Vnfj  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 GNq f  
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)  X)+6>\  
下面是修改过的unary_op cDE5/!  
qMA-#  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > cC+2%q B  
class unary_op I~@8SSO,vH  
  { PLMC<4$s  
Left l; { I\og  
  xIC@$GP  
public : 6)P.wW  
0K26\1  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} nJ xO.wWE  
&>E gKL  
template < typename T >  X0$q !  
  struct result_1 Jp+'"a  
  { |5O>7~Tp  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ^\?Rh(pu  
} ; 19#>\9*  
wWiYxBeN  
template < typename T1, typename T2 > a.}#nSYP  
  struct result_2 0doJF@H  
  { $T^q>v2u  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; F P|cA^$<  
} ; yNP4Ey  
^-[ I;P  
template < typename T1, typename T2 > wlaPE8Gc  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *Q/^ib9=  
  { C&MqH.K  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); J:Qx5;b;  
} 3IlVSR^py  
NR1M W^R  
template < typename T > Ui`{U  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const D5snaGss9a  
  { fe98 Y-e  
  return OpClass::execute(lt(t)); #X?[")R  
} _lwKa, }  
&{a!)I>  
} ; NimgU Fa  
KGg S"d  
85q/|9D  
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 x]x3iFD  
好啦,现在才真正完美了。 nH6SA1$kW  
现在在picker里面就可以这么添加了: _G/ R;N71  
8X"4RyNSn  
template < typename Right > cr{yy :D  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const #NYnZ^6e  
  { T :X*  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); R P<M  
} @ztT1?!e  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 vxEi C:&]  
4J_HcatOB  
r+E!V'{C  
ofQs /  
N'WTIM3W  
十. bind 1bCE~,tD  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 %"A8Af**I  
先来分析一下一段例子 )__sw  
{\`tt c>  
h$!YKfhq}  
int foo( int x, int y) { return x - y;} :p/=KI_  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 xOj#%;  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 K?' m#}]  
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。 zMbFh_dcq  
我们来写个简单的。 sPvs}}Z]P  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: XKky-LeJ  
对于函数对象类的版本: IeYNTk &<  
s_NY#MPz[  
template < typename Func > 6LCtWX  
struct functor_trait 0<!9D):Bb  
  { ) Y)_T&O  
typedef typename Func::result_type result_type; xn2nh@;  
} ; it\$Pih]  
对于无参数函数的版本: |JIlp"[  
k}fC58q  
template < typename Ret > r4SwvxhG  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 5WHz_'c  
  { 7gf(5p5ZV  
typedef Ret result_type; @rbd`7$%  
} ; _F6<ba}o3  
对于单参数函数的版本: {TNORbZz  
 (yP1}?  
template < typename Ret, typename V1 > #wIWh^^ Zy  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > g ,JfT^  
  { .J O3#  
typedef Ret result_type; qo3+=*"V  
} ; zni9  
对于双参数函数的版本: (2H GV+Dg  
Zo&i0%S\E  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > j_so s%-  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > aJ(/r.1G  
  { BC.3U.  
typedef Ret result_type; vEg%ivj3  
} ; $~FZJ@qa  
等等。。。 hxL?6mhY  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy CHKhJ v3+4  
[oU\l+t  
template < typename Func > bfz7t!A)A  
struct func_return B=d< L^  
  { gd0)s1{9  
template < typename T > <)T| HKx  
  struct result_1 ulsU~WW7r  
  { @h|qL-:!vG  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ]`$yY5&W0  
} ; o664b$5nsI  
>ZOlSLu  
template < typename T1, typename T2 > uluAqDz`  
  struct result_2 b69nj  
  { LMoZI0)x  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; nDraX_sm=  
} ; 2@tnOs(*  
} ; N[W#wYbH  
e& `"}^X;I  
k)I4m.0a5  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 {V>F69IU  
Qg/FFn^Kg*  
template < typename Func, typename aPicker > DehjV6t  
class binder_1 o+.L@3RT4  
  { I;'{X_9$a  
Func fn; ( /I6Wa  
aPicker pk; 9o>D Uc  
public : aH. "| *.  
E \/[hT  
template < typename T > P{A})t7  
  struct result_1 A*DN/lG  
  { phH@{mI  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; zk{d*gN  
} ; 4E.9CjN1>  
QtnNc!,n  
template < typename T1, typename T2 > =OF hM7  
  struct result_2 /HRKw D  
  { Ni>Ns=n  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; H14Q-2U1xa  
} ; 3 zh:~w_  
E$ \l57  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} FcM)v"bF&]  
lkT :e)w  
template < typename T > 3]vVuQK.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const K/*R}X  
  { R-m5(  
  return fn(pk(t)); 8:& ! F`o  
} _3%$E.Q  
template < typename T1, typename T2 > Ct-eD-X{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0M;g&&mF  
  { ZS+m}.,whQ  
  return fn(pk(t1, t2)); ]^"Lc~w8&  
} CjPdN#*l  
} ; ^|Z'}p|&  
O=bkq}  
yJ!26  
一目了然不是么? q`p0ul,n  
最后实现bind 3T.V*&  
K@=u F 1?  
i ed 1+H  
template < typename Func, typename aPicker > )zO|m7  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) p+~Imf-Jk  
  { % WDTnEm  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); s~Ivq+ipr;  
} #EUT"^:d  
h^rG5Q  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ng+sK  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 Y}BP ]#1  
C<teZz8/w  
十一. phoenix 0B8Wf/j?M  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: \\ItN  
T P#Ncqh  
for_each(v.begin(), v.end(), Fq~Zr;A  
( @#hQ0F8  
do_ 8B-PsS|'  
[ k(RKAFjY  
  cout << _1 <<   " , " qnyacI  
] XE_Lz2H`  
.while_( -- _1), KKk~vwW  
cout << var( " \n " ) l4T[x|')M  
) (L4llZ;q  
); 5yt=~  
c[2ikI,n[  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ??e|ec2%  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor OMk3\FV2Z  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 {i=V:$_#  
那么我们就照着这个思路来实现吧: e=h-}XRC  
;/V])4=  
T\.~!Q  
template < typename Cond, typename Actor > =U~53Tg  
class do_while ,? <;zq  
  { .0yBI=QI  
Cond cd; h{"SV*Xpk/  
Actor act; "Ia.$,k9  
public : 00IW9B-  
template < typename T > %cDGs^lgA  
  struct result_1 OU` !c[O  
  { VTR4uT-  
  typedef int result_type; A-B>VX  
} ; `0%;Gz%}  
.= ~2"P  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} WYRC_U7  
bHm/ZZx  
template < typename T > !oi {8X@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jQ7;-9/~N  
  { Iu0GOy*[  
  do o1\N)%  
    { z7BFkZ6+  
  act(t); m["e7>9G  
  } Ar~<l2,{r  
  while (cd(t)); &b,A-1`w_  
  return   0 ; #]^C(qmb:  
} #k/T\PQ0s  
} ; 8 [,R4@  
lmUCrs37  
POc<XLZB  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ze9n}oN  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 `K@N\VM  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 I AUc.VH  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 2h<_?GM\s  
下面就是产生这个functor的类: qp*~  |  
9MJ:]F5+  
6b2h\+AP  
template < typename Actor > dg*xo9Xi`  
class do_while_actor x]hG2on!  
  { " +{2!  
Actor act; ^h=gaNL  
public : SJc*Rl>  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} zV15d91GX  
OcpvY~"Pr  
template < typename Cond > oPBKPGD  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Nk%$;Si  
} ; xh<{lZ)KJ  
Fsq)co  
-f:PgBj  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 *'-C/  
最后,是那个do_ W:j9KhvT  
QCDica `+*  
@@R&OR  
class do_while_invoker N|"q6M !ZL  
  { <o|k'Y(-  
public : ub1~+T'O  
template < typename Actor > &'DR`e O)  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const  xi<}n#  
  { H,EZ% Gl  
  return do_while_actor < Actor > (act); # ax% n  
} Yc)Dx3  
} do_; .2rpQa/h  
I_?R(V[9  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? f2KH&j>~r  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 D'D IC  
最后来说说怎么处理break和continue &F;bg  
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。 i 8cmT+}>  
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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