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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda gP^'4>Jr  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 rS{Rzs^@  
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, |o|0qG@g  
{- 7T\mj  
([`-*Hy  
W5EB+b49KM  
  class filler ,`S"nq  
  { w'?uJW  
public : HaJD2wvr  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} !>  
} ; %fK"g2:  
r]kLe2r:B  
1!0BE8s"@  
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: >c;q IP)Z  
J$]d%p_I  
71w  
4}LGE>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); M I/ 9?B  
X 4;+`  
]ZHC*r2i  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 x]Nq|XK  
Gk'J'9*  
]C}z3hhk  
:X,1KR  
二. 战前分析 g>T'R Vb  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 [[LCEw  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 xH; 4lw  
MpGWt#  
c R[DT04  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); s:i$s")  
  /* --------------------------------------------- */ (B7M*e  
vector < int *> vp( 10 ); f:=q=i  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); }V6}>!Sb  
/* --------------------------------------------- */ 9iUkvnphh  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); qwiM .b5  
/* --------------------------------------------- */ *:_ xy{m\  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); & i)p^AmM  
  /* --------------------------------------------- */ |A[Le ;,  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); -8#Of)W  
/* --------------------------------------------- */ ;UArDwH  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); OAc+LdT  
r }pYm'e  
US@ak4Y6Z  
p`T7Y\\#!  
看了之后,我们可以思考一些问题: .2Y"=|NdA  
1._1, _2是什么? Mp7r`A,6  
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。 Y[ a$~n^:n  
2._1 = 1是在做什么? `?2S4lN/  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 W 29@`93  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ;_1D-Mf  
:&9#p% /  
N=)N   
三. 动工 maXQG&.F  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Q<wrO  
=uMoX -  
L&.9.Ll  
E{(7]Wri  
template < typename T > f*p=]]y  
class assignment <Mxy&9}ic  
  { `:R8~>p  
T value;  gX.4I;  
public : }Q/xBC)  
assignment( const T & v) : value(v) {} xpRQ"6  
template < typename T2 > ]M-j_("&  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } z;2kKQZm  
} ; NIQNzq?a^  
bTb|@  
8! pfy"  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 j@&F[r  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment D}&U3?g=  
9p9:nx\  
eM*@}3  
u01x}Ff~6  
  class holder tg7%@SI5^-  
  { HT[<~c  
public : :>\i  
template < typename T > m';:):  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const @'7'3+ c  
  { ,4)zn6tC  
  return assignment < T > (t); }3V Q*'X>i  
} _@ev(B  
} ; 3tA6r  
8%U+y0j6b  
PL%U  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: FI Io{ru  
[(F.x6z)  
  static holder _1; ?2E@)7  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 XSpX6fq  
d+\o>x|Y!Y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ApG_Gd.  
而不用手动写一个函数对象。 Vyf r>pgW1  
G  ZDyw9  
!Hr~B.f7  
&?#V*-;^  
四. 问题分析 HX7"w   
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 1\$xq9  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 W{*U#:Jx1  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。  wC}anq>>  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。  &)T5V  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 J)"2^?!&B  
l*e*jA_>:7  
五. 问题1:一致性 a[ 1^)=/DM  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| p?>(y  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 v8 I&~_b  
+ZQf$@+  
struct holder C-V,3}=*2  
  { AD_")_B|i  
  // (1^AzE%U+Z  
  template < typename T > B8:G1r5G/  
T &   operator ()( const T & r) const 8LB,8 *L^  
  { [U5[;BNRD  
  return (T & )r; zn@<>o8hU  
} SDwTGQ/0  
} ; !D!~4h)  
{P&{+`sov  
这样的话assignment也必须相应改动: Hbn%CdDk1  
A,Wwt [Qw  
template < typename Left, typename Right > 3X=9$xw_  
class assignment EZ:pcnL {  
  { HIsIW%B  
Left l; O3/][\  
Right r; Qz=F nR  
public : {p[{5k 0  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} sEkfmB2J/  
template < typename T2 > SR!EQ<  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } n?!XNXb  
} ; B52n'.  
EmNJ_xY  
同时,holder的operator=也需要改动: RtO3!dGT.  
|;sL*Vr  
template < typename T > IO3p&sJ/  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const b+Sq[  
  { M(8dKj1+  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); o@:${> jw  
} v3O+ ;4  
=1sGT;>  
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。 -:cBVu-m  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 P1C{G'cR  
(K xI*  
return l(rhs) = r; -w'  
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。 mv] .  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: niC ; WK  
3r^Ls[ey  
template < typename Tp > ~&HP }Q$#f  
class constant_t 2qd5iOhX+  
  { K|L&mL&8  
  const Tp t; vT@*o=I  
public : ;>hRj!  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} E$SYXe[,  
template < typename T > 2_T2?weD5  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Ig&H0S  
  { WbJ|]}hJ\  
  return t; pPL)!=o!  
} abMB-  
} ; @}; vl  
\ SCi\j/a(  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 >AK9F. _z  
下面就可以修改holder的operator=了 )j,Y(V$P  
de=){.7Y  
template < typename T > ^AhV1rBB  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ~:FF"T>  
  { xVxN @[  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); #q LsAw--Q  
} mrmm@?  
|\.:h":!0~  
同时也要修改assignment的operator() Me 5Xd|  
RN^<bt{_U  
template < typename T2 > K* R  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } -al\* XDz  
现在代码看起来就很一致了。 '+EtnWH s  
(aC~0 #4  
六. 问题2:链式操作 `D/<*e,#  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 W&~\@j]!D  
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。 =[JstiT?E  
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。 lXpbAW  
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。 n(uzqd  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct b~$8<\  
8k{KnH  
template < typename T > b:WA}x V  
struct result_1 k3(q!~a:.}  
  { QmgO00{  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; lA{JpH_Y8s  
} ; h;Hg/jv  
[KQ#b  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: MO^Q 8v  
X9 N4  
template < typename T > 3</W}]$)p  
struct   ref M ^ZEAZi  
  { p40;@gUug  
typedef T & reference; *@I/TX'\rY  
} ; 0tKVo]EK  
template < typename T > Q~R%|Q{&  
struct   ref < T &> tm1#Lh0  
  { vh"wXu  
typedef T & reference; 0Q7|2{  
} ; ?K\r-J!Y  
ZH)Jq^^RI  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ^HhV ?Iqg  
n\ 'PNB  
template < typename T > bL`># M_^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ;nq"jm  
  { bvW3[ V  
  return l(t) = r(t); Mfn^v:Q#  
} T)MX]T  
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@gjMuN  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 >,x&L[3  
'yo-`nNFD  
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 BT)PD9CN(  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: WA6reZ  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 P5KpFL`B  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 =AcK9?%5  
最后的布局是: qTrM*/m:]L  
                Add 8-_atL  
              /   \ .],:pL9d  
            Divide   5 *Sg6VGP  
            /   \ ){LU>MW{&  
          _1     3 HvR5-?qQ  
似乎一切都解决了?不。 XuoyB{U  
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。 ;V?3Hwl  
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。 2FN E ;y(  
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: $D='NzE/  
*ESi~7;#  
template < typename Right > ]GT+UX  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const >*/:"!u  
Right & rt) const }Ug$d>\  
  { +~>cAWZq_  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); G#Kw6  
} 1Ep7CV-n}  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 I5*<J n  
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。 m\oxS;fxWi  
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。 ;m=k FZ?  
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。 e45)t}'  
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。 "8p<NsU   
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? >Hu3Guik]  
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: B)*1[Jf{4  
:9DyABK=Cv  
template < class Action > \JC_"gqt  
class picker : public Action ?bH`  
  { Mp QsM-iW  
public : Dz,|sHCmk  
picker( const Action & act) : Action(act) {} j0^1BVcj  
  // all the operator overloaded ZkWMo= vL  
} ; [b+B"f6  
0Bt>JbGs4  
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。 eiCmd =O7  
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: $O&N  
9?q ^yy  
template < typename Right > nA(5p?D+YB  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Y <`X$  
  { ~g9~D}48k'  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 4k9$' k  
} p"7]zq]'  
O=vD6@QI  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 6i;q=N$'  
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。 Zt& 7p  
LSR0yCU  
template < typename T >   struct picker_maker i=R%MH+  
  { K8/jfm  
typedef picker < constant_t < T >   > result; E9b>wP  
} ; 1+"d-`'Z2O  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Q,M,^_  
  { r0wAh/J|  
typedef picker < T > result; d;,Jf*x\  
} ; B8unF=u  
0dIGX |e  
下面总的结构就有了: .F'Cb)Z  
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。 Aj]/A  
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。 Lf:#koaC  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 guVuO  
至此链式操作完美实现。 ,k1ns?i9KH  
p-m\0tQ  
iMv):1p>8  
七. 问题3 D^xg2D  
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。 P1z:L  
M+M  ;@3  
template < typename T1, typename T2 > 37biRXqLH  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const aTfc>A;  
  { .:XXc  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ~1XC5.*-  
} nI4oQE  
z0x^HDAeC  
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: ^?_MIS`4N  
h@]{j_$u  
template < typename T1, typename T2 > CfO{KiM(2  
struct result_2 P'SGt  
  { -aLM*nIoe  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; fu{v(^  
} ; vM-kk:n7f  
y<*\D_J  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? A8QUfg@uK~  
这个差事就留给了holder自己。 k.})3~F-  
    nltOX@P-  
U\W$^r,  
template < int Order > 1cx%+-  
class holder; TD-B\ @_  
template <> P)LQ=b}V#;  
class holder < 1 > ;pS+S0U   
  { ?&!!(dWFH  
public : ++UxzUd  
template < typename T > |z8_]o+|r1  
  struct result_1 H]*B5Jv~  
  { oGyoU#z#  
  typedef T & result; 4`'Rm/)  
} ; dKP| TRd  
template < typename T1, typename T2 > 4uH} SG[  
  struct result_2 RameaFX8  
  { Unansk  
  typedef T1 & result; $m-C6xC/  
} ; C8i4z  
template < typename T > \),zDO+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const V)4?y9xZv  
  { [vz2< genn  
  return (T & )r; e A3 NyL  
} Sj:c {jyJd  
template < typename T1, typename T2 > GY5JPl  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const xOr"3;^  
  { O>I%O^  
  return (T1 & )r1; +3M1^:  
} ?v-!`J>EF#  
} ; 1FG"Ak}D  
 $C,` ^n'  
template <> t'yh&44_  
class holder < 2 > 7*%}=.  
  { _{ 2`sL)  
public : kyZZ0  
template < typename T > |MN2v[y  
  struct result_1 qG2P?DR  
  { e|>@ >F]K  
  typedef T & result; fh66Gn,  
} ; 4#t=%}  
template < typename T1, typename T2 > AFeFH.G6Jr  
  struct result_2 o.Bbb=*rZ  
  { D(&Zq7]n  
  typedef T2 & result; t8;nP[`  
} ; rWqr-"0S.  
template < typename T > Z#l6BXK  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const .Iz JJp  
  { (LMT'   
  return (T & )r; 4N1)+ W8k*  
} =EH/~NGk  
template < typename T1, typename T2 > a[,p1}!_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const l)~$/#k  
  { h#dfhcU>  
  return (T2 & )r2; 5Vdy:l  
} 3[?;s}61  
} ; O2f-{jnTz,  
}jP/XO1f  
GuaF B[4  
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> >。 w_;$ahsu~  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Lo Y*,Aa&  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: (=Oo=8\  
.]a`-Ofn  
return l(i, j) = r(i, j); m?1r@!/y  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) +bR|;b(v  
1.<gC  
  return ( int & )i; D{q r N6g#  
  return ( int & )j; Z N&9qw*  
最后执行i = j; \IEuu^  
可见,参数被正确的选择了。 C1qlB8(Wh>  
RE-y5.kE^  
K|Xe)  
-s7!:MB%g  
U-$nwji  
八. 中期总结 #;+SAoN  
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: !w0=&/Y{R  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 U7e2NES  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 'Q=(1a11  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor b/\l\\$-  
3<[q>7X  
bj_/  
Z.rhM[*+0C  
>z% WW&Z'  
~BE=z:  
九. 简化 :~ &#9  
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。  tO D}&  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 fQ -IM/z  
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: *+00  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 oMYZ^b^  
  +-*/&|^等 ixoN#'y<"  
2. 返回引用。 7{k?" NF  
  =,各种复合赋值等 SL\15`[{  
3. 返回固定类型。 fP8bWZ{  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) C*1 1?B[  
4. 原样返回。 '$ z@40u  
  operator, i[z#5;x+<  
5. 返回解引用的类型。 U'Y,T$Q  
  operator*(单目) ttt4h  
6. 返回地址。 /)dyAX(  
  operator&(单目) G_WHW(8   
7. 下表访问返回类型。 W@%g_V}C*  
  operator[] o3NB3@uj<  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 nU6UjC|3  
  operator<<和operator>> 8%a ^j\L  
zyt >(A1  
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。 ?iamo.0zN  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 7 <K=G2_:  
9%0^fhrJ  
template < typename Left > KFaYn  
struct value_return |@f\[v9`  
  { ICc:k%wE7  
template < typename T > rZ.z!10  
  struct result_1 9Sa6v?sRor  
  { *D`$oK,U  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 7xO~v23oe  
} ; )YZx]6\l)  
^ ]+vtk  
template < typename T1, typename T2 > wS >S\,LV  
  struct result_2 [L ' >  
  { 6JR FYgI  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ivt ~ S  
} ; v_pFI8Cz)  
} ; 0xaK"\Q   
[l7n "gJ~  
+Z=y/wY  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait f|3LeOyz  
~0}d=d5g  
下面我们来剥离functor中的operator() ^7t1'A8e<  
首先operator里面的代码全是下面的形式: */|<5X;xIA  
YOA)paq+  
return l(t) op r(t) ?V(+Cc  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 6!;D],,"#.  
return op l(t) k\g:uIsv$  
return op l(t1, t2) vWL| vR  
return l(t) op ZG~d<kM&8s  
return l(t1, t2) op 9ESV[  
return l(t)[r(t)] .&8a ;Q?c  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] $ERiBALN:  
|8)\8b|VuC  
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: IP)%y%ycw  
单目: return f(l(t), r(t)); I%B\Wy/j^  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); UA*Kuad  
双目: return f(l(t)); ep*8*GmP  
return f(l(t1, t2)); FMWM:  
下面就是f的实现,以operator/为例 Fr(;C>  
PR,8c  
struct meta_divide VtGZB3  
  { _?eT[!oO8  
template < typename T1, typename T2 > aB`jFp-  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) T#[#w*w/  
  { R D?52\  
  return t1 / t2;  NfmHa  
} /bo`@ !-#  
} ; mrr -jo  
mMO]l(a&  
这个工作可以让宏来做: FchO 6O  
$e{}SQ;fW  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 2lqy<o  
template < typename T1, typename T2 > \ ),^pi?  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; b&AeIU}&  
以后可以直接用 .Sv/0&O  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) @18}'k  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 l 3 jlKB  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ,3!4 D^  
o,@ (]e~  
Q-1 Xgw!  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 aY6F4,7/B  
%7?Z|'\  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 8`90a\t'Z  
class unary_op : public Rettype &VG  
  { iqN?'8  
    Left l; ^ohIJcI-  
public : ksUF(lYk  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Q^* 3 3  
.>LJ(Sx9b  
template < typename T > Z'|k M!  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const dfZ`M^NU  
      { s .+`"rK  
      return FuncType::execute(l(t)); o%0To{MAF-  
    } iO2jT+i  
wrsr U  
    template < typename T1, typename T2 > JC;&]S.  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  _~S[  
      { %joU}G;"  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); JU)k+:\a  
    } z*9 ke  
} ; JY~CMR5#.O  
s#(%u t  
oY7jj=z#T  
同样还可以申明一个binary_op Iv*u#]{t  
wzBI<0]z  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > QGE0pWL-a  
class binary_op : public Rettype 8# x7q>?  
  { Iyb_5 UmpF  
    Left l; tJ&tNSjTi  
Right r; qVjMflVoay  
public : h 9}x6t,  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Y%>u.HzL  
S,Tc\}  
template < typename T > Aq\K N.  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ch:EL-L  
      { nlaW$b{=  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); P]armg%  
    } b[:{\ !I  
_KkP{g,Y  
    template < typename T1, typename T2 > xV=Tmu6l  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Mz\l C)\B  
      { ,_Kr}RH  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); <y&&{*KW8m  
    } %E"Z &_3{  
} ; ;|:R*(2   
*%E\mu,,c  
c]/S<w<  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 xErb11  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 0sTR`Xk  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) qdxaP% p2  
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。 2u+!7D!w$  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Wrh$`JC  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ?0?3yD-!9  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 [1O{yPV3s  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) X; 6=WqJj  
下面是修改过的unary_op ,i8%qm8  
B&6lG!K'?  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > | 68k9rq  
class unary_op 7!\zo mx  
  { |=MhI5gsx  
Left l; vo%"(!  
  IDL0!cF  
public : ml /S|`Drk  
Yy6$q\@rV  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ?Ygd|a5  
 Lw%_xRn)  
template < typename T > [^^Pl:+  
  struct result_1 vu#ZLq  
  { TPak,h(1  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ww #kc!'  
} ; 6CSoQ|c{  
0%4OmLBT  
template < typename T1, typename T2 > %%zlqd"0  
  struct result_2 e[0"x. gu  
  { `csZ*$7  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ga(k2Q;y  
} ; *ZxurbX#  
}r!hm?e  
template < typename T1, typename T2 > 3dSC`K  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _uXb>V*8  
  { J_.cC  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); bdG@%K',  
} iq[IZdza  
xc\zRsY`  
template < typename T > d325Cw?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vm'ZA7f6  
  { CPMGsW^  
  return OpClass::execute(lt(t)); '4Fwh]Ee  
} (z?j{J  
-'SA &[7dP  
} ; #qpP37G  
To5hVL<Ex"  
Z*Gf`d:  
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 z?( b|v  
好啦,现在才真正完美了。 x0:BxRx*  
现在在picker里面就可以这么添加了: I~&9c/&  
 ?r@^9  
template < typename Right > -6~.;M 5  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const i];P!Gm  
  { @BF1X.4-+  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); KROD(  
} #<ST.f@*  
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。 C/'w  
44|tCB`  
 >]~|Nf/i  
&I[` .:NJ  
$/B~bJC  
十. bind l;L_A@B<  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 Pg{1'-  
先来分析一下一段例子 .T3 m%n  
X 8R`C0   
Lj9RF<39g  
int foo( int x, int y) { return x - y;} t(9q 6x3|e  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 "H<us?r{  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 k)|.<  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ;i'[c`  
我们来写个简单的。 Z7RBJK7|.  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: :GO"bsjL  
对于函数对象类的版本: LO>42o?/i  
WmN( (  
template < typename Func > l{>j8Ln  
struct functor_trait r[H8;&EL  
  { @NqwJ.%g  
typedef typename Func::result_type result_type; BP0:<vK{  
} ; W)/^*, Q7  
对于无参数函数的版本: +yHz7^6-5  
d]" 4aS  
template < typename Ret > 0GXY2+p}S  
struct functor_trait < Ret ( * )() > .V?[<}OJn  
  { VqpC@C$  
typedef Ret result_type; )1KyUQ\e  
} ; qq]Iy=  
对于单参数函数的版本: X<P <-e9  
y!.jpF'uI  
template < typename Ret, typename V1 > RZ xwr  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > =R|XFZ,  
  { Y`Io}h G$  
typedef Ret result_type; vIbM@Y4 '?  
} ; ,3y9yJQa*#  
对于双参数函数的版本: Z>Mv$F"p:  
cgSN:$p(R  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > <7`zc7c]#  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Fu tS  
  { Mjy:k|aY"  
typedef Ret result_type; a4=(z72xe  
} ; S!.&#sc  
等等。。。 I4{xQI  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Cul=,;pkB  
q*3keB;X  
template < typename Func > wz*iwd-  
struct func_return (Y@T5-!D  
  { $?G@ijk,  
template < typename T > |f#hGk6  
  struct result_1 pX?3inQP%(  
  { v/.'st2%  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; f,KB BBbG  
} ; cN8Fn4gq  
'in%Gii  
template < typename T1, typename T2 > v#d\YV{I  
  struct result_2 %gh#gH   
  { N}K [Q=  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; IrqM_OjC  
} ; oDz|%N2s|  
} ; E)gD"^rex  
R=lw}jH[Z  
;*M@LP{*L  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 "J1A9|  
?<TJ}("/  
template < typename Func, typename aPicker > ExS5RV@v'  
class binder_1 !S#3mT-  
  { 4JAz{aw'b  
Func fn; v{VF>qE P  
aPicker pk; og5VB  
public : )hXTgUZa  
Gl1XRNy C  
template < typename T > *;Mi/^pzK  
  struct result_1 |'nQvn:{  
  { VAz4@r7hkq  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ApXf<MAy  
} ; 'z(Y9%+a  
f +{=##'0  
template < typename T1, typename T2 > <gkE,e9  
  struct result_2 alaL/p{O  
  { Yi*F;V   
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; &>,;ye>A  
} ; K8;SE !  
Z~~6y6p  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 3R+% C*7  
b0{i +R  
template < typename T >  ?<EzILM  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A'DFY {  
  { ~oa}gJl:}-  
  return fn(pk(t)); -WlYHW  
} c$Kc,`2m7  
template < typename T1, typename T2 > :o>=^N  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E EDFyZ  
  { N3n]  
  return fn(pk(t1, t2)); Q[biy{(b8  
} )4L2&e`k)(  
} ; ^ ` y7JXI:  
CUu Owx6%  
4 XjwU`  
一目了然不是么? wtTy(j,9  
最后实现bind .h-mFcjy  
d m8t ~38  
iBSM \ n  
template < typename Func, typename aPicker > im2mA8OH  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) .N X9A b  
  { G% tlV&In  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); $[>{s9E  
} .Vbd-jr'M  
MA`nFkVK  
2个以上参数的bind可以同理实现。 >GGM76vB=,  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 PR%)3  
%Jt35j@Ee  
十一. phoenix >Ku4Il+36  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ba|xf@=&  
"lh4Vg\7n  
for_each(v.begin(), v.end(), |g&V? lI  
( }?s-$@$R  
do_ 41X`.  
[ Nn LK!Q  
  cout << _1 <<   " , " 5whW>T  
] 4YfM.~ 6  
.while_( -- _1), 8z`ZHn3=  
cout << var( " \n " ) >3!~U.AA'x  
) {rc3`<%  
); )p\`H;7*V4  
w2 Y%yjCV  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: a !VWWUTm?  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor "iSY;y o  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 9\Jc7[b  
那么我们就照着这个思路来实现吧: MB)<@.A0  
J&A1]T4d  
RE>Q5#|c  
template < typename Cond, typename Actor > ;'S,JGpvT  
class do_while Fv^zSoi2  
  { 1>Sfv|ZP,  
Cond cd; 2;v:Z^&  
Actor act; <:9 ts@B  
public : /e2zH  
template < typename T > }yT/UlU  
  struct result_1 50_[hC&C)  
  { [G}dPXD  
  typedef int result_type; wn[)/*(,$(  
} ; L$PbC!1  
`+,?%W)  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ;fNCbyg4 I  
$s7U |F,I  
template < typename T > >Scyc-n  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0AO^d[v  
  { /8l-@P. o  
  do +=($mcw#[  
    { "'v+*H 3  
  act(t); s<YN*~  
  } Lf9hOMHx  
  while (cd(t)); Ey=2 zo^F  
  return   0 ; f;'*((  
} *u+DAg'&  
} ; |Hf|N$  
lh;fqn`  
K#OL/2^ 5  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). cEL:5*cAU}  
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。 $Tbsre\MJ  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 x#0?$}f<  
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。 BE0l2[i?  
下面就是产生这个functor的类: 0F)v9EK(W4  
c,1  G+.  
}; '@'   
template < typename Actor > DtANb^  
class do_while_actor !<];N0nt#  
  { $FPq8$V  
Actor act; (.#nl}fA  
public : X_78;T)uA  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} J 1w[gf]J  
g  *,O  
template < typename Cond > #L.,aTA<  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; sa.H,<;  
} ; VP1hocW  
F6U#EvL  
 ] 2 `%i5  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Qz@_"wm[  
最后,是那个do_ KYiJXE[Q-  
EDnNS  
z6`0Uv~  
class do_while_invoker -E}X`?WhD  
  {  /b=C  
public : ;^N lq3N  
template < typename Actor > #da{3>z:  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 9 dNB _  
  { ,b5'<3\  
  return do_while_actor < Actor > (act); e=&~6bs1U  
} ~xqiasE#K  
} do_; &PJ;B)b  
!.UE}^TV  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? $`lWW6>P  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 W`x.qumN  
最后来说说怎么处理break和continue ,7wYa&  
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。 xKu#O H  
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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