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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda jf)cDj2  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ';R]`vWFe  
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, JSUD$|RiJ  
b%l H=u  
!Q\*a-C  
(BY 0b%^  
  class filler !/G}vu  
  { V7WL Gy.,  
public : M6wH$!zRa  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ,$`} Rf<  
} ; t?9J'.p  
?)9L($VVD  
+2MF#{ tS  
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: EMnz;/dMt  
dNR /|  
G@P;#l`(D  
nc1~5eo  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); <VZ43I  
0[UI'2  
n[>hJ6  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 zU1D@  
A.*e8a/6X  
Rxdj}xy  
g=mKTk   
二. 战前分析 4}C \N  
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。 L9)gN.#  
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 y],op G6  
"6C a{n1hk  
q:kGJ xfaW  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 5& %M L  
  /* --------------------------------------------- */ d5-Q}D,P  
vector < int *> vp( 10 ); PxYK)n9&  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); h GA2.{  
/* --------------------------------------------- */ G^{~'TZv%  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); "d<uc j  
/* --------------------------------------------- */ 6"iNh)  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); #pZeGI|'J  
  /* --------------------------------------------- */ _1)n_P4  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); A@o7  
/* --------------------------------------------- */ .4]XR/I$  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); A$p&<#  
z#G\D5yX[*  
~ AD>@;8fG  
Y nnK]N;\x  
看了之后,我们可以思考一些问题: ;40Z/#FI  
1._1, _2是什么? f\5w@nX  
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。 2<*"@Vj  
2._1 = 1是在做什么? od#Lad@p  
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。 :.=:N%3[  
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。 y9mV6.r  
@~vg=(ic(  
2{RRaUoRb  
三. 动工 ([<{RjPb  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: W?SAa7+  
&'`C#-e@  
iZk4KX  
X8v)yDtw  
template < typename T > a5Vlfx  
class assignment {;Hg1=cm  
  { y# \"yykB  
T value; $m ;p@#n  
public : l`~$cK!  
assignment( const T & v) : value(v) {} t>quY$}4  
template < typename T2 > .oM- A\!  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Tp@Yn  
} ; Q1Qw45$  
(,sz.  
V}TPt6C2  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Ur 1k3  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ^jL44? W}l  
m\*ca3$  
ts&\JbL  
?1g`'q@T%  
  class holder o#"yFP1  
  { q=e;P;u  
public : w*"Ii%iA<  
template < typename T > oeKl\cgFx  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const S7J.(; 82  
  { o[wiQ9Tl  
  return assignment < T > (t); xN$V(ZX4  
} 1\Bh-tzB  
} ; {{gd}g  
Z*P/ubV'  
~tTa[_a!  
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: A' ![*O  
qPi $kecx  
  static holder _1; >=rniHs=?7  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ~YNzSkz  
;s~xS*(C  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); pqvl,G5  
而不用手动写一个函数对象。 tag)IWAiE  
!p ~.Y+  
M`#g>~bI#R  
kL s{B  
四. 问题分析 %iPIgma  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 sMAH;'`!Eu  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 StR)O))I  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 T__@hfT  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 {|%^'lS  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 P{s1NorKDh  
PRYm1Y  
五. 问题1:一致性 Gyy4)dP  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ^4JK4+!Zfq  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 P5dD&  
aA*h*  
struct holder XmO]^ `  
  { ,F!-17_vt  
  // )jwovS?V  
  template < typename T > f7 ew<c\  
T &   operator ()( const T & r) const 'M?pg$ta_V  
  { U4a8z<l$  
  return (T & )r; FME,W&_d  
} L#D)[v"  
} ; =.J>'9Q  
-q)|I|y*7  
这样的话assignment也必须相应改动: U3aM^  
j^Qk\(^#IV  
template < typename Left, typename Right > /Re67cMQ*  
class assignment \4G9 fR4  
  { u6E ze4u  
Left l; R))4J  
Right r; ~yngH0S$[b  
public : Zq: }SU  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} W }Ll)7(|T  
template < typename T2 > [N*S5^>1  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; }  OvC@E]/+  
} ; $rjm MSxi  
bQ?Vh@j(M  
同时,holder的operator=也需要改动: m-[xrVV  
6 P9#6mZ  
template < typename T > [$>@f{:  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ,DW q  
  { Rc@lGq9  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); \ z*<^ONq  
} 0jXDjk5'<  
qbD_  
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。 H93ug1,  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 N1>M<N03  
z {NK(oW  
return l(rhs) = r; ca,JQrm  
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。 -)"\?+T  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: SoCN.J30  
Efd@\m:~>  
template < typename Tp > I?q- :9:  
class constant_t E-9>lb  
  { q?w%%.9]X  
  const Tp t; Jn&u u  
public : I#F, Mb>:  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Q &&=:97d  
template < typename T > Zic:d-Q47  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const {poTA+i  
  { m,4'@jg0  
  return t; uW(Ngcpr  
} C3<_0eI  
} ; s }^W2  
! OVi\v 'm  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 tnX W7ej^  
下面就可以修改holder的operator=了 tuo'Uk)  
:K \IS`  
template < typename T > \u/=?b  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const N>j*{]OY+{  
  { <qoPBm])  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); c!$~_?]  
} Q."rE"}<  
FGo)] U  
同时也要修改assignment的operator() grd fR`3  
?a?] LIE8  
template < typename T2 > 0KZsWlD:L  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } s BuXw a  
现在代码看起来就很一致了。 z.t,qi$;{U  
.p~.S&)  
六. 问题2:链式操作 X-"0Zc  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 -zH-9N*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。 TU| 0I  
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。 Pj^Ccd'>=  
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。 > LU !Z  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct xLbF9ASim  
CS xB)-  
template < typename T > MA mjoH  
struct result_1 V2 }.X+u&<  
  { ;[,#VtD  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 2ZxZ2?.uJ  
} ; DY87NS*HF  
B an" H~  
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: NA$ODK -  
<U /r U9O  
template < typename T > rqM_#[Y?  
struct   ref ${U H!n{  
  { k~1{|HxrE  
typedef T & reference; )B^T7{  
} ; K!G/iz9SB  
template < typename T > #/K71Y  
struct   ref < T &> xAf?E%_pi  
  { K+U0YMRmz  
typedef T & reference; {RH)&k&%  
} ; ;sSRv9Xb  
\D! I"mr  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: g+k yvI7o  
Ys%d  
template < typename T > x1`Jlzrp,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Wc/B_F?2  
  { Dd,]Y}P  
  return l(t) = r(t); [4}U*\/>C  
} *_uGzGB&G  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 `$VnB  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 #fF';Y7  
hTAZGV(  
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 A6F/w  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: wo) lkovd  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ,Ct1)%   
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 U$IB_a2  
最后的布局是: i~*#z&4A+  
                Add z0tm3ovp  
              /   \ {,o 0N\(  
            Divide   5 Kx,<-]4  
            /   \ X4v0>c  
          _1     3 OWHHN<  
似乎一切都解决了?不。 UZW)%  
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。 14Jkr)N  
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。 l9$"zEC  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: [Kanj/  
oSs~*mf  
template < typename Right > !o`h*G-x  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const `c_Wk] i  
Right & rt) const {X&H  
  { ,-Yl%R.W=  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); O ;B[ZMV  
} }xy[ &-dh  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 6.QzT(  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 .u9,w  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 0qo :M3  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 D +9l$**a  
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。 *f+DV[DF  
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? <a%RKjQvT  
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: {cAGOxwd  
8<X; 8R  
template < class Action > k iY1  
class picker : public Action glRHn?p  
  { kCU (Hi`Q  
public : :.f m LL  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 6t`cY  
  // all the operator overloaded /:aY)0F0<&  
} ;  r(c8P6_  
A]s|"Pav,  
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。 ^9?IS<N0]  
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: p#AQXIF0  
kR;Hb3hb  
template < typename Right > QpMi+q Y  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 5*Y(%I<  
  { ,CQg6- [  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); - |&&lxrwh  
} B["C~aF  
2G BE=T  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > .OSFLY#[?  
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。 IX 2 dic'  
=$Sd2UD  
template < typename T >   struct picker_maker Q)\4  .d  
  { p6W|4_a?  
typedef picker < constant_t < T >   > result; lH 1gWe  
} ; J0 x)NnWJ  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Meo. V|1  
  { /~;om\7r  
typedef picker < T > result; D1 f}g  
} ; w|8T6W|w  
jB%aHUF;  
下面总的结构就有了: - 1tiy.^$F  
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。 mvt%3zCB!  
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。 v,A8Mk2s#  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 PFPZ]XI%F  
至此链式操作完美实现。 J`d;I#R%c  
._US8  
% (x9~"  
七. 问题3 YS+|n%?  
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。 zqa7!ky  
FWDAG$K@0  
template < typename T1, typename T2 > v<t r1cUT  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jkfc=O6^  
  { RD0=\!w*5  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 8(""ui 8  
} pt=H?{06  
QL`Hb p  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: q jmlwVw  
*VgiJ  
template < typename T1, typename T2 > N)^` 15w  
struct result_2 {E$smX  
  { 6k*,Yei  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Ni-@El99  
} ; g.T:72"  
swLrp 74  
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? 8XdgtYm  
这个差事就留给了holder自己。 S!+}\*  
    8a3h)R  
E8] kd  
template < int Order > k?;B1D8-n  
class holder; g! DJ W  
template <> YzVhNJWpw  
class holder < 1 > ![j?/376  
  { IcP\#zhEv  
public : nb_$g@ 03  
template < typename T > VQwF9Iq]`  
  struct result_1 Z=j6c"  
  { o3=pxU*  
  typedef T & result; ~"nF$DB  
} ; 5V@c~1\  
template < typename T1, typename T2 > 'j(F=9)  
  struct result_2 'Uu!K!  
  { )4e?-?bK!  
  typedef T1 & result; AS'%Md&I  
} ; aGq1 YOD[$  
template < typename T > q1?}G5a ?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const :B  9>  
  { p;n"zr8U  
  return (T & )r; 2v?fbrC5c  
}  {Bw  
template < typename T1, typename T2 > (rm*KD"]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const M2lvD&  
  { G[$g-NU+  
  return (T1 & )r1; omzG/)M:O  
} K2 6`wt  
} ; Zi= /w  
y$[:Kh,  
template <> ;9$71E  
class holder < 2 >  HvzXAd  
  {  jH>`:  
public : ^Fpc8D,  
template < typename T > Bht!+  
  struct result_1 WJj5dqatV  
  { R,dbq4xkl  
  typedef T & result; o&ETs)n|  
} ; +^|_vq^XR  
template < typename T1, typename T2 > Lv UQ&NmY  
  struct result_2 IRyZ0$r:e\  
  { h5<eU;Rw+  
  typedef T2 & result; a&RH_LjM  
} ; )9i$ 1"a(  
template < typename T > MUn(ZnQy|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const |ya.c\}q  
  { ohna1a^  
  return (T & )r; qsWy <yL+  
} SNtk1pG>  
template < typename T1, typename T2 > <NWq0 3:&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ZXl_cq2r  
  { Hg5 :>?Lw@  
  return (T2 & )r2; `3:Q.A_?  
} a'Yi^;2+\  
} ; Q@KCODi  
55Ya(E  
?k dan  
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> >。 <.".,Na(J0  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: i93 6+[  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: V:h7}T95  
O',Vce$  
return l(i, j) = r(i, j); L yH1tF  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) !|Wf mU  
;2P  
  return ( int & )i; }`.d4mm  
  return ( int & )j; &EmG\vfE  
最后执行i = j; {B-*w%}HU  
可见,参数被正确的选择了。 IGNU_w4j  
)$ M2+_c  
LhRd0  
Swr4De_5  
QQJf;p7  
八. 中期总结 -}3nIk<N  
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: Vh{(*p  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Z@(KZ|  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 nF B]#LLv  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor MX iQWg$  
dTjDVq&Hz  
9y&bKB2,  
J6Vx7  
s'|t2`K("  
!<24Cy  
九. 简化 X|-[i hp;  
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。 RqX^$C8M  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 F3hG8YX  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: E!_3?:[S_  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 dci<Rz`h  
  +-*/&|^等 5th?m>  
2. 返回引用。 [ ou$*  
  =,各种复合赋值等 y @S_CB 47  
3. 返回固定类型。 iX[g  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) MU%7'J :_  
4. 原样返回。 v7 n@CWnN  
  operator, F1A40h7R$Y  
5. 返回解引用的类型。 1ktxG1"1  
  operator*(单目) $<AaeyR!N  
6. 返回地址。 V';l H2  
  operator&(单目) d6W\ \6V  
7. 下表访问返回类型。 P ^ 4 @  
  operator[] C;j& Vbf  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 stUUez>  
  operator<<和operator>> &d0sv5&s  
4jt(tZS  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 mRa\ wEg%  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 0<O()NMv  
hHHQmK<r  
template < typename Left > axpZ`BUc  
struct value_return )+R n[MMp  
  { |c^?tR<  
template < typename T > f ,4erTBH  
  struct result_1 . P+Qu   
  { MqJ5|C.q  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; t1]/Bw`j/  
} ; Vd(n2JMtG  
\ 'Va(}v  
template < typename T1, typename T2 > 9z..LD(  
  struct result_2 ES?*w@x  
  { ?w+ V:D  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; _OC@J*4.  
} ; BlQ X$s]  
} ; ^Kg n:l  
fjOq@thD  
}opw_h+/F  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 1X&.po  
BM`6<Z"3q  
下面我们来剥离functor中的operator() 5dB62dqN  
首先operator里面的代码全是下面的形式: P#7=h:.522  
*mVg_Kl  
return l(t) op r(t) H>A6VDu  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) #=={h?UDT  
return op l(t) Z`u$#<ukX  
return op l(t1, t2) xP!QV~$>  
return l(t) op r *]pL<  
return l(t1, t2) op eIfQ TV  
return l(t)[r(t)] U8AH,?]#  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] QeG9CS)E}j  
|?s sHW  
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: HC/z3b;  
单目: return f(l(t), r(t)); !3Pbu=(cte  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); !Av9 ?Q:  
双目: return f(l(t)); U(9_&sL  
return f(l(t1, t2)); ^:]$m;v]  
下面就是f的实现,以operator/为例 6tndC o;`  
,|B-Nq  
struct meta_divide EG;E !0  
  {  RQb}t,  
template < typename T1, typename T2 > @1Q-.54a  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Pal=I)  
  { OU"%,&J  
  return t1 / t2; fj)) Hnt(|  
} i5t6$|u:&m  
} ; f+Sb> $  
-~|{q)!F  
这个工作可以让宏来做: c#sHnpP  
=jJEl=*S  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ C!*.jvhT  
template < typename T1, typename T2 > \ \1Xk[%  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; !~Uj 'w  
以后可以直接用 AoeRoqg&#  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 3_~iq>l  
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 > :IWRc2  
(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。。。) c&!mKMrk  
acR|X@ \3  
#F.jf2h@  
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 ;,C]WZ.w  
R2gV(L(!!  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > PmRvjSIG  
class unary_op : public Rettype J+J,W5t^  
  { #uw&u6*\q  
    Left l; *L$2M?xkY  
public : Zn'tNt/  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} uI)twry]@  
jb -kg</A  
template < typename T > 67YC;J]n=z  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const o^\Pt<~W  
      { 0(D^NtB7  
      return FuncType::execute(l(t)); /v8Q17O?e  
    } IB/3=4n^|  
*iE tXv  
    template < typename T1, typename T2 > K"H\gmV_ g  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ) ;\c{QF  
      { AQlB_ @ b  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); &(rWl`eTY`  
    } i(^U<DW$  
} ; ]~KLdgru_  
6 :] N%  
l9Ir@.m  
同样还可以申明一个binary_op @#)` -]g  
"y,YC M`  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Xq*^6*E-}  
class binary_op : public Rettype o@Oz a  
  { o)AwM"  
    Left l; ]R#:Bq!F  
Right r; ~ELMLwn.  
public : qW0:q.   
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} sQvRupYRO  
:oP LluW*  
template < typename T > :TH cI;PG8  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tcuwGs>_  
      { U]iI8c  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); QO/0VB42  
    } ?m |}}a  
GQqGrUQ*}  
    template < typename T1, typename T2 > 6lSz/V;  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const G^~[|a 4`  
      { Xv8-<Ks  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); L>1hiD&  
    } Y$ ys4X  
} ; *?rWS"B  
=|S%Rzsk  
&riGzU]  
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 }}JMwT  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 =?<WCR C*  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)  `Vb  
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。 ]:<! (  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! h[ DNhR  
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{k P9 4  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 <v:VA!]  
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) ?Z7`TnG$uf  
下面是修改过的unary_op  `Y#At3{  
9-KhJq%  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > C82_ )@96  
class unary_op g* q#VmE  
  { ,,'jyqD  
Left l; jFj11w1FrA  
  UN]gn>~j  
public : b(H{i}{]  
#z*,CU#S9d  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 9%/hoA)  
]gk1q{Ql<  
template < typename T > iC gZ3M]  
  struct result_1 yB b%#GW  
  { : \+xXb{  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 3S0.sU~_U  
} ; 5)k8(kH  
uN|A}/hr]  
template < typename T1, typename T2 > `g)}jo`W  
  struct result_2 Bt+^H6cb  
  { $)i`!7`4=  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; c/;;zc  
} ; oL<#9)+2*  
@I _cwUO  
template < typename T1, typename T2 > I{Zb/}k-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const RLmOg{L  
  { WE<?y_0y&  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); N9e'jM>Oos  
} !#tVQ2O  
&`"DG$N(  
template < typename T > $*yYmF  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *]6g-E?:@  
  { D'"  T'@  
  return OpClass::execute(lt(t)); BuJo W@)  
} NB-dlv1  
oxwbq=a6yV  
} ; [2%[~&4  
vl"w,@V7  
Hq3|>OqC2Q  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug K$CC ~,D  
好啦,现在才真正完美了。 zC?' Qiuh*  
现在在picker里面就可以这么添加了: @,vmX z  
Wv;0PhF  
template < typename Right > sZ.<:mu[  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const (m~>W"x/  
  { = tv70d'  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 4"d,=P.{  
} 7=G 2sOC  
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。 M&Uy42,MR  
/x<g$!`X  
mxa~JAlN_  
NVyBEAoh  
w_9^YO! !  
十. bind JzyCeM =  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ,UNb#=it  
先来分析一下一段例子 ZoW1Cc&p  
6EqA Y`y  
TBj2(Z  
int foo( int x, int y) { return x - y;} X8Z?G,[H  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 t*{L[c9.Uq  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 U( YAI%O  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 +&GV-z~o  
我们来写个简单的。 #NS|9jW  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 6x+ujUBkK  
对于函数对象类的版本: =~D? K9o  
iSW2I~PD  
template < typename Func > d t/AAk6  
struct functor_trait '\:4Ijp<"  
  { ({f}Z-%  
typedef typename Func::result_type result_type; !`69.v  
} ; 9:j?Jvw$  
对于无参数函数的版本: Z%t_1t  
6FUW^dt  
template < typename Ret > YEL0h0gn  
struct functor_trait < Ret ( * )() > })g<I+]Hf9  
  { ]33!obM  
typedef Ret result_type; 5{ c;I<0  
} ; %xt9k9=vZ  
对于单参数函数的版本: LUOjaX  
Z}W{ iD{  
template < typename Ret, typename V1 > Ln"wj O ,  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > du65=w4E!  
  { ClG%zE&i  
typedef Ret result_type; 2qMiX|Y  
} ; wQ_4_W  
对于双参数函数的版本: ~#_~DqbMZ5  
q+g,?;Yx  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > b--=GY))F  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ~Y 6'sM|  
  { O<u=Vz3c~0  
typedef Ret result_type; S{c/3k~  
} ; d&AG~,&d|  
等等。。。 bJ d| mm/v  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy =i/Df ?  
<Ap_#  
template < typename Func > X! d-"[  
struct func_return Gh;\"Qx  
  { l;?:}\sI=  
template < typename T > pUIN`ya[[  
  struct result_1 Q(|@&83].  
  { A8{jEJ=)P  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; yD\q4G  
} ; 1w,_D.1'  
c<lp<{;  
template < typename T1, typename T2 > RS5<] dy  
  struct result_2 f:o.[4p2  
  { ~_THvx1  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; M2$/x`\-~  
} ; u$ts>Q;5  
} ; aLk3Yg@X  
b<h((]Q>^  
4:/]Y=)x  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 V!}I$JiJ  
Y}~sTuWU  
template < typename Func, typename aPicker > >xWS>  
class binder_1 -@v^. @[Z&  
  { iZGbNN  
Func fn; u 3WU0Z`  
aPicker pk; Wu>]R'C  
public : eG=d)`.JaV  
P,v7twc0M  
template < typename T > r!r08y f  
  struct result_1 xfk -Ezv  
  { ($di]lbsT  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; D8A+`W?  
} ; OC! {8MR  
{ FJMc O=  
template < typename T1, typename T2 > l`v5e"V  
  struct result_2 LjKxznn o  
  { B'Yx/c&n  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 0s n$QmW:  
} ; L]Tj]u)  
>6es 5}  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} @iz Onc:  
,NO[Piok  
template < typename T > <ZC .9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "x$@^  
  { oj8r*  
  return fn(pk(t)); X5WA-s(?0  
} [P2>KQ\  
template < typename T1, typename T2 > SKG U)Rn;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pY&6p~\p  
  { 3u@,OE  
  return fn(pk(t1, t2)); #}A"yo  
} ~WrpJjI[  
} ; pte\1q[N  
q <}IO  
h#1:ypA6l  
一目了然不是么? [^"}jbn/  
最后实现bind )nd^@G^  
vJE=H9E  
Bg|d2,im  
template < typename Func, typename aPicker > FSuC)Xg  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Fe8X@63  
  { mnTF40l  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); bTs2$81[  
} HT7,B(.}  
1wgL^Qz@  
2个以上参数的bind可以同理实现。 v.ZUYa|  
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。 GRc)3 2,  
L15)+^4n  
十一. phoenix s}zR@ !`  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: :3F[!y3b  
PYQ0&;z  
for_each(v.begin(), v.end(), 0f4 y"9m  
( rtPo)#t  
do_ 73qE!(  
[ |5>Tf6 $(  
  cout << _1 <<   " , " g? vz\_  
] 2j f!o  
.while_( -- _1), ;CO qu#(  
cout << var( " \n " ) 6 ;'s9s"  
) 8UB2 du@?  
); 1 |z4]R,<  
jHEP1rNHE  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: XT/t\\Z`U  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor :E W1I>}_  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 RFM;?!S  
那么我们就照着这个思路来实现吧: + S+!:IB  
 II'.vp  
65Z}Hf  
template < typename Cond, typename Actor > gX"  
class do_while >{AE@@PB^  
  { c@A.jc  
Cond cd; hy/ g*>  
Actor act; &5}YTKe}|  
public : ]ty$/{hx'  
template < typename T > UV(`.  
  struct result_1 x@ X2r  
  { q,K|1+jn  
  typedef int result_type; G 1{m"1M  
} ; "Lvk?k )hx  
E}Cz(5  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} [l=@b4Og  
,RV>F_  
template < typename T > nLL2/!'n  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Q7amp:JFb  
  { i59 }6u_f  
  do -|x7<$Hw  
    { +<$(ez  
  act(t); X$xf@|<a  
  } G!%m~+",  
  while (cd(t)); n)N!6u  
  return   0 ; @Ez>?#z  
} #ChTel  
} ; 2fdN@iruB  
H2iIBGu|L  
k8G4CFg}wP  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). PY|zN|  
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。 ZQ"dAR/y  
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。 I484c R2.  
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。 e@c8Ce|0  
下面就是产生这个functor的类: $c*fbBM(&n  
O:v#M]   
.joCZKO  
template < typename Actor > ;nlJ D#  
class do_while_actor #@nPB.  
  { !"FEp  
Actor act; H/t0#  
public : #0) TS  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 6l,6k~Z9  
/#5rt&q  
template < typename Cond > I!b"Rv=Nf-  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Ri"rT] '  
} ; ^WU[+H ;  
xJ#O|7N  
5X8 i=M;  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ?taC !{  
最后,是那个do_ uv5NqL&  
/@Jg [na  
^G qO>1U  
class do_while_invoker xqdkc^b  
  { A46dtFD{  
public : 'RwfW|~6  
template < typename Actor > Gy+c/gK  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const J_a2DM6d  
  { LQqba4$  
  return do_while_actor < Actor > (act); *QNX?8Fm_  
} Sc3{Y+g  
} do_; DI/d(oFv`  
},<Y \  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? /0`Eux\  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 +dCR$<e9r  
最后来说说怎么处理break和continue uJ|,-"~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。 "4KyJ;RA*  
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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