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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda i-.]onR  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ///  
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, 0bG[pp$[  
 Dno]N  
NCrNlH IF  
Cz1Q@<)  
  class filler / @v V^!#1  
  { (/mR p  
public : m:6^yfS  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 6tx5{Xl-o  
} ; 4*AkUkP:T  
Tu!2lHK;  
]=gNA  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: Yfbo=yk  
y?6J%~\WP  
,9A1p06  
GHs,,J;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); !.2tv  
=3h?!$#?  
DOaTp f  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ^}w@&Bje  
%bN+Y'  
*F<Ar\f5  
(Q]Ww_r~  
二. 战前分析 |wxAdPe  
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。 DpRGPs  
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 YkN0,6  
N8[ &1  
OO?;??  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Ci-CY/]s  
  /* --------------------------------------------- */ RJ\'"XQ  
vector < int *> vp( 10 ); <E2n M,  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); )r0XQa]@$  
/* --------------------------------------------- */ jv ;8Mm  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2);  ff;9P5X  
/* --------------------------------------------- */ Io;x~i09K  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); < )qJI'u|  
  /* --------------------------------------------- */ ?&`PN<~2z  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); MyZ5~jnr\  
/* --------------------------------------------- */ &GfDo4$  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); \CU-a`n  
rSgOQ  
>g>L>{  
T1-.+&<  
看了之后,我们可以思考一些问题: =(==aP  
1._1, _2是什么? }5Zmc6S{  
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。 kTW[)  
2._1 = 1是在做什么? 1 $m[# 3  
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。 +L\Dh.Ir  
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。 gmqL,H#  
67tB8X  
h5o6G1ur  
三. 动工 7&hhKEA  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: EXF|; @-"  
W>_K+: t  
Hhzi(<e^  
ixvF `S9  
template < typename T > 6"oG bte  
class assignment <eh<4_<qF  
  { eqY8;/  
T value; )MWbZAI  
public : (ri eg F  
assignment( const T & v) : value(v) {} Fv} Uq\v[  
template < typename T2 > @$7'{*  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } I3.cy i  
} ; Op_(10|  
Ajm  
oypF0?!m  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 H5eGl|Z5]^  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment H3xMoSs  
O`^dy7>{U  
vNDf1B5z  
D_Zt:tzO  
  class holder Yn_v'Os2  
  { jtv<{7a  
public : J1u&Ga  
template < typename T > 1YtbV3  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const uPVO!`N3  
  { 0{'m":D9  
  return assignment < T > (t); J $^"cCMr  
} Wx`$hvdq  
} ; Ln$= 8x^T  
grxlGS~Q  
sTu]C +A  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: YXLZ2-%ohZ  
Vv&GyqoO]  
  static holder _1; x+bC\,q  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 @@3%lr71   
zq'KX/o  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); h:=W`(n5u  
而不用手动写一个函数对象。 {+^&7JX  
AsfmH-4)  
._[uSBR'  
L2Fi/UWM  
四. 问题分析 B!x7oD9  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 5h l!zA?  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 #|QA_5  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 {nj`>  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 <u}[_  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 3kavzB[  
v05$"Ig  
五. 问题1:一致性 _Wtwh0[r*  
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?| 0i>>CvAl}  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 <xlyk/  
Tl L,dPM  
struct holder LlcH#L$  
  { $ vBFs]h  
  // C/!7E:  
  template < typename T > ' j\~> a3\  
T &   operator ()( const T & r) const bo-lT-I  
  { ]64pb;w"$D  
  return (T & )r; =eQ'^3a  
} ROJ=ZYof  
} ; cKB1o0JsYJ  
@Yw>s9X  
这样的话assignment也必须相应改动: x"P@[T  
qK)T#sh  
template < typename Left, typename Right > ^4C djMF-E  
class assignment f2 ?01PM,Q  
  { &9EcgazV  
Left l; 2-%9k)KH  
Right r; W+i&!'  
public : Y^QG\6q  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 3~\,VO''  
template < typename T2 > @6Z6@Pq(xQ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } b"y4-KV  
} ; .wPI%5D  
{XH3zMk[  
同时,holder的operator=也需要改动: k!V@Q!>,  
1oI2  
template < typename T > Z4dl'v)9  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const +W"DN5UV  
  { BUUc9&f3o  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); -#Jp@6'k%  
} lvH} 8 lJ  
G4^6o[x  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 =C- b#4Q  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 0D/7X9xg9+  
`Krk<G  
return l(rhs) = r; y=2nV  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 AEd9H +I  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 9z+ZFIf7d  
:pLaxWus!  
template < typename Tp > +t8#rT ^B  
class constant_t A3.*d:A  
  { |`pDOd  
  const Tp t; O jH"qi  
public : dN@C)5pm5`  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} UHS "{%  
template < typename T > {$I1(DYN  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const L=gG23U&  
  { qS?^(Vt|R  
  return t; ! u9LZ  
} t4UL|fI  
} ; V6&6I  
8M,$|\U  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 %?BygG  
下面就可以修改holder的operator=了 y$9XHubu  
yeLd,M/I  
template < typename T > QsBC[7<jd-  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const T~ P<Gq} ,  
  { k54b@U52 h  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Lb~' I=9D  
} %GGSd0 g  
]] T,;|B  
同时也要修改assignment的operator() P}w0=  
2>g!+p Ox  
template < typename T2 > MaZVGrcC  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } hVNT  
现在代码看起来就很一致了。 ,MUgww!.  
!`dMTW  
六. 问题2:链式操作 I7+yu>  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Nv=&gOy=  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 G_ #MXFWt  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 a&Me#H{  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 l)f 2T@bHl  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct T2TWb  
jxZ_-1  
template < typename T > }Vfc;2  
struct result_1 @xr}(.  
  { jP.dQj^j&  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; G[]h1f!  
} ; C_&ZQlgQ  
K@?K4o   
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ^*F'[!. p  
zqLOwzMlLx  
template < typename T > {[bB$~7Eu  
struct   ref U.1&'U*  
  { %>1C ($^  
typedef T & reference; _$yS4=.  
} ; @v/ 8}n  
template < typename T > |`d-;pk!%  
struct   ref < T &> 'M fVZho{  
  { M %!O)r#Pn  
typedef T & reference; @=K*gbq5  
} ; 2+yti,s+/  
:Aj[#4-=   
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: +A1xqOB  
!.7m4mKzo  
template < typename T > NYeL1h)l  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const dvLL~VP  
  { =00 sB  
  return l(t) = r(t); -kb;h F}.  
} rnC<(f22  
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。 C|RC9b  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 EME}G42KN  
|N|[E5Cn  
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 26MoYO!k  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: #<vzQ\~Y  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 db.~^][k  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 W(EN01d\  
最后的布局是: wq]vcY9^  
                Add :M.]-+(  
              /   \ v V>=Uvm  
            Divide   5 I=;=;-  
            /   \ JykNEMB#  
          _1     3 < Q6  
似乎一切都解决了?不。 b<BkI""b  
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。 eIbz`|%3  
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。 8COGe=+o  
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: >[<f\BN|  
o`nJJ:Cxq-  
template < typename Right > !!6g<S7)  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const H<   
Right & rt) const :` S\p[5  
  { foe)_  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); `~1#X  
} JTTI`b2l_  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 e09QaY  
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。 "sed{?  
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。 Bpv"qU7  
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。 gH0Rd WX  
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。 _8wT4|z5  
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? EE*FvI`  
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: X3l6b+p  
;pG5zRe  
template < class Action > <<&SyP  
class picker : public Action yS4nB04`=  
  { `m\ ?gsw7  
public : %V92q0XW  
picker( const Action & act) : Action(act) {} x) R4_ 3  
  // all the operator overloaded )jMk ~;'r  
} ; IeB^BD+j  
V5+|H1=  
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。 33NzQb  
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: LG=_>:~t>  
uk3PoB^>  
template < typename Right > |%j7Es  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Nk?L<'  
  { F ZN}T{<  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 5G=fJAG  
} 64SRW8AH  
E#\'$@8j  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > >(W\Eh{J  
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。 E :UJ"6  
j:0< tj E  
template < typename T >   struct picker_maker ~(eD 4"  
  { `)M&^Z=D  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ]E1|^[y  
} ; 1r<'&f5  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 6\m'MV`R!  
  { &zHY0fxX  
typedef picker < T > result; C+0BV~7J<<  
} ; c  
oSH]TL2@Cd  
下面总的结构就有了: +Rq]_ sDu  
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。 GX N:=  
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。 2Iq*7n:v0  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 6}:(m#+  
至此链式操作完美实现。 `LJ.NY pP  
1+Bj` ACP  
l(~NpT{=V  
七. 问题3 hlHle\[ds  
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。 XZxzw*Y1J  
(~^KXJ{->  
template < typename T1, typename T2 > 6g"qwWZp  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^;;gPhhWV  
  { WU6F-{M"?  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 4iJ4g%]  
} oi%IHX(`  
{QIdeB[  
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: ]GzfU'fOn|  
wArzMt}[  
template < typename T1, typename T2 > OJs s  
struct result_2 _j]vR  
  { _+qtH< F/  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Oma G|2u  
} ; 4x" je  
 R'aA\k-  
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?  bRx}ih  
这个差事就留给了holder自己。 }SGb`l  
    n;r W  
HG)h,&nc-  
template < int Order > m!:sDQn{3  
class holder; 03 ;L  
template <> uD:tT ~  
class holder < 1 > )"s(;kU!  
  { !H`uN  
public : cB7'>L  
template < typename T > Y%8[bL$ d  
  struct result_1 _%<q ZT  
  { @&2# kO~=  
  typedef T & result; Ki%RSW(_`  
} ; OZno 3Hn  
template < typename T1, typename T2 > xOc&n0}%  
  struct result_2 zC!Pb{IaH  
  { N)X51;+  
  typedef T1 & result; t,qz%J&a  
} ; 4M>EQF&  
template < typename T > `YK#m4gc  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 0|~3\e/QV  
  { Oyy E0  
  return (T & )r; ?I 7hbqQd  
} fUB+9G(Bx  
template < typename T1, typename T2 > Kk/cI6`W  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const \`YV)"y" ~  
  { fCi1JH;  
  return (T1 & )r1; `^ uX`M/  
} Wp//SV  
} ; \PK}4<x}  
U_5\ FM  
template <> E1>zKENN;  
class holder < 2 > j6BFh=?D  
  { =T|m#*{.L  
public : f/g-b]0  
template < typename T > Cx ;n#dn*  
  struct result_1 [K`d?&  
  { LS4E.Xdn  
  typedef T & result; .Yxf0y?uv  
} ; iIU>:)i  
template < typename T1, typename T2 > $%5!CD1)  
  struct result_2 DZV U!J  
  { oqy}?<SQ  
  typedef T2 & result; Q5tx\GE  
} ; e`Tssa+  
template < typename T > <O]B'Wc [  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const =kn-F T  
  { \>  
  return (T & )r; /@]@Tz@'  
} pAc "Wo(Q  
template < typename T1, typename T2 > p}h9>R  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const rTM0[2N  
  { o`\@Yq$.  
  return (T2 & )r2; (?~*.g!  
} [2nPr^  
} ; A]OVmw  
PA>su)N$  
/w:~!3Aj0+  
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> >。 IJofbuzw:  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: sQ%gf  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: K?acRi  
S$ 91L  
return l(i, j) = r(i, j); Z;J{&OJ3qM  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) C9E@$4*  
Ozs&YZ  
  return ( int & )i; t}-rN5GO  
  return ( int & )j; R?+:Js/  
最后执行i = j; H?j!f$sw  
可见,参数被正确的选择了。 r#/Bz5Jb*  
C07U.nzh  
ftbOvG/ I  
zNJ-JIo%  
K"9V8x3Wg  
八. 中期总结 y`-5/4  
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: CFiO+p&  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 I07_o"3>qr  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 RTvzS]  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor oHkjMqju  
qn~:B7f  
5`[B:<E4  
!gFUC<4bu  
kIYV%O   
&p:GB_  
九. 简化 N!^5<2z@eT  
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。 kS$m$ D  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 a1# 'uS9W  
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: iU a `<  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Ems0"e  
  +-*/&|^等 2~2j?\AEd.  
2. 返回引用。 FK.Qj P:  
  =,各种复合赋值等 *p7_rY  
3. 返回固定类型。 \x+"1  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ajALca4  
4. 原样返回。 {AMoE +U  
  operator, \9s x_T  
5. 返回解引用的类型。 -87]$ ax  
  operator*(单目) @2)ImgK[  
6. 返回地址。 ^Ts8nOGMh  
  operator&(单目) J9yB'yE8  
7. 下表访问返回类型。 dX5|A_Ex  
  operator[] Rz!!;<ye8  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ELQc: t -2  
  operator<<和operator>> odC}RdN  
s+XDtO  
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。 APT /z0X>  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 2x dN0S  
sn.&|)?Fi  
template < typename Left > "N*i!h  
struct value_return ad[oor/7|  
  { h5.AM?*TNd  
template < typename T > ]~-vU{  
  struct result_1 ,Frdi>7 ~  
  { )m[dfeqd +  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; rLOdQN  
} ; 5RhP^:i@C  
D!CuE7}  
template < typename T1, typename T2 > 1rQKHC:|  
  struct result_2 R SqO$~  
  { 'or8CGr^p  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; !`EhVV8u-_  
} ; )NCkq~M  
} ; 'ai!6[|SD  
DX%D8atrr  
SHT^Etri  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait [p[C45d=<  
vQIN#;m4  
下面我们来剥离functor中的operator() LX_{39?<{  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ;(,1pi7|  
ZP^7`q)6  
return l(t) op r(t) I`8jJpGA  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) <{UjO  
return op l(t)  `Aa*}1  
return op l(t1, t2) 6%RN-  
return l(t) op ^NPbD<~Lb  
return l(t1, t2) op eGh7,wngH  
return l(t)[r(t)] d65t"U  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] hpOUz%  
"[BDa}Il  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ,3E9H&@j  
单目: return f(l(t), r(t)); }MV=I$S2U  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Ar VNynQ  
双目: return f(l(t)); 8  }(ul  
return f(l(t1, t2)); s/J/kKj*s  
下面就是f的实现,以operator/为例 ;5wr5H3  
h1 (MvEt  
struct meta_divide K?:wX(JYT  
  { [#-!&>  
template < typename T1, typename T2 > =j{r95)|u  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) b&1-tYV  
  { .&Ok53]b  
  return t1 / t2; xRU ~h Q  
} 4%L-3Ij  
} ; ^HasT4M+x  
Ee?+IZ H7|  
这个工作可以让宏来做: 'fkaeFzOl  
ie%_-  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ lSk<euCYs  
template < typename T1, typename T2 > \ czv )D\*  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 3 JR1If  
以后可以直接用 I{0bs Tp;  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 9x40  
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 c@1q8,  
(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。。。) @ dF]X  
g2'Q)w  
t[-0/-4  
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 HAr_z@#E  
}.R].4gT  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > (&a<6k  
class unary_op : public Rettype WgK|r~  
  { QP?Deltp  
    Left l; $=-Q]ld&]  
public : ']]&<B}mz  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} GXE6=BO  
@\UoZv(  
template < typename T > p!~{<s]  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "=BO,see9  
      { Y4B< ]C4  
      return FuncType::execute(l(t)); J|BZ{T}d  
    } VF<C#I  
6(X5n5C  
    template < typename T1, typename T2 > >.-$?2  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4Dd7 I  
      { S=wJ{?gzAK  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); njy^<7 ;  
    } 8{GRrwQ>  
} ; 23;e/Qr  
BOQeP/>  
_2,eS[wP  
同样还可以申明一个binary_op <?I s~[2  
n*oa J<o%  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 3oCw(Ff  
class binary_op : public Rettype ", :Ta|  
  { M:~/e8Xv  
    Left l; l^IPN 'O@  
Right r; {vJ)!'Eh  
public : _>moza  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 7Z;w<b~  
s;0eD5b>x  
template < typename T > g#ZuRL  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !^|%Z  
      { VnJ-nfA  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); vsM] <t  
    } WSY&\8   
-|DSfI#j  
    template < typename T1, typename T2 > @M V%&y*z.  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const PZdYkbj  
      { epH48)2  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); .2b) rKo~  
    } GD$jP?  
} ; 2 8j=q-9Z  
`37GVo4  
| 3`qT#p{  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ; YaR|)B  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 }bv0~}G4  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 7 \ <4LX  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 yt&eY6Xp  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! QS~;C&1Hl  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ')9%eBaeK  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 @x@w<e%  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) PSdH9ea  
下面是修改过的unary_op r]{fjw(~  
p.2>- L  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > :`Kr|3bQ  
class unary_op @HfWAFT  
  { RT45@   
Left l; O8+[ )+6^  
  4JHQ^i-aY  
public : Or9@X=C  
~EU[?  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} f$E66yG  
~PNO|]8j  
template < typename T > ."Yub];H  
  struct result_1 xrT_ro8  
  { j}R4m h  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 6bg+U`&g  
} ; 0NSn5Hq  
z#!xqIg0  
template < typename T1, typename T2 > 7[-jr;v  
  struct result_2 v.1= TBh  
  { xLZQ\2q  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; rI}E2J  
} ; ~zz|U!TG  
ru`;cXa,  
template < typename T1, typename T2 > T^a {#B  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 13Z6dhZu  
  { ;f-|rC_"  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); );h\0w>3  
} Z"gllpDr$  
oQDOwM,  
template < typename T > co3H=#2a  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \i-jME(sN  
  { c 3@SgfKmk  
  return OpClass::execute(lt(t)); Vk_*]wU  
} ^c]Sl  
L\og`L)5\  
} ; B>?Y("E  
dW7dMx  
Z-<v5aF  
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 YeJ95\jf  
好啦,现在才真正完美了。 g]xZ^M+  
现在在picker里面就可以这么添加了: ~,e!t.339  
t%z7#}9$  
template < typename Right > IQ{Xj3;?y  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const V8&/O)}o  
  { L1QQU  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); bT-G<h*M  
} (?\ZN+V)  
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。 gE=~.P[ZX  
fnnwe2aso  
\|>eG u  
^qbX9.\  
+$>ut r  
十. bind :,q3?l6  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 Q]xW}5 /  
先来分析一下一段例子 QBsDO].J<  
w#mnGD  
[/uKo13  
int foo( int x, int y) { return x - y;} |V 9%@ Y?  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ,H[AC}z2X  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 0D#!!r ;  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 &`L5UX  
我们来写个简单的。 wI}'wALhA  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: K=5_jE^e  
对于函数对象类的版本: vB4cdW 2#3  
ap%o\&T;  
template < typename Func > ,f?#i%EF&  
struct functor_trait Ql*/{#$  
  { z3*G(,  
typedef typename Func::result_type result_type; \S7OC   
} ; 3/rvSR!  
对于无参数函数的版本: IVNNiNN*5  
paBGJ~{=  
template < typename Ret > el|t6ZT*  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ~POeFZ  
  { Br~%S?4"o  
typedef Ret result_type; ^/n[5@6H  
} ; 3`9*Hoy0c  
对于单参数函数的版本: PYHm6'5BtB  
$PS5xD~@  
template < typename Ret, typename V1 > b"FsT  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > yL Q&<\  
  { <Z8] W1)  
typedef Ret result_type; hTG d Uw]  
} ; pO+1?c43  
对于双参数函数的版本: 2FVKgyV  
h5F'eur  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > }ZmdX^xB  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Y|VzeJC  
  { 1M;)$m:  
typedef Ret result_type; .sG,TLE[<  
} ; ONjc},_  
等等。。。 O[L8(+Sn  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy '6 'XBL?  
{hg$?4IyQ  
template < typename Func > c&Zm>Qo[  
struct func_return g?$9~/h :;  
  { }"&(sYQ*`  
template < typename T > Ro1' L1:  
  struct result_1 I(<G;ft<}  
  { u3. PHZ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; >rFvT>@NU  
} ; GC\/B0!  
Ez$5wY^J  
template < typename T1, typename T2 > >(*jbL]p  
  struct result_2 #wjBMR%  
  { 4a @iR2e  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; f.P( {PN  
} ; w%_BX3GTO  
} ; ,?d%&3z<a  
8_,ZJ9l ;  
V[xy9L[#  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 _(z"l"l=$  
R]Yhuo9,&n  
template < typename Func, typename aPicker > Azle ;\l`  
class binder_1 }1W$9\%  
  { 5?fk;Q9+\  
Func fn; >@L HJ61C  
aPicker pk; a2 rv4d=  
public : #`fT%'T!  
xqtjtH9X  
template < typename T >  XGoy#h  
  struct result_1 zc1Zuco| R  
  { 6+u'Tcb  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; d$TW](Bby  
} ; ~JNuy"8  
PW`Tuj  
template < typename T1, typename T2 > jFXU xf  
  struct result_2 Na6z,TW  
  { YiCDV(prT  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; $ B9=v  
} ;  j%}Jl  
xKr,XZu  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} `SwnKg  
lewDR"0Kx  
template < typename T > 'AAY!{>  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f5a](&  
  { Xp~]kRm9  
  return fn(pk(t)); ;gMh]$|"  
} 7xc<vl#:q7  
template < typename T1, typename T2 > Xdq, =;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *YtNt5u  
  {  B~NC  
  return fn(pk(t1, t2)); ~/U0S.C  
} dc>y7$2  
} ; ~tLR  
_'7/99]4g}  
*02( J  
一目了然不是么? h0 Sf=[>z  
最后实现bind *mQit/ k.  
'm cJ/9)v  
|u{QI3#'  
template < typename Func, typename aPicker > +mA=%? l  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 4B]61|A  
  { 6\3k0z  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); eC$v0Gtq  
} F&*M$@u5  
S0+zq<  
2个以上参数的bind可以同理实现。 upDQNG>d  
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。 C' ._}\nX  
iW?9oe  
十一. phoenix 1,j9(m2  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: QP B"E W  
!T*B{+|  
for_each(v.begin(), v.end(), <yS"c5D6  
( hQm4R]a  
do_ m=MT`-:  
[ 0'hxw3#  
  cout << _1 <<   " , " \Wc/kY3&  
] >y9o&D  
.while_( -- _1), \`zG`f  
cout << var( " \n " ) yU|ji?)e  
) uB1!*S1f  
); X^Y9T`mQ}  
pCmJY  
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: k Ml<  
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 $t$f1?  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 N >!xedw=  
那么我们就照着这个思路来实现吧: gJ.6m&+  
1J"9r7\  
pYVy(]1I(3  
template < typename Cond, typename Actor > -YV4  O  
class do_while X=pt}j,QrP  
  {  ^qqHq  
Cond cd; ?Q)Z..7  
Actor act; cf'}*$[S  
public : 8uxFXQ  
template < typename T > 5{q/z^]  
  struct result_1 ]7t\%_  
  { z4641q5'm  
  typedef int result_type; uAs*{:4n  
} ; LH#LBjOZk  
PAwg&._K  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} MNqyEc""  
\hW73a!  
template < typename T > %"Q!5qH&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const IKDjatn  
  { iFG5%>5F  
  do 3Z:!o$  
    { &PuJV +y  
  act(t); -0SuREn  
  } `U_>{p&x  
  while (cd(t)); 0Eu$-)  
  return   0 ; HoE.//b  
} ]8>UII,US  
} ; #}7m'F  
HQ`nq~%&(  
~|{)h^]@  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Vfm #UvA  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 *rz(}(r  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 Gd6 ;'ZCmY  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 l;}7A,u  
下面就是产生这个functor的类: ,beR:60)  
,DuZMGg  
s<_LcQbt{  
template < typename Actor > [RFK-E  
class do_while_actor M(zY[O  
  { qb> r\bc  
Actor act; DgT.Lku?  
public : jjwMvf.R  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ]a!; `m$  
>?W;>EUH  
template < typename Cond > Xb@z7X#O!  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; csX*XiDWm  
} ; H.8CwsfP  
9=~H6(m>  
N"1x]1'   
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 RrU~"P1C  
最后,是那个do_ R^M (fC  
\1`DaQp7  
W/r?0E  
class do_while_invoker 1X"H6j[w  
  { ^ $+f3Z'  
public : |@L &yg,x  
template < typename Actor > *_/eAi/WG  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const G'?f!fz;  
  { 7cmr *y  
  return do_while_actor < Actor > (act); ]7S7CVDk4  
} , HI%Xn  
} do_; ym*#ZE`B!  
Y0X94k.u  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? W[X!P)=w]  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Q`p}X&^a  
最后来说说怎么处理break和continue 5@>4)dk\  
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。 *o e0=  
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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