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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 6T>e~<^  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 .Ua|KKK C  
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, n gA&PU  
swv 1>52{  
GaMiu! |,  
9$7tB  
  class filler HMT^gmF)  
  { F.i%o2P3  
public : fI@4 v\  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} &UtsI@Mu  
} ; ..RCR_DIp  
9mW95YI S  
/ $7E  
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: X PnN"Y"y  
,B ]kX/W  
p`ai2`qC`  
C<Q;3w`#1j  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); QEIu}e6b  
;C,D1_20Z  
{Muw4DV  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ng $`<~=)\  
SB R=  
A7!!kR":  
:=u Ku'~  
二. 战前分析 c}K>#{YeB  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 R(Y4nw+Y-  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 Jybx'vZj  
>(Mu9ie*`  
bgs2~50  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Ym~*5|  
  /* --------------------------------------------- */ KF&1Y>t=  
vector < int *> vp( 10 ); .iFd  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); |7XV! D!\g  
/* --------------------------------------------- */ DuJbWtA  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ,&$w*D%  
/* --------------------------------------------- */ nzI}w7>VU  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); _l}"gUtiw  
  /* --------------------------------------------- */ cX'&J_T+  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); c%,~1l  
/* --------------------------------------------- */ *G)=6\  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); jFYv4!\ju  
/I@nPH<y  
@&!HMl  
qI,4 uGg  
看了之后,我们可以思考一些问题: `* !t<?$i  
1._1, _2是什么? |/B2Bm  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 i}mvKV?!|1  
2._1 = 1是在做什么? nJH+P!AC  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ^|KX)g  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 Y'6GY*dL  
z?V'1L1gM  
\yeo-uN8  
三. 动工 1RC(T{\x  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: u'"VbW3u n  
>W%tEc  
#SiOx/  
gKK*` L~  
template < typename T > )sg@HFhY'  
class assignment j_2-  
  { }Xv2I$J  
T value; @?,iy?BSG  
public : `8$gaA*  
assignment( const T & v) : value(v) {} !o A,^4(  
template < typename T2 > 7I>@PV N  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } C^vB&3ghi  
} ; fba QXM  
v{7Jzjd  
6BT o%  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ;Js-27_0  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment fg1_D  
rap`[O|l=  
8t3,}}TJ  
"0al"?  
  class holder R<>ptwy  
  { }lZfZ?oAz  
public : % j4  
template < typename T > vMOI&_[\z  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const V> K sbPqR  
  { <1~5l ~  
  return assignment < T > (t); NijvFT$V1  
} .32]$vx  
} ; Nrp0z:  
RLkP)+t  
+m Plid\  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: md8r"  
%hcn|-" F  
  static holder _1; oZ% rzLH  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 biZwxP3  
uh`W} n  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); e$krA!zN  
而不用手动写一个函数对象。 8sm8L\-  
8 /3`rEW  
58FjzW  
~s_n\r&23  
四. 问题分析 @"[xX}xK;  
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。 >cm*_26;I  
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。 %J`cYn#  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 a#i;*J  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ":t'} Eg=6  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 &m@~R|  
1&_9 3  
五. 问题1:一致性 E3bS Q  
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?| 35 /)S@  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 [gK (x%  
~V,~' W  
struct holder e.X*x4*>~  
  { 9|19ia@[\  
  // 8*O]  
  template < typename T > 9H$$Og  
T &   operator ()( const T & r) const k"-2OT  
  { V-Ebi^gz5W  
  return (T & )r; # fvt:iE  
} 6|q\ M  
} ; Qs24b  
NYS |fa  
这样的话assignment也必须相应改动: {Vy2uow0  
}cDw9;~D  
template < typename Left, typename Right > laVqI|0q  
class assignment [v7)xV@c  
  { 5&}~W)"9  
Left l; iwJeV J  
Right r; >l|ao&z>bm  
public : ".Lwq_  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} F/BB]gUB  
template < typename T2 > 5r#0/1ym!  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } EA@p]+P  
} ; 7GN>o@t  
q'r(#,B<3  
同时,holder的operator=也需要改动: 7A!E~/nSC  
JO\F-xO  
template < typename T > 9b KK  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const obYXDj2  
  { 2)O-EAn  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); pwq a/Yi  
} &PJ&XTR  
Hggp*(AQK  
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。 yht|0mZV  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ')ZM# :G  
D[d+lq#p  
return l(rhs) = r; *;(wtMg  
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。 r`? bYoz  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:  U/v }4b  
tbbZGyg5b  
template < typename Tp > I$Z8]&m  
class constant_t s d -5AE  
  { ["N{6d&Q  
  const Tp t; fTn  
public : eC+S'Jgf  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 2"Oj* ;  
template < typename T > r*e<`Is  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const NkWU5E!  
  { XE/K|o^Hp  
  return t; ?!PpooYK  
} zT;F4_p3G-  
} ; +k@$C,A  
:a YbP,mE  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 1: cD\  
下面就可以修改holder的operator=了 Ns^[Hb[b'  
/, G-1E  
template < typename T > wWaO"N]  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const (_2;}eg  
  { )_$F/ug  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); H}TzNs  
} a>1_|QB.  
XJ\ j0  
同时也要修改assignment的operator() xj/Iq<'R*O  
B]):$#{Rxl  
template < typename T2 > 7WuhYJbf  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } HvhP9_MB  
现在代码看起来就很一致了。 <+0TN]?  
~Q  q0  
六. 问题2:链式操作 *{}Y :  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 xW`,@a }  
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。 Tnw0S8M  
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。 Xi^#F;@sU  
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。 y]dA<d?u  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct lRIS&9vA3  
6rBXC <Z  
template < typename T > $kc*~V~   
struct result_1 okl*pA)  
  { /eZ UAxq  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; N~<H`  
} ; q-3,p.  
Yv}V =O%  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: n\ l$R!zr  
C7|z DJ_  
template < typename T > EX]LH({?+L  
struct   ref 5~AK+6Za  
  { r-Nv<oH;  
typedef T & reference; ~7$NVKE  
} ; F=/@D)hND  
template < typename T > ;>#YOxPl  
struct   ref < T &> s>i`=[qFc  
  { Sb9O#$89  
typedef T & reference; bf9LR1  
} ; "mBX$t'gb  
cjTV~(i'4A  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: . fZ*N/  
AD_aI %7  
template < typename T > !KYX\HRW  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ,!m][  
  { K'Gv+UC*6  
  return l(t) = r(t); !N, Oe<  
} hB]\vA7  
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。 znNJ?  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 *G]zN"Y  
I2U/ \  
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 ^#^\@jLm  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 6k|^Cs6~z  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 +\@) 1  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 m[k@\xS4e  
最后的布局是: =wd=TX/  
                Add $)V_oQSqn  
              /   \ ,qo"i7c{:  
            Divide   5 Wmm'j&hI  
            /   \ w=ZSyT-i  
          _1     3 Q db~I#}m'  
似乎一切都解决了?不。 GS!7HphR  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 ;rD M%S@  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 n/>^!S  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: @k"Q e&BQ  
ncF|wz  
template < typename Right > ^e<"`e  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const h3}gg@Fm  
Right & rt) const U$-;^=;  
  { yA74Rxl*6  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 9GH11B_A  
} u{Z 4M3U  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 +lK?)77f  
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。 G4VdJ(_  
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。 :n@j"-HA  
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。 9KqN .  
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。 =\t%U5  
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? F4Jc7k2  
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: x4r=ENO)q  
L<GF1I)  
template < class Action > R]s\s[B  
class picker : public Action N+l 0XjZD9  
  { (W=J3 ?hn  
public : LF2@qvwD  
picker( const Action & act) : Action(act) {} &p."` C  
  // all the operator overloaded 4| 6<nk_  
} ; }D/O cp~o  
]8Eci^i  
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。 =V)88@W  
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: BA1|%:.   
1$Jria5n  
template < typename Right > ,KM-DCwcG  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const {iz,iv/U  
  { AK7IPftlH  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); H(MCY3t  
} GT -(r+u  
F(yx/W>Br_  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > BdK2I!mm  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 xK8n~.T('  
n$jOk |W  
template < typename T >   struct picker_maker MS_@ Xe  
  { mKsTA;  
typedef picker < constant_t < T >   > result; F5*NK!U  
} ; F"#8`Ps>  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > efK3{   
  { C( ay7  
typedef picker < T > result; Lq-Di|6q  
} ; a\UhOPFF  
$?Et sf#*'  
下面总的结构就有了: YY&3M  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 3@d{C^\  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 !I 7bxDzK$  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ,wI$O8"!j  
至此链式操作完美实现。 w6B'&  
IQ&o%   
+c8cyx:^f  
七. 问题3 9JG9;[  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 SkmLX@:(  
M-K.[}}-d  
template < typename T1, typename T2 > h1 y6`m9  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const L\:f#b~W  
  { SGZ]_  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); fs43\m4= m  
} ]~')OSjw  
ZPM,ZGlu:  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ?gq',F FDq  
qWQ7:*DL  
template < typename T1, typename T2 > |L@9qwF  
struct result_2 8Wa&&YTB  
  { _cWz9 ;  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ~JU :a@)  
} ; yf KJpy  
g^CAT1}  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? S$=e %c  
这个差事就留给了holder自己。 !<ae~#]3 P  
    w6^X*tE  
"Yk3K^`1T.  
template < int Order > B\/"$"  
class holder; 4\#!Gv-  
template <> |k # ~  
class holder < 1 > A7/ R5p  
  { eX+FtN  
public : v Ft]n  
template < typename T > uSAb  
  struct result_1 z3RlD"F1  
  { _$W</8 <  
  typedef T & result; cH5@Jam  
} ; 6X@]<R  
template < typename T1, typename T2 > R^fk :3  
  struct result_2 AADvk_R  
  { :4{;^|RgU  
  typedef T1 & result; WWO@ULGY  
} ; !A.Kb74  
template < typename T > ]h Dy]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const b),_rr  
  { v4:g*MD?~  
  return (T & )r; W w{|:>j  
} L5"|RI}  
template < typename T1, typename T2 > 2EHeQ|#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const oic}Go  
  { m4U7{sE  
  return (T1 & )r1; L4)@lmd3  
}  >%~E <  
} ; |;L%hIR[  
m&'z|eN  
template <> ^'g1? F$_  
class holder < 2 > QQd%V#M?  
  { WIe2j  
public : U 0$?:C+?  
template < typename T > K?y!zy  
  struct result_1 wbC'SOM  
  { %cWy0:F5VY  
  typedef T & result; [7QIpt+FSo  
} ; w Wx,}=  
template < typename T1, typename T2 > P5:X7[  
  struct result_2 `OY_v=}  
  { 7[V6@K!Al[  
  typedef T2 & result; B{D!5{t  
} ; ~[J&n-bJU  
template < typename T > C$Y pk\p  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const VTDp9s  
  { 5UFR^\e  
  return (T & )r; BjT0m k"P  
} OV l,o  
template < typename T1, typename T2 > nFVQOr;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const iNTw;ov  
  { %-Z0OzWe  
  return (T2 & )r2; 2 |fN*Wm  
} (HHVup1f  
} ; -?8;-h, h  
(IbT5  
W^c> (d</  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 > 5i(U_`l  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: zUw9  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: }tH$/-qnJE  
+OUYQMmM  
return l(i, j) = r(i, j); [WOLUb  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) %N"9'g>  
p'2ZDd =v  
  return ( int & )i; l!B)1  
  return ( int & )j; :Sh>  
最后执行i = j; iU5Aj:U3  
可见,参数被正确的选择了。 7p}.r J54  
uZyR{~-C  
hRn[ 9B  
i;1EXM  
x5Sc+5?*  
八. 中期总结 x<  Td  
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: F5CV<-jB  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 lP@/x+6tg  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 +^St"GWY  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor {9 >jWNx  
@K 8sNPK  
@wWro?s'p  
J!Kk7 !^|  
xh7#\m_U8  
[!@&t:A  
九. 简化 zc QFIP  
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。 `-l, `7e'  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 q@;z((45  
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: ''9FB5  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 k1A64?p  
  +-*/&|^等 a95QDz  
2. 返回引用。 QR!8n  
  =,各种复合赋值等 bDLPA27  
3. 返回固定类型。 }gE?ms4$  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) O k-*xd  
4. 原样返回。 Az_s"}G  
  operator, 3pSkk  
5. 返回解引用的类型。 Q\H_lB  
  operator*(单目) {DPobyvwFk  
6. 返回地址。 u`l1 zMk  
  operator&(单目) >?b9Xh  
7. 下表访问返回类型。 g-c\ ;  
  operator[] HvWnPh1l  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 rPV\ F  
  operator<<和operator>> Pg3O )D9  
fP41 B  
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。 ZJotg *I  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 8ODrW!o  
mWUo:(U  
template < typename Left > zt1Pu /e  
struct value_return I("J$  
  { .\0PyV(  
template < typename T > LoHL}1BG-  
  struct result_1 :/HfMJ  
  { kan?2x  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ^-3R+U- S  
} ; =sG9]a<I  
]M|Iy~ X   
template < typename T1, typename T2 > +jcg[|-' /  
  struct result_2 ,+0>p  
  { 9JHu{r"M  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 6?U2Et  
} ; d#@N2  
} ; LTsG  
e[t+pnRh  
kLKd O0  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ni#!Gxw  
z}'*zB>  
下面我们来剥离functor中的operator() ER:)Fk>_  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 4Fr0/="H  
&e\A v.n@-  
return l(t) op r(t) $7{V+>  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) {1^9*  
return op l(t) u$c)B<.UR  
return op l(t1, t2) p]*BeiT#n%  
return l(t) op <~BheGmmy  
return l(t1, t2) op jiPV ]aVN  
return l(t)[r(t)] Y-%S,91O  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 2}P<}-?6  
'l$<DcBj  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: Ak!l}d  
单目: return f(l(t), r(t)); A &i  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Z9rs,_A  
双目: return f(l(t)); vb{+yEa  
return f(l(t1, t2)); _ i )Z8#  
下面就是f的实现,以operator/为例 ,Yg<Z1  
U @$Kp>X  
struct meta_divide u 89u#gCAC  
  { Xp]tL3-p  
template < typename T1, typename T2 > *N"bn'>3  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 3IqYpK(s  
  { %2=nS<kC  
  return t1 / t2; lgC|3]  
} J7R+|GTcx  
} ; :F:<{]oG_  
t 7D2k2x9  
这个工作可以让宏来做: ]p(jL7  
<tZPS`c'_  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 1MdVWFKXV  
template < typename T1, typename T2 > \ \*#9Ry^f  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; UOrf wK  
以后可以直接用 jP6;~[rl  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) .^^YS$%%7  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 F{ cKCqI?  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) %Uk]e5Hu  
rIz"_r  
zmI?p4,  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 XfF Z;ul  
`, ?T;JRc  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > !*wK4UcX"  
class unary_op : public Rettype iG*3S)  
  { %J\1W"I?  
    Left l; kW&{0xkGR  
public : <o5+*X  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} q2}<n'o+  
Lxm1.TOJ  
template < typename T > K#g)t/SZ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const JcxhI]E  
      { <,,U>0?3  
      return FuncType::execute(l(t)); .IYE+XzV  
    } -`6O(he  
<Tr_,Ya{9  
    template < typename T1, typename T2 > 7~[1%`  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4 Yq|Z  
      { zO`54^  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); u]P0:)tS.  
    } /ve8);cH\  
} ; H"8+[.xBh  
\HF h?3-g  
>\b=bT@iM  
同样还可以申明一个binary_op 2s,wC!',  
o >{+vwK  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > XA{ tVh  
class binary_op : public Rettype hQrO8T?2  
  { K"1xtpy  
    Left l; 5EDM?G  
Right r; :0pxacD"!  
public : Y3jb 'S4(  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ni gp83:  
QnikgV  
template < typename T > "V:B-q  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "(ehf|%>%  
      { }' `2C$  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); A(#hyb#  
    } .H+`]qLkL  
6/9 A'!4C  
    template < typename T1, typename T2 > aX6.XHWbDf  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const NL))!Pi  
      { &;7\/m*W1  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); C( C4R+U  
    } z%t>z9hU  
} ; Dq+rEt  
67 >*AL  
94"R&|  
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 $(_Xt-6  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 BuI&kU,WY  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) rWF~a ec  
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。 >L?)f3_a  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! *""'v   
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。。。 uY5&93R  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 FLY#   
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) [Fe`}F}Co8  
下面是修改过的unary_op waXA%u50  
G}mJtXT#=  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > +r9:n(VP  
class unary_op p_ =^E*J]  
  { ptGM'  
Left l; ;7&RmIXKh'  
  ~^=QBwDW8N  
public : 4`)B@<  
XbYW,a@w2  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} gPY2Bnw;l  
mKynp  
template < typename T > \(jSkrrD  
  struct result_1 IZeWswz  
  { GEy^*, d  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 9>d$a2 nc  
} ; $I!vQbi  
cEO g  
template < typename T1, typename T2 > ~P|YAaFx  
  struct result_2 !0ySS {/  
  { E>xdJ  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; @rkNx@[~  
} ; LJYFz=p "  
K~AQ) ]pJI  
template < typename T1, typename T2 > CD%wi:C%|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (4n8[  
  { k 61Ot3  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); $d?<(n  
} ?AX./LI  
# 9Z];<g  
template < typename T > ( du<0J|PT  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const D_`MeqF}C  
  { tlu-zUsi  
  return OpClass::execute(lt(t)); >f4H<V-  
} >F6'^9|  
pUZe.S>G  
} ; '>_'gR0O  
nRN&u4  
{,|*99V  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug c&IIqT@Gb0  
好啦,现在才真正完美了。 >V@-tT"^:  
现在在picker里面就可以这么添加了: XJDp%B  
-?' r_t  
template < typename Right > Y<%$;fx$Sx  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const i1ur>4Ns  
  { " GkBX  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); phwk0J]2  
} T?:Vw laE  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 "zL<:TQ"  
2#ND(  
B. 6gJ2c  
y} AkF2:  
mu04TPj  
十. bind ]wWN~G)2lV  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 U)=?3}s(  
先来分析一下一段例子 C4&yC81Gm  
R @b[o7/  
WE 'afxgV  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ^aN;M\  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ?SRG;G1  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 K/KZ}PI-O  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 6:i{_YX(.S  
我们来写个简单的。 QNJ )HNLp  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: _C DUUr  
对于函数对象类的版本: ]6Kx0mW  
nJY#d;  
template < typename Func > 7"w r8  
struct functor_trait y|Tb&XPD  
  { :w:hqe|_  
typedef typename Func::result_type result_type; w4<1*u@${  
} ; j8WnXp_  
对于无参数函数的版本: \I1+J9Gl  
(e S4$$g  
template < typename Ret > v1<3y~'f  
struct functor_trait < Ret ( * )() > oOUL<ihe?  
  { R2yiExw<  
typedef Ret result_type; ( e6JI]tz{  
} ; TZTi:\nS  
对于单参数函数的版本: s"?Z jV)`  
F\F_">5  
template < typename Ret, typename V1 > 9'faH  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > e82SG8#]  
  { thIuK V{CO  
typedef Ret result_type; pca `nN!  
} ; <43O,Kx'Su  
对于双参数函数的版本: d}j%. JJK  
3#`_t :"A  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > C|bnUN  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > x>d,\{U  
  { zBtlkBPu  
typedef Ret result_type; P!3)-apP\  
} ; IWERn v!  
等等。。。 .(^KA{  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy b^_#f:_j  
A^nB!veh  
template < typename Func > \]dx;,T  
struct func_return S\b[Bq  
  { CtJ*:wF  
template < typename T > F=!p7msRB  
  struct result_1 luRtuXn[8  
  { 0+%{1JkJq  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; q">lP (t  
} ; *UhYX)J  
uOUgU$%zqH  
template < typename T1, typename T2 > UJMM&  
  struct result_2 s.`:9nj  
  { t>"UenJt-  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; P|HxD0c^u  
} ; e=&,jg?K  
} ; 8Q ba4kgL  
`ECT8  
ZmeSm& hQ_  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 _rt+OzZ*L  
b5lZ||W.  
template < typename Func, typename aPicker > k=!lPIx  
class binder_1 s :ig;zb  
  { ~Gm<F .(+  
Func fn;  BC*62m  
aPicker pk; o~<Xc  
public : CC&opC  
kqy d3Si>  
template < typename T > "`HkAW4GZa  
  struct result_1 4Bg"b/kF  
  { [Z9 lxZ|  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Tq{+9+  
} ; dZ}gf}.v  
`Cq&;-u  
template < typename T1, typename T2 > 9'+Eu)l:  
  struct result_2 "g27|e?y  
  { zGgPW  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; -!i1xR (;h  
} ; HR'sMu3  
@ =g Px  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} U[7 &   
S v3O${B|  
template < typename T > San3^uX  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q_iPWmf p*  
  { <8;SSdoKi  
  return fn(pk(t)); !2L?8oP-z  
} N~NUBEKcp  
template < typename T1, typename T2 > 9#(Nd, m})  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *{WhUHZF  
  { SFqY*:svOw  
  return fn(pk(t1, t2)); 8R|!$P  
} h;" 9.  
} ; C\ 2rSyo  
x6yYx_  
NzS(, F  
一目了然不是么? wNc.z*+O"H  
最后实现bind $O nh2 ^  
]q^6az(Ud  
? nx3# <  
template < typename Func, typename aPicker > K(jo[S  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) k7,   
  { U<<@(d%T  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ozaM!ee\z  
} PU8>.9x  
u%m,yPU ~B  
2个以上参数的bind可以同理实现。 JR6r3W  
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。 fh%|6k?#M  
U]Y</>xGI  
十一. phoenix Yzr)UJl*I  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 9-:\ NH^;  
[vv $"$z  
for_each(v.begin(), v.end(), ,X`w/ 2O  
( ya3k;j2C  
do_ YMSZcI  
[ CghlyT  
  cout << _1 <<   " , " z|Y  Ms?  
] ;f?suawMv  
.while_( -- _1), ZLI t 3  
cout << var( " \n " ) c'|](vOd]  
) ~fnu;'fN  
); N 2XL5<  
4og/y0n,l"  
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: XrUc`  
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 [L m  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 r>ziQq8C&  
那么我们就照着这个思路来实现吧: X!xmto  
gN@|lHbU  
k~%j"%OB  
template < typename Cond, typename Actor > wK]p`:3  
class do_while {,+{,Ere  
  { 8sus$:Ry  
Cond cd; C))x#P36  
Actor act; ;_X2E~i[  
public : sHqa(ynK  
template < typename T > G!T_X*^q2U  
  struct result_1 ,>p1:pga  
  { aS! If>  
  typedef int result_type; !i>d04u`%  
} ; LWdA3%   
-DuI 6K  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 'fjouO  
[s{ B vn  
template < typename T > <N{wFvF  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const XCyU)[wY  
  { vSnGPLl  
  do emSky-{$u  
    { (b;Kl1Ql]  
  act(t); zC,c9b  
  } X $2f)3  
  while (cd(t)); zJ6""38Pr  
  return   0 ; EVlj#~mV  
} AqiH1LAE  
} ; $GR rTC!  
9?iA~r|+  
(kTu6t*  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 0%<OwA2d  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 6H1;Hl f  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 F|jl=i  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ri Z :#I  
下面就是产生这个functor的类: N7u|< 0[  
>[2;  
 j iejs*  
template < typename Actor > S6g_$ Q7  
class do_while_actor ?$K.*])e  
  { YK\pV'&+  
Actor act; B[3u,<opFU  
public : jp;]dyU  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 4/ WKR3X  
/\{emE\]  
template < typename Cond > ?9;CC]D  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; lc8g$Xw3  
} ; %*NED zy  
-7KoR}Ck!  
P;`Awp?  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 jF-:e;-  
最后,是那个do_ 9}wI@  
43 vF(<r&f  
..kFn!5(g  
class do_while_invoker +MZI\>  
  { D;&\)  
public : G^sx/H76J  
template < typename Actor > Xs{PAS0  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const _7z]zy@PC5  
  { {O:{F?  
  return do_while_actor < Actor > (act); aGd wuD  
} j 1;<3)%0  
} do_; DRpF EWsm  
+[R^ ?~VK  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? km*Y#`{  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 hVz] wKP  
最后来说说怎么处理break和continue DcNp-X40I  
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。 kY?tUpM!TB  
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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