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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda lF1ieg"i M  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ig,v6lqhM  
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, sr,8Qd 0M  
h7W<$ \P  
B6a   
~Aq$GH4  
  class filler %L;'C v  
  { +LAjh)m  
public : l ilF _ y  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} GGwHz]1L  
} ; Ej64^*  
*+'l|VaVq\  
.1& F p  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 0(dXU\Y  
5l(Q#pSX  
L%O( I  
:>otlI<0t  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); q'awV5y  
E#cZM>  
.9;wJ9Bw[  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 5%Q[X  
rN^P//  
7Cj6Kw5k  
Tn8GLn  
二. 战前分析 q!zsGf {  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 J deGQ  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 O:,Fif?;  
]):kMRv  
<oWoJP`G  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); x?B8b-*  
  /* --------------------------------------------- */ KZ)p\p<1  
vector < int *> vp( 10 ); m2$Qp{C6H  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); WH^r M`9  
/* --------------------------------------------- */ R+O[,UM^I~  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); GiN\@F!  
/* --------------------------------------------- */ FsYsQ_,R3  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ,d34v*U  
  /* --------------------------------------------- */ [3QKBV1\  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); w_!]_6%{b  
/* --------------------------------------------- */ Hh1OD?N)  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); [m 3k_;[  
p#95Q  
PH}^RR{H[  
_ mw(~r8R  
看了之后,我们可以思考一些问题: hd}"%9p  
1._1, _2是什么? OjiQBsgnj  
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。 \!4sd2Yi  
2._1 = 1是在做什么? c}>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。 c);(+b  
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。 aBLE:v  
qrmJJSJ  
b 64~Y|8  
三. 动工 l1qWl   
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: a_0G4@=T  
Wg+fT{[f|  
a~F` {(Q2  
t~0}Emgp<(  
template < typename T > jreY'y:  
class assignment e/<Og\}P/  
  { ~^Y(f'{  
T value; U\A*${  
public : -IB~lw  
assignment( const T & v) : value(v) {} $fE$j {  
template < typename T2 > A,T3%TE  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Sgt@G=_o  
} ; .{1MM8 Q  
PiRbdl  
#'-L`])7uw  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 v5 yOh5  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment R3$K[Lv,  
2Xm\;7  
3'WS6B+  
e_BOzN~c  
  class holder >#RXYDd  
  { [yF4_UoF  
public : e ga< {t  
template < typename T > :hp=>^$Y  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const /L1qdkG  
  { .hCOi<wB  
  return assignment < T > (t); :B<lDcFKJ  
} 5"[Qs|VjA6  
} ; %@{);5[  
e FPDW;  
4V7{5:oa  
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: ,zLi{a6  
/EOtK|E  
  static holder _1; {qm(Z+wcmb  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 b7/1 ]  
Y24: D7Q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); >4.{|0%ut  
而不用手动写一个函数对象。 j!;?=s  
G!54 e  
PT|W{RlNl  
$zTjh~ 9  
四. 问题分析 L`ZH.fN  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 wL2d.$?TEg  
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。 CW Y'q  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 : /9@p  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 }Jgz#d  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ] y, 6  
:G|Jcl=r  
五. 问题1:一致性 @Zs}8YhC  
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?| kg$<^:uX  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ~h;c3#wuc  
+[JGi"ca  
struct holder .(  vS/  
  { 5M~\'\;  
  // IiACr@[?e  
  template < typename T > "YGs<)S  
T &   operator ()( const T & r) const /0 ,#c2aq  
  { %/H  
  return (T & )r; @fp(uu  
} bgd1j,PWbW  
} ; B_[^<2_  
'Z-jj2t}  
这样的话assignment也必须相应改动: PCs+` WP!M  
;b$(T5  
template < typename Left, typename Right > aIk%$Mat  
class assignment YSt']  
  { ~_SV `io  
Left l; -\j}le6;c  
Right r; LD WFc_  
public : D a)[mxJ  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} CCX\"-C  
template < typename T2 > }abM:O "Y  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Ku_`F2Q  
} ; 77OH.E|$  
S >uzW #  
同时,holder的operator=也需要改动: EpeTfD  
"j9,3yJT  
template < typename T > JLRw`V,o7  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const NrTQ}_3)  
  { " 7RQrz  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); '?_;s9)  
} gQ*0Mk  
r9G<HKl  
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。 g!<@6\RB  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Xi5ZQo!t  
V2%FWo|  
return l(rhs) = r; X#(?V[F]  
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。 =_8  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ;*+jCL 2F  
/+Xv( B  
template < typename Tp > ?T70C9  
class constant_t }7vX4{Yn  
  { @q2Yka  
  const Tp t; :h N*  
public : -.1x!~.jX  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} y&A*/J4P  
template < typename T > .8l\;/o|  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const \Btv76*,  
  { &D uvy#J  
  return t; IyYC).wU}  
} ;]MHU/  
} ; 1Af~6jz  
C2,,+* v  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 @Wy>4B^  
下面就可以修改holder的operator=了 T?)?"b\qz  
'>Y"s|  
template < typename T > vj^vzFbK  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ;&P%A<[`  
  { ld4QhZia  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); I1 j-Q8  
} R\MM2_I  
_;{n+i[  
同时也要修改assignment的operator() "a;JQ:  
k#ED#']N  
template < typename T2 > Q! ]  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 8\`]T%h  
现在代码看起来就很一致了。 yEy} PCJ&  
5Y"lr Y38  
六. 问题2:链式操作 &2MW.,e7s  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 (J][(=s;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。 wnP#.[,V  
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。 zhU)bb[A  
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。 c{6!}0Q4  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct bJ]g2C7`36  
fC2e}WR   
template < typename T > )wo'i]#2:  
struct result_1 =g2; sM/  
  { b|wCR%  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; "Nn/vid;  
} ; GrW+P[j9  
.#6Dad=S*  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: AIF?+i%H}  
fEWS3`Yy  
template < typename T > X26gl 'U  
struct   ref %w,  
  { Zk)]=<H  
typedef T & reference; o';sHa'  
} ; ,Zb]3  
template < typename T > *;(LKRV  
struct   ref < T &> B[!wo  
  { hJ>{`Tw  
typedef T & reference; L=Fm:O'#2  
} ; T c4N\Cy  
h2zuPgz,  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: eR D?O  
Z+=WgEu1  
template < typename T > jnYFA[Ab  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ^vLHs=<  
  { q[nX<tO  
  return l(t) = r(t); .KGW#Qk8  
} dOqn0Z  
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。 kV(}45i]s  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 [P]zdw w#  
Lf&p2p?~c  
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 3lqR(Hh3  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: v-3In\T=^  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 l!<Nw8+U  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 l&(,$RmYp  
最后的布局是: \Q|1I  
                Add >lU[ lf+/  
              /   \ :t8(w>oW  
            Divide   5 !iWPldn&]  
            /   \ 0 ML=]  
          _1     3 PCH&eTKN  
似乎一切都解决了?不。 O7I:Y85i#O  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 lV: R8^d  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 Vz!W(+  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 9; HR  
z*.4Y  
template < typename Right > L"&j(|{  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const D+]#qS1q  
Right & rt) const )C5<puh  
  { SEq_37  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); :D8V*F6P  
} ='q:Io?T  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 2i;G3"\  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 8C#R  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 jwgXq(  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 yjaX\Wb[z[  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 4P( Y34j  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? r`pg`ChHv  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: %<CahzYc6  
Wp`wIe6  
template < class Action > _(&^M[O  
class picker : public Action XMd-r8yYr  
  { N W :_)1  
public : oJ\UF S  
picker( const Action & act) : Action(act) {} NDEltG(  
  // all the operator overloaded .$y}}/{j?[  
} ; d&4]?8}=.  
-Mx"ox  
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。 !Low%rP  
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: r5h}o)J  
$NC1>83  
template < typename Right > X}Bo[YoY$  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const &u( eu'Q3  
  { 9}Ud'#E  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); uV!Ax *'  
} L}*:,&Y/  
y8'WR-;  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > i[/g&fx  
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。 3zo]*6p0  
Gkv<)}G  
template < typename T >   struct picker_maker n#[-1 (P  
  { ?2zVWZ  
typedef picker < constant_t < T >   > result; NBuibL  
} ; 1{i)7 :Y  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Kv^ez%I  
  { fNNkc[YTZI  
typedef picker < T > result; ^I=c]D]);  
} ; !qsk;Vk7Z  
s!esk%h{K  
下面总的结构就有了: 5@ecZ2`)+h  
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。 0)`{]&  
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。 "K n JUXpl  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 #5-5N5-1  
至此链式操作完美实现。 u@tJu'X  
6:O3>'n  
j}7as&  
七. 问题3 ||a 5)D  
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。 dqMt6b\}  
yBqv'Y  
template < typename T1, typename T2 > P,r9  <  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +ntrp='7O7  
  { 7p%W)=v  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); qP{S!Z(  
} .}n,  
WPi^;c8  
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: wNMgY  
AuuZWd  
template < typename T1, typename T2 > <7N8L  
struct result_2 qR^KvAEQSo  
  { \g< 9_  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 1ThONrxu  
} ; GxE"q-G  
J0CEZ  
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? fmyyQ|]O"  
这个差事就留给了holder自己。 {j i;~9'Q  
    c6FKpdn%  
"~j SG7h  
template < int Order > F4'g}y OLd  
class holder; :9un6A9JS  
template <> 7OY<*ny  
class holder < 1 > gdkl,z3N3  
  { ^Yz.,!B[  
public : u3)Oj7cX  
template < typename T > ],CJSA!5F  
  struct result_1 #U45;idp  
  { 'zCJK~x`x  
  typedef T & result; 7 zo)t1H1  
} ; vH/<!jtI  
template < typename T1, typename T2 > 37GJ}%Qs  
  struct result_2 [5K& J-W  
  { $MD|YW5  
  typedef T1 & result; .J:04t1  
} ; Gh}k9-L  
template < typename T > ,0 +%ji^V  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ~wG.'d]  
  { >^}nk04  
  return (T & )r; WM$)T6M  
} ,FR FH8p  
template < typename T1, typename T2 > #eSVFD5ZU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const q>:>f+4  
  { 7 j$ |fS  
  return (T1 & )r1; E +\?|q !T  
} W/_=S+CvK  
} ; lg` Qi&  
c4QegN  
template <> E*VUP 5E  
class holder < 2 > %zj;~W;qPH  
  { 2,,zN-9mt  
public : 9Fb|B  
template < typename T > YI05?J}  
  struct result_1 "#bL/b'{  
  { [DrG;k?  
  typedef T & result; Ei!t#'*D<  
} ; vzD3_ ?D  
template < typename T1, typename T2 > Q` mw2$zv  
  struct result_2 3C'`c=  
  { `k y>M-  
  typedef T2 & result; '5xf?0@s.  
} ; ;%"YA  
template < typename T > c@u)m}V  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const `H+~LVH  
  { _22;hnG<iy  
  return (T & )r; me]O  
} Z-(#}(HD  
template < typename T1, typename T2 > ,Q|[Yr  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ]~S,K}T  
  { KV1zx(WI  
  return (T2 & )r2; mXZOkx{  
} C =fs[  
} ; Y4*ezt:;Q  
tI50z khaB  
r,}U-S.w  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 xK4b(KJj  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: P(?i>F7s  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 3&Dln  
(I3:u-A  
return l(i, j) = r(i, j); V9xZH5T8^  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) |rJ1/T.9  
TAz #e  
  return ( int & )i; d>"t* >i]>  
  return ( int & )j; Z9-HQ5>  
最后执行i = j; Abr:UEG  
可见,参数被正确的选择了。 GE4d=;5  
-$Bom  
qc^ u%  
{2kw*^,l  
' k~'aZ  
八. 中期总结 0{|ib !  
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: ?^iX%   
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Jej P91  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 5`mRrEA  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor x17cMfCH%  
2w`kh=  
&W/C2cpmR  
=XWew*  
4u5^I;4pL  
:ie7HF  
九. 简化 CD#:*  
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。 Y9F78=Q  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 SI_{%~k*B  
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: M$O}roOa  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 c-nBB  
  +-*/&|^等 0gNwC~IA8  
2. 返回引用。 /BC(O[P  
  =,各种复合赋值等 ;u;YfOr  
3. 返回固定类型。 |a@$KF$  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) (Bs0 /C  
4. 原样返回。 W]|;ZzZ=m  
  operator, 77/&M^0  
5. 返回解引用的类型。 ) *:<3g!  
  operator*(单目) a&YD4DQ05  
6. 返回地址。 }>:v  
  operator&(单目) $-""=O|"   
7. 下表访问返回类型。 ~7PPB|XY  
  operator[] w-Zb($_  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 #BK\cIr  
  operator<<和operator>> 6hKavzSi  
;6aTt2BQ  
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。 Zf;1U98oC  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ]>h2h?2te  
S9X~<!]  
template < typename Left > $^R[t;  
struct value_return x9r5 ;5TI  
  { n y6-_mA]  
template < typename T > *au&ODa  
  struct result_1 v ?@Ys+V  
  { H?8uy_Sc  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; "Yw-1h`fR  
} ; kE QT[Lo  
ai"Kd=R  
template < typename T1, typename T2 > ;zI;oY#.y  
  struct result_2 }x % ;y]S  
  { RW 23lRA6  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; jYKs| J)[  
} ; LLOe  
} ; 8EZ"z d`n/  
>*%ySlZbs  
JBQ,rX_Hw  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait xy`aR< L  
]dk44,EL  
下面我们来剥离functor中的operator() m MO:m8W  
首先operator里面的代码全是下面的形式: H~RWM'_  
7SYU^GD  
return l(t) op r(t) ehj&A+Ip  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) R:YX{Tq  
return op l(t) F;yq/e#Q  
return op l(t1, t2)  8YFfnk  
return l(t) op u{=(] n  
return l(t1, t2) op * EOIgQp  
return l(t)[r(t)] h &9Ld:p  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] B]]_rl,  
gsuf d{{  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: Uj}iMw,  
单目: return f(l(t), r(t)); ' U{?"FP  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Fc>W]1  
双目: return f(l(t)); :av6*&+  
return f(l(t1, t2)); Dw    
下面就是f的实现,以operator/为例 M5 ep\^  
{/12.y=)~  
struct meta_divide <jU[&~p  
  { ch,<4E/c[R  
template < typename T1, typename T2 > c:"*MM RC  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) k!O#6Z  
  { e#IED!U  
  return t1 / t2; esmQ\QQ^1  
} 1g{`1[.QO  
} ; 0rY<CV;fZ  
9ZUG~d7_  
这个工作可以让宏来做: cX"[#Em#  
(i>VJr  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Zeyhr\T  
template < typename T1, typename T2 > \ {c|nIwdB  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; u9}}}UN!  
以后可以直接用 8m1 @l$  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ":?>6'*1  
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 @P+k7"f  
(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。。。) @m!~![  
"v4;m\g&:  
a?E]-Zf  
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 ?sDm~]Z  
yd5r]6ej  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 2?rg&og6  
class unary_op : public Rettype 3toY#!1Ch  
  { a9Lf_/w{&  
    Left l; `7}6  
public : <I'kJ{"  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 7qA);N  
K97lP~Hu  
template < typename T > z.oDH<1  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?qYw9XQYL  
      { 1t=Y+|vA9  
      return FuncType::execute(l(t));  (:].?o  
    } bG67TWY)  
?I)-ez  
    template < typename T1, typename T2 > ~|@aV:k  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const wcP0PfY  
      { ~ C6< 75  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 9+h9]T:9  
    } 8e)k5[\m  
} ; [ivz/r(Rj  
@^} % o-:  
,7SLc+  
同样还可以申明一个binary_op d|]F^DDuI  
ukv _bw  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ,XCC#F(d1  
class binary_op : public Rettype =PAvPj&}e  
  { 6%C:k,Cx{d  
    Left l; PTIC2  
Right r; W&}YM b  
public : l/[@1(F  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} CjORL'3  
z,}1K!  
template < typename T > c>{X( Z=2  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]ms#*IZ  
      { )<9g+^  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ~-lIOQ.v  
    } m,aJ(8G  
iyU@|^B"Wa  
    template < typename T1, typename T2 > |uV1S^ !A  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  a)PBC{I  
      { )-|A|1Uo  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); n' 73DApW  
    } M kko1T=6  
} ; !(F+~,  
ww nc  
lZV]Z3=p'0  
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 e<YC=67n)  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 +|r;t  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) lYv :  
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。 m7z/@b[  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! IK(G%dDw  
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。。。 R}Uv i9?  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 RW48>4f/+  
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) F*>:~'%  
下面是修改过的unary_op uf\Hh -+p  
>},O_qx  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > t= "EbPE  
class unary_op ^v*ajy.>  
  { 6Bmv1n[X^h  
Left l; }lML..((1  
  7'7bIaJk  
public : 3 l->$R]  
kI]i,v#F  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 5&v'aiWK  
tz j]c  
template < typename T > 39S}/S)  
  struct result_1 ii2X7Q  
  { a2v UZhkR  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; jWiZ!dtUZ  
} ; ,;;M69c[ x  
7 ;|jq39  
template < typename T1, typename T2 > N'Ywn}!js  
  struct result_2 *'`ByS  
  { dP T)&  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; f|WNPFQ$x  
} ; 'SY jEhvw  
n7 4?W  
template < typename T1, typename T2 > muT+H(Zp}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /],:sS7  
  { P9:7_Vc  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); !w]!\H  
} y1c Aw   
6=Kl[U0Y  
template < typename T > RZjTUMAz4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const dE_BV=H{  
  { Xp1xhb*^  
  return OpClass::execute(lt(t));  {3yzC  
} aWm0*W"(@  
k`Ab*M$@Xs  
} ; 50rCW)[#  
FlOKTY   
xE;4#+_I  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug D@^ r  
好啦,现在才真正完美了。 {Mp>+e@xx  
现在在picker里面就可以这么添加了: yC =5/wy`  
] ?#f=/  
template < typename Right > YUfuS3sX}  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 8?W\kf$  
  { !9356) cV  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); rVzj LkN^  
} P-K\)65{Y  
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。 !O@qqg(>  
]d_Id]Qa+  
RQ y|W}d_  
;dRTr *  
?=_l=dR  
十. bind 3*CF!Y%  
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。 <\8dh(>  
先来分析一下一段例子 rs~RKTv-  
,aV89"}  
.ZxSJ"Rk  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ;.V 5:,&  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 KNC!T@O|{#  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ;x@9@6_  
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。 j8M}*1  
我们来写个简单的。 /(BQzCP9O;  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: @,CCwiF'q  
对于函数对象类的版本:  .r[DqC  
szF[LRb  
template < typename Func > %.pX!jL  
struct functor_trait (=CV")tF  
  { *^=`HE89S  
typedef typename Func::result_type result_type; llhJ,wD  
} ; (nbqL+  
对于无参数函数的版本: L=Dd`  
5Jp@n .  
template < typename Ret > {ogGi/8  
struct functor_trait < Ret ( * )() > VHM,W]  
  { |n=m8X  
typedef Ret result_type; p!AQ  
} ; 2!~ j(_TA  
对于单参数函数的版本: 2etcSU(y>  
&1F)/$,v  
template < typename Ret, typename V1 > _{_LTy%[  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > nFzhj%Pt;  
  { 9TO  
typedef Ret result_type; 2Q|Vg*x\U  
} ; 3VCyq7 B^  
对于双参数函数的版本: x7L$x=8s  
YMIDV-  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > _;yp^^S  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ~uqJ@#o{  
  { 1MRt_*N4  
typedef Ret result_type; xh#ef=Bw  
} ; JZD27[b  
等等。。。 uDafPTF  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy FGr0W|?v  
j08 G-_Gjn  
template < typename Func > FnP/NoZa>  
struct func_return 1mJBxg}(  
  { -[~{c]/c  
template < typename T > pA!+;Y!ZB<  
  struct result_1 |5F]y"Nb  
  {  []1VD#  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; RA+Y./*h  
} ; bG^E]a/D  
Cm JI"   
template < typename T1, typename T2 > G- Sw`HHo  
  struct result_2 e3F)FTG&  
  { |w>"oaLN|Q  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; W`eYd| +C  
} ; BpDf4)|  
} ; yh]#V"W3  
X3!btxa% t  
bRLmJt98P  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 lR{eO~'~V  
#| A @  
template < typename Func, typename aPicker > Y%^&aacZ  
class binder_1 =5oFutg`  
  { JXftQOn  
Func fn; ah"2^x  
aPicker pk; UQPd@IVu6  
public : aP cO9  
$$A{|4,aI  
template < typename T > y`mEsj  
  struct result_1 *.Y! ZaK  
  { |B)e! #  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; '|J-8"  
} ; l#~Sh3@L(  
6IPhy.8  
template < typename T1, typename T2 > kkyn>Wxv  
  struct result_2 2~2  
  { @gE +T37x2  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ok-sm~bp  
} ; n4>  
>`5iq.v  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} n2Dnpe:  
O(~`fN?n  
template < typename T > Q'*-gg&)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @2CYv>  
  { .Ky<9h.K  
  return fn(pk(t)); WT'P[RU2  
} lLmVat(  
template < typename T1, typename T2 > ? RB~%^c!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]B3 0d  
  { MO9}It g  
  return fn(pk(t1, t2)); xPQO}wKa  
} 0Ny0#;P  
} ; WB6g i2  
gSZ NsiH  
>kz5azV0  
一目了然不是么? V/"0'H\"1  
最后实现bind 6xk"bIp  
9{70l539  
/-^gK^  
template < typename Func, typename aPicker > W E|L{  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) fS1N(RZ 1  
  { bk2 HAG  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); GQ2&D}zh  
} PLFM[t/  
j:) (`  
2个以上参数的bind可以同理实现。 V,|l&-  
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。 m ~fqZK  
y<BiR@%,7  
十一. phoenix A{x &5yX8  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: o%M~Q<wf  
u-OwL1S+  
for_each(v.begin(), v.end(), "!p#8jR^  
( b1nw,(hLY  
do_ `USR]T_`  
[ 9.zy`}  
  cout << _1 <<   " , " y\5V (Q\  
] S,G=MI"  
.while_( -- _1), +_:Ih,-   
cout << var( " \n " ) 0m7J'gm{  
) %[lX  H  
); e>nRJH8pK  
,EcmMI^A  
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: D G7FG--  
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 (z ;=3S  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 <g>_#fz"K  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 2?Q IK3"v  
# Sb1oLC  
*3S,XMS{O  
template < typename Cond, typename Actor > (G#)[0<fX  
class do_while pSE"] N  
  { wMt?yc:X  
Cond cd; T-fW[][&$  
Actor act; 4{CVBowi  
public : hAG++<H{  
template < typename T > 6by5VESx  
  struct result_1 [p}J=1S  
  { =<`9T_S 16  
  typedef int result_type; dMeDQ`c`W  
} ; */nb%QV  
iP|h];a+@  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Va(R*38k  
Xa[gDdbL  
template < typename T > nt "VH5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const % eW>IN]5  
  { N(t1?R/e,  
  do a3HT1!M)  
    { A[htG\A` 0  
  act(t); vB/MnEKR  
  } ua`2 & ;T=  
  while (cd(t)); e{To&gy~  
  return   0 ; kn+`2-0  
} jl3RE|M\<  
} ; ;OPzT9  
|;OM,U2  
qZKU=HM  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). t+m$lqm  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 aWOApXJ  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 JaG<.ki  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 TeHL=\L-^  
下面就是产生这个functor的类: lG%oqxJ+ L  
o \b8lwA,  
hd/5*C{s  
template < typename Actor > [5a`$yaQ  
class do_while_actor [FF%HRce,.  
  { 8* >6+"w  
Actor act; sw{EV0&>m  
public : #(ANyU(#e  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Ug3PZ7lK  
78dmXOZ'_h  
template < typename Cond > f+fF5Z\  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; e/#4)@]  
} ; Xw9,O8}C7  
e)!X9><J  
]~3wq[O  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 zHDC8m  
最后,是那个do_ 9OF5A<%"u  
{YK6IgEsJe  
Z0b1E  
class do_while_invoker '(^p$=3|@D  
  { #mx;t3ja7  
public : RL.%o?<&?  
template < typename Actor > [A*vl9=  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Gxm+5q  
  { |],{kUIXO  
  return do_while_actor < Actor > (act); ""CJlqU  
} I*6L`#j[  
} do_; 9co -W+  
*v l_3S5_  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? dr,j~s  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 &rcr])jg[  
最后来说说怎么处理break和continue W 86S)+h  
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。 'qQ DM_+  
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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