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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ^} Y}Iz  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 )x?)v#k  
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, mm*nXJ  
H}&JrT95  
,*9gy$  
zgGJ<=G.  
  class filler YADXXQ"  
  { xEq?[M  
public : O`!XW8  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ml)\RL  
} ; #N|JC d_  
,y-!h@(  
? 47"$=G  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: ' Qlj"U  
f6\4 ,()  
'ahZ*@kr  
`H9 +]TWj<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); hW~UJ/$  
<e S+3,  
OXl0R{4  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 MOytxl:R  
^R :zma  
"E4CQL'U  
T#:b  
二. 战前分析 F.@|-wq&  
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。 p1.3)=T  
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 X$~T*l0  
p<mBC2!%  
{wk#n.c  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); owyQFk  
  /* --------------------------------------------- */ lqO>Q1_{K  
vector < int *> vp( 10 ); A@Zqh<,Ud  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); M+j*5wNy  
/* --------------------------------------------- */ 8N |K   
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); GpO*As_2  
/* --------------------------------------------- */ FI$ -."F  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); B\aVE|~PB  
  /* --------------------------------------------- */ P;K3T![  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ={]POL\ A  
/* --------------------------------------------- */ ~e)"!r  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Y]`o-dV  
tnBCO%uG  
De{ZQg)  
{61Y;  
看了之后,我们可以思考一些问题: o!&+ _BKw  
1._1, _2是什么? O~?d;.b  
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。 n{{"+;oR  
2._1 = 1是在做什么? bVa?yWb.  
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。 SjF(;0k C  
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。 ^B}q@/KV  
U 9Ea }aN  
%\}5u[V  
三. 动工 a2]ZYY`R7  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: XWNo)#_3  
>lyE@S sA  
z;/8R7L&  
j/NX  
template < typename T > 2}* 8( 32  
class assignment @SaxM4  
  { 4b, +;  
T value; oIj -Y`92!  
public : =&Tuh}  
assignment( const T & v) : value(v) {} EDh-pK  
template < typename T2 > 9HPwl  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 9%"\s2T  
} ; {Xr 9]g`  
|QR9#Iv  
xsy45az<ip  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 IDpx_  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment O(e!Vx{t!  
M)Z!W3  
x;/dSfv_  
>Y+m54EE  
  class holder gNDMJ^`  
  { t. (6tL]  
public : =8rNOi  
template < typename T > PY3bn).uR  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ~v:IgS  
  { BJ'pe[Xa5  
  return assignment < T > (t); !"-.D4*r  
} Y7I\<JG<  
} ; %q9"2] cR  
e"{"g[b/7  
%XZhSmlf  
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: &RI;!qn6(  
&#gh :5  
  static holder _1; y7rT[f/J  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ~Je40vO[  
]|=`-)AP3  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); .=d40m  
而不用手动写一个函数对象。 TiG?r$6v%  
o61rTj  
&N+`O)$  
QP%Hwt]+  
四. 问题分析 EwuRIe;D  
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。 loE;q}^  
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。 x'OP0],#  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 xirq$sEl  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 f4F%\ "  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 x(4"!#  
h;y}g/HZ  
五. 问题1:一致性 PBFpV8P,  
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?| )l! `k  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ?U O aqcL  
7sWe32  
struct holder j(K)CHH  
  { wi+L 4v  
  // 1w7XM0SHcn  
  template < typename T > Oo FMOlb.Z  
T &   operator ()( const T & r) const euRKYGW  
  { V8&'dhuG  
  return (T & )r; aSxDfYN=R  
} ,=c(P9}^  
} ; mO(Y>|mm  
l?V#;  
这样的话assignment也必须相应改动: U /~uu  
nt-_)4Fm  
template < typename Left, typename Right > C+jXH)|iq  
class assignment _8F;-7Sz  
  { kzNRRs\e  
Left l; .XRe:\8mc  
Right r; v}D0t]  
public : Am*lx  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 8O60pB;4  
template < typename T2 > 5JK'2J&  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } |cp_V  
} ; & ,:!gYN  
6A|XB3  
同时,holder的operator=也需要改动: S'w}Ir  
 98^7pa  
template < typename T > Qy}pn=#Q  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const JKO*bbj  
  { ]@Z nP,8  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 4,h)<(d{  
} PApr8Xe  
f8=qnY2j  
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。 -"a(<JC^NI  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 I>vU;xV\m  
T5e#Ll/  
return l(rhs) = r; Kb;Pd!Q  
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。 Ui9;rh$1eU  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: eT5IL(mH  
:oC;.u<*8  
template < typename Tp > 9IrCu?n9b  
class constant_t bi+g=cS  
  { ad47 42  
  const Tp t; *P]]7DR  
public : 9^N(s7s  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} v*.iNA;&i  
template < typename T > c&wiTvRV  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const :[f[-F  
  { k\*?<g  
  return t; `,/5skeJ  
} ZG#:3d*)  
} ; c9Cc%EK  
c+T`X?.j  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 0kls/^0,  
下面就可以修改holder的operator=了 }lhk;#r  
s6 (md<r  
template < typename T > F1B/cd  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const m^m=/'<+  
  { *icaKy3  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); n+Conp/  
} 9m v0}I  
%{cVG-<_iz  
同时也要修改assignment的operator() :V#xrH8R  
omy3<6  
template < typename T2 > iyr8*L\  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 99By.+~pX  
现在代码看起来就很一致了。 O0`ofFN  
AFvv+ ss  
六. 问题2:链式操作 YPq:z"`-y4  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 .V0fbHYTJ  
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?\eO&QG{"  
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。 Ex*{iJ;\  
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。 {}iS5[H]  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct u8|CeA  
I?%q`GyP5  
template < typename T > Qy4Pw\  
struct result_1 !v9`oL26  
  { $^czqA-&  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; wxj}k7_(`A  
} ; QfPw50N;  
g+QIhur  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: `_ M+=*}  
4oryTckS  
template < typename T > V6((5o#  
struct   ref I!u=.[5zdC  
  { &0|Z FXPd  
typedef T & reference; 1uG)U)y/Q  
} ; #r?[@aJ  
template < typename T > \pTC[Ry1  
struct   ref < T &> PU1YR;[Fe  
  { F6Q%<p a  
typedef T & reference; 8'TIDu  
} ; 7P*\|Sxk%  
dV'^K%#  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: eX}aa0  
'/0e!x/8  
template < typename T > "zTy_0[;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const h&d"|<  
  { wmXI8'~F&  
  return l(t) = r(t); z-g6d(  
} u(f;4`  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 Y9vi&G?Jl  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 iCh 8e>+  
5T(cy  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 7,Z<PE  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ZHeq)5C ;f  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 o]qwN:8^  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 F|.tn`j]U  
最后的布局是: 60A!Gob  
                Add 4t/?b  
              /   \ r%X M`;bQX  
            Divide   5 W7_m,{q  
            /   \ VnB HQ.C  
          _1     3 ;XjXv'  
似乎一切都解决了?不。 B^GMncZO  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 ~Jw84U{$  
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。 3K/ tB1  
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<iu2\  
mSZg;7DE3*  
template < typename Right > <u0}&/  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ?vI2mr a+  
Right & rt) const o~"Y_dLsW  
  { 5_L,7\5#  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); vZ$E [EG}  
} VGxab;#,:3  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 qIQ 61><  
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。 VQG$$McJ  
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。 @H+L1H%9n  
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。 9(z) ^ G  
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。 [E6ceX0  
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? e00 }YWf%  
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: hm0A%Js  
I} +up,B]o  
template < class Action > YTY(Et1i  
class picker : public Action !io1~GpKS  
  { ;C:|m7|  
public : 59W~bWHCP  
picker( const Action & act) : Action(act) {} t# y,9>6  
  // all the operator overloaded xWK/uE(  
} ; kz6fU\U  
5ZH3}B^L$  
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。 Y{#*;p*I  
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: +( afO ~9  
S+wT}_BQ  
template < typename Right > ~%M*@ fm  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const shy[>\w  
  { U@n5:d=  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); z\8s |!  
} 8JF<SQ  
>BK/HuS  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > kw gLK@@%1  
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。 `VUJW]wGu  
2  @T~VRy  
template < typename T >   struct picker_maker R2C~.d_TDu  
  { {[Y7h}7  
typedef picker < constant_t < T >   > result; jrz.n 4Y`  
} ; 'wMvO{}$  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > $o\z4_I  
  { y&O?`"Uv/M  
typedef picker < T > result; AL,7rYZG$  
} ; t)?K@{ 9  
Y`4 LMK[]  
下面总的结构就有了: J=: \b  
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。 Q^3{L\6_  
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。 S&XlMu  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 6\I1J= C  
至此链式操作完美实现。 6J}Yr5oD  
6vps`k$,~  
nHq4f&(H  
七. 问题3 mXS]SE  
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。 =_m3 ~=Z  
ANM=:EtP  
template < typename T1, typename T2 > /QVwZrch  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K\8zhY  
  { Qo^(r$BD  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); I_Gz~qk6  
} mD&I6F[s  
%eIaH!x:  
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: wF%RM$  
fc<y(uX  
template < typename T1, typename T2 > $M!iQ"bb  
struct result_2 w4}Q6_0v  
  { K{`R`SXD  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; lA1  
} ; y06**f)  
Tbv w?3  
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? rWDD$4y  
这个差事就留给了holder自己。 =jS$piw.  
    _O'!C!K6  
{ gs$pBu  
template < int Order > ~x<?Pj  
class holder; "M /Cl|z  
template <> p8)R#QWz9  
class holder < 1 > oaPWeM+  
  { 5G(dvM-n  
public : Yo' Y-h#  
template < typename T > p=E#!cn3  
  struct result_1 P2aFn=f  
  { k0ai#3iJ  
  typedef T & result; @n.n[zb\|  
} ; i|AWaG)  
template < typename T1, typename T2 > p'%S{v@5((  
  struct result_2 -LUZ7,!/>o  
  { 8Yf*vp>T/x  
  typedef T1 & result; (s&]V49  
} ; OPjNmdeS  
template < typename T > DmPsE6G}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const pOn&D  
  { hxM{}}.E  
  return (T & )r; b)e;Q5Z(.  
} zp}pS2DU  
template < typename T1, typename T2 > :3 Hz!iZM  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 2PRiiL@  
  { >JsVIfAF  
  return (T1 & )r1; ITqAy1m@C  
} 6_u!{  
} ; Y*\h?p[,  
8IxIW0  
template <> ~xsJML  
class holder < 2 > "JLE  
  { 3BD&;.<r  
public : [r3sk24  
template < typename T > AH/o-$C&  
  struct result_1 Ay 4P_>^  
  { !m9hL>5vR  
  typedef T & result; rEC  
} ; 00dY?d{[D  
template < typename T1, typename T2 > ]cS(2hP7  
  struct result_2 a)=|{QR>W  
  { O< /b]<[  
  typedef T2 & result; kBrA ?   
} ; F!u)8>s+z{  
template < typename T > IO 0nT  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 1y1:<t  
  { 'kC#GTZi  
  return (T & )r; sZr \mQ~  
} }[UH1+`L  
template < typename T1, typename T2 > pL;e(lM  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ~?fl8RF\  
  { MD<x{7O12>  
  return (T2 & )r2; nw`rH*  
} YsVKdh  
} ; _/}$X"4  
hHVAN3e  
\$DBtq5=  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 .$W}  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: G/},lUzLg  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: C R?}*  
"9aFA(H6w  
return l(i, j) = r(i, j); ftPhE)i  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) tx9 %.)M:n  
ip}%Y6Wj  
  return ( int & )i; 2}/r>]9^-  
  return ( int & )j; >#;;g2UV  
最后执行i = j; 4~$U#$u_  
可见,参数被正确的选择了。 C(B"@   
Q$]1juqg  
RfD#/G3|  
t g-(e=S4P  
DBcR1c&<H  
八. 中期总结 +4T.3Njjn  
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: F}meKc?a  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Vn{;8hZ :a  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ^OIo  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ^q/^.Gf  
I{U|'a  
ts@$*  
8,RqhT)2#  
H*3u]Ebh  
Q#ksf h!D  
九. 简化 DA>nYj-s  
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。 piIz ff  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 >d]-X]  
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: MMET^SO  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 a`^$xOK,  
  +-*/&|^等 n[K%Xs)  
2. 返回引用。 Q{uO/6  
  =,各种复合赋值等 -]u>kjiIT  
3. 返回固定类型。 GIpYx`mHi  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) y&8`NS#_p?  
4. 原样返回。 -@#],s7  
  operator, xy!E_CuC$  
5. 返回解引用的类型。 t5K#nRd Z:  
  operator*(单目) V?x&\<;,  
6. 返回地址。 A&v Qtd  
  operator&(单目) 9IG<9uj  
7. 下表访问返回类型。 (0LA.aBIf  
  operator[] 'sa)_?Hy  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 #Y-_kQV*  
  operator<<和operator>> 4Y1^ U{A+  
Vb JE zl  
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。 { 6qxg_{  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: :PY8)39@K  
9 4lt?|3=  
template < typename Left >  (yd(ZY  
struct value_return e<`?$tZ3   
  { >Jn`RsuV  
template < typename T > lnjs{`^  
  struct result_1 o(l%k},a  
  { )AdwA+-x  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; F 8sOc&L  
} ; $J)`Ru6.  
d`$w3Hy  
template < typename T1, typename T2 > 9 lG a*f)  
  struct result_2 f]?&R c2C  
  { xnWezO_  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; MwSfuP  
} ; 0~W XA=XG  
} ; Th\T$T`X$  
'4u/g  
&X` lh P  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait tK*y/S  
Rb:?%\=  
下面我们来剥离functor中的operator() knV*,   
首先operator里面的代码全是下面的形式: oVbs^sbRH  
'3Fb[md54  
return l(t) op r(t) N:+EGmp  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) a x;<idC}  
return op l(t) T5T[$%]6  
return op l(t1, t2) \j wxW6>  
return l(t) op p*YV*Arv  
return l(t1, t2) op DyZ6&*s$  
return l(t)[r(t)] Ujvm|ml  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] :cXN Fu\C  
MuzQ z.C  
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: 7AGUi+!ICl  
单目: return f(l(t), r(t)); wEI? 9  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ".#h$  
双目: return f(l(t)); ~Cynw(  
return f(l(t1, t2)); e F}KOOfC  
下面就是f的实现,以operator/为例 ;Q/1l=Bn  
OR+py.vK  
struct meta_divide kqo4 v;r  
  { :2vuc!Pu  
template < typename T1, typename T2 > j8^ #698X  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) t*Z5{   
  { FBouXu#  
  return t1 / t2; E|_8#xvb  
} c`lL&*]  
} ; /FPO'} 6i  
[GI2%uA0  
这个工作可以让宏来做: sVmqx^-  
*u,&?fCl  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ I7Abf7>*Q  
template < typename T1, typename T2 > \ v6L]3O1  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; mO]dP;,  
以后可以直接用 5K$<Ad4$b  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ).e}.Z6[i`  
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 <W7WlT  
(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。。。) unz~vG1Tn  
xkSVD6Km  
YG0b*QBY~  
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 [Ran/D\.  
OBF-U]?Y  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > toOdL0hCe  
class unary_op : public Rettype w r,+9uK  
  { y )<+?@sP  
    Left l; SXJjagAoML  
public : 7,alZ"%W  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 4,Uqcw?!F'  
P (Y\l  
template < typename T > [4dX[  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?`kZ6$  
      { ; }ThBb3  
      return FuncType::execute(l(t)); t pxk8Ys  
    } @uQ *$  
p-DHTX  
    template < typename T1, typename T2 > wHx_lsY;   
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \GioSg  
      { ty%,T.@e  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ^4<&"aoo  
    } }m Ub1b  
} ; h>!9N dzG  
/Q:mUd  
mWn0"1C  
同样还可以申明一个binary_op plJUQk  
r/P}j4)b7  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > "}-S%v`)z  
class binary_op : public Rettype * y wr_9  
  { 7;Q4k"h  
    Left l; ;3bUgI}.J  
Right r; 3QdCu<eBZ  
public : em- <V5fb  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} H5UF r,t  
^/x\HGrw  
template < typename T > Z^_zcH'  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const n)35-?R/M  
      { 'W("s  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); %yl17:h#  
    } A McZm0c`  
a <F2]H=J  
    template < typename T1, typename T2 > 0B}2~}#  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <nN# K{AH  
      { j}(m$j'  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Y"m(hs $  
    } AUIp vd  
} ; WNKP';(a@G  
NN5Ejr,  
kh#fUAt  
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 i*!2n1c[  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ga S}>?qk  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) \W= qqE]  
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。 fWi/mK3c  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! N&Ho$,2s  
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\aB_ =  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 K" X" 2c1o  
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) M,bs`amz  
下面是修改过的unary_op 5)hfI7{d  
=]"I0G-s!  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > |z:4T%ES  
class unary_op >&7^yXS  
  { ?`O^;f  
Left l; S QGYH  
  Un T\6u  
public : HXZ,"S  
O.xtY @'"  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} u-mD"  
kBoQjOV`  
template < typename T > &CN(PZv  
  struct result_1 @_#\qGY  
  { -R\dgS3  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; )E^4U 9v),  
} ; E\;%,19Ob  
&%t&[Se_~  
template < typename T1, typename T2 > dB0 UZirb  
  struct result_2 %k )H7nj  
  { y%kZ##  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; u3pFH(  
} ; Vi}E9I4  
4fjwC,,  
template < typename T1, typename T2 > X:g#&e_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 'V&Uh]>  
  { $ b53~  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); r`h".=oD  
} ~<s^HP2U{  
urCTP.F  
template < typename T > ;ny9q  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const B<,7!:.II  
  { kOq8zYU|  
  return OpClass::execute(lt(t)); >s0![coz  
} i27)c)\BM  
b`^Q ':^A  
} ; Qh-:P`CN  
WY!4^<|w"  
f#w u~*c  
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 1KBGML-K3  
好啦,现在才真正完美了。 S9r+Nsn  
现在在picker里面就可以这么添加了: v_WQ<G?  
NuD|%Ebs  
template < typename Right > MxKTKBxQ  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ]yZ%wU9!  
  { uKvdL "  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); g-"GZi  
} V'MY+#  
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。 X ,^([$  
yTZ o4c "  
cF8X  
Q[K)Yd  
K :~tZ  
十. bind |\G^:V[.  
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。 1+XM1(|c`  
先来分析一下一段例子 cGdYfi  
(}.MB3`#C  
p3{Ff5FZ  
int foo( int x, int y) { return x - y;} DZ\K7-  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 N@}h  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ;B[(~LCyT  
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。 rKyulgP  
我们来写个简单的。 c< MF:|(}  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: =+ >>l0=_v  
对于函数对象类的版本: @h!Z0}d X(  
,c{ckm  
template < typename Func > K5 BL4N  
struct functor_trait 83gWA>Odh  
  { eNVuw:Q+  
typedef typename Func::result_type result_type; u'>94Gm}  
} ; A>2_I)  
对于无参数函数的版本: NMf#0Nz-  
P R3Arfle  
template < typename Ret > 1# z@D(  
struct functor_trait < Ret ( * )() > @|Yn~PwKs  
  { ka8Y+Gs  
typedef Ret result_type; UXJblo#  
} ; *pv<ZF0>  
对于单参数函数的版本: q^Oj/ws  
: MjDcI~  
template < typename Ret, typename V1 > ov;^ev,(  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > +jF2 {"  
  { c"Vp5lo0  
typedef Ret result_type; Ro"'f7(v.  
} ; }zQgS8PQH  
对于双参数函数的版本: 3,6f}:CG  
GQ7uxdqWBQ  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ~?HK,`0h>  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > U&V u%+B  
  { gD4vV'|  
typedef Ret result_type; dpylJ2  
} ; 5rdB>8W  
等等。。。 1PUZB`"3  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ,qv\Y]  
L~Peerby  
template < typename Func > /w(g:e  
struct func_return {tY1$}R  
  { kmc"`Ogotw  
template < typename T > "#E<Leh'  
  struct result_1 <<A#4!f  
  { n-l_PhPQ`  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; CW?Z\  
} ; h@G~' \8t  
LSJ.pBl\X  
template < typename T1, typename T2 > tO:JB&vO2  
  struct result_2 c$7~EP  
  { gK({InOP  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; KU9FHN  
} ; }YFM4 0H  
} ; 62zu;p9m  
m} s.a.x  
Rk3 bZvj3  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 AguE)I&m  
/[\g8U{5B}  
template < typename Func, typename aPicker > 1(IZ,*i  
class binder_1 P@vUQ  
  { v x/YWZ  
Func fn; /3~L#jS  
aPicker pk; 2[qfF6FHA  
public : vB_3lAJt@  
UgS`{&b36  
template < typename T > x"NQatdq  
  struct result_1 86Q3d%;-yo  
  { 2J&~b8:  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; "IT7.!=@9  
} ; %gAT\R_f  
Y'i yfnk  
template < typename T1, typename T2 > Xi[]8o  
  struct result_2 n>j2$m1[  
  { Q/ .LDye8  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; j_N<aX  
} ; 9 $$uk'}w!  
\+O.vRc"M  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Z6i~Dy3  
PD.$a-t  
template < typename T > b2UDPW  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Hf]:m hH  
  { 9AX}V6\+  
  return fn(pk(t)); u5k {.&  
} L4m Vk  
template < typename T1, typename T2 > 4i)5=H  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %N<5ST>(  
  { hDJG.,r  
  return fn(pk(t1, t2)); bkDVW  
} :QGo -,6-  
} ; K%\r[NF  
yT@Aj;X0v  
h' !C  
一目了然不是么? ?0qD(cfx<  
最后实现bind pS ](Emn`.  
:)lG}c  
|di(hY|  
template < typename Func, typename aPicker > 'QT~o-U  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ?`Yu~a{  
  { .k]`z>uv  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); (is',4^b  
} $It mYj.m  
D0FX"BY7  
2个以上参数的bind可以同理实现。 m.m6.  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 :&vX0 Ce:  
?IHt T3'Rt  
十一. phoenix uv/\1N;V3  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: jj2iF/  
6-_g1vq  
for_each(v.begin(), v.end(), (6ga*5<  
( 1#,4P1"  
do_ jL\j$'KC  
[ 9,INyEyAL  
  cout << _1 <<   " , " B\RAX#  
] M0fN[!*z  
.while_( -- _1), iv~R4;;)  
cout << var( " \n " ) Nt@|l7Xl*  
) Za{O9Qc?D|  
); /f1]U LmC:  
Q /4-7  
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: t[`LG)  
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 Gg'!(]v  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 .T9$O]:o  
那么我们就照着这个思路来实现吧: m1pA]}Y/5o  
@-dGZ 5  
9m)$^U>oz  
template < typename Cond, typename Actor > ,^?g\&f(  
class do_while qhxMO[f  
  { hi!A9T3%}M  
Cond cd; ;^xM" {G8  
Actor act; $C7a #?YF,  
public : f%o[eW#  
template < typename T > HRyFjAR\?  
  struct result_1 &Uam4'B6-  
  { bQautRW  
  typedef int result_type; U*=E(l  
} ; SPb +H19;  
0* F` h  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} f X[xZGV,  
~-A"j\gi"  
template < typename T > UF!qp  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d*d:-f~q  
  { 3O2G+G2  
  do rH`\UZ{cc  
    { ] H !ru  
  act(t); 940:NOgm  
  } DH?n~qKpC  
  while (cd(t)); _gqqPny4$  
  return   0 ; @FN|=?8%  
} nKm# kb  
} ; a*5KUj6/TL  
}9"'' Z  
Q0R05*  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). $vu*# .w  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 -n9&W  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ^\ x'4!W  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 fY&TI}Y  
下面就是产生这个functor的类: T&'Jc  
?A|JKOst]  
wPM>-F  
template < typename Actor > IQO|)53)  
class do_while_actor >g{&Qx`&  
  { P_A@`eU0  
Actor act; dzOco)y  
public : 3LETzsJ  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} gvR]"h  
6NX#=A  
template < typename Cond > Gf"TI:xa  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; i"a3POV>  
} ; nm1dd{U6^  
Wm6qy6HR  
d78 [(;  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 @6'~RD.  
最后,是那个do_ VG 5*17nf5  
-rsbSt ?_  
(Y)2[j  
class do_while_invoker &K0b3AWc  
  { `CVkjLiy  
public : &'>m;W  
template < typename Actor > Kz42AC  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const z='%NZY  
  { 0beP7}$  
  return do_while_actor < Actor > (act); b~vV++ou_  
} pZ>yBY?R8>  
} do_; [o<hQ`&  
v>wN O  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? q|<B9Jk  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。  !vf:mMo  
最后来说说怎么处理break和continue 'w=|uE {^  
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。 %N-aLw\  
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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