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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda K/$KI7 P  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Ry&6p>-  
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, Wwo0%<2y  
e-;}366}  
!WlH'y-I  
6Wn1{v0  
  class filler 4+n\k  
  { ;uW FHc5@B  
public : ?dTD\)%A  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} }p V:M{Nu&  
} ; / {%%"j  
y =@N|f!  
+T ?NH9  
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: 'u658Tj  
Om&Dw |xG8  
~DWl s.  
MV"=19]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); #yen8SskB  
4-w{BZuS  
UiWg<_<t  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 =4!mAo}  
f$( e\+ +  
]:;&1h3'7  
iU-j"&L5  
二. 战前分析 jPeYmv]  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 <@}9Bid!o  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 al0L&z\  
jIyQ]:*p  
Kw}'W 8`c  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); M5B# TAybC  
  /* --------------------------------------------- */ zs;JJk^  
vector < int *> vp( 10 ); [QTV9  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); CTK;dM'uQ  
/* --------------------------------------------- */ *Ex|9FCt$  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 1YA% -~  
/* --------------------------------------------- */ ;S{(]K7i  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); '-6~tWC~7  
  /* --------------------------------------------- */ %y@AA>x!  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); g0H[*"hj  
/* --------------------------------------------- */ 'qi}|I  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Rcv9mj]l  
<3iMRe  
0(I j%Wi,  
$'TM0Yu,  
看了之后,我们可以思考一些问题: a.'*G6~Qgw  
1._1, _2是什么? ^.tg7%dJ  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 b6[j%(   
2._1 = 1是在做什么? qR.Q,(b|  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 3T 9j@N77  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ^8tEach  
C~[,z.FvO  
s{++w5s  
三. 动工 :,^gj  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: K,]=6 Rj  
R+|hw;  
)[  ,A_3E  
g`^x@rj`E  
template < typename T > .hiSw  
class assignment ;4a{$Lw~^9  
  { zT/\Cj68  
T value; ;jPXs  
public : e )ZUO_Q$  
assignment( const T & v) : value(v) {} MDN--p08  
template < typename T2 > BVm0{*-[|  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } DlT{`  
} ; 2:R+tn(F  
|}1dFp  
hph4`{T  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 h![#;>(  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment f?b"iA(6  
P2!C|SLK  
,[Fb[#Qqb  
l,: F  
  class holder /xQPTT  
  { t5zKW _J7  
public : %SI'BJ  
template < typename T > E9}C  #  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Je@v8{][|  
  { tDo"K3   
  return assignment < T > (t); fnY.ao1-s[  
} 2tLJU  Z1  
} ; hcc/=_hA  
_U0f=m  
1}37Q&2  
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: M;NX:mX9  
cAy3^{3:  
  static holder _1; _6Ha  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 9kojLqCT  
7KPwQ?SjT  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 3F0 N^)@  
而不用手动写一个函数对象。 &{RDM~  
G j1_!.T  
;]fs'LH  
C7vxw-o|&p  
四. 问题分析 !c-*O<Y  
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。 fV:83|eQ  
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。 .o8t+X'G  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 @6d[=!9  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Y~Ifj,\  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 IAEAhqp  
4=.so~9odX  
五. 问题1:一致性 2(nlJ7R  
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?| :!/8 Hv  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 bfO=;S]b!  
`kr?j:g  
struct holder B:QHwzd  
  { BD-AI  
  // Q^I\cAIB  
  template < typename T > a6H%5N  
T &   operator ()( const T & r) const ,P Z ge  
  { BC]?0 U  
  return (T & )r; x:7IIvP  
} 8D].MI^  
} ; bi:8(Q$w:`  
+ )?J#g  
这样的话assignment也必须相应改动: fQ98(+6  
Th[dW<  
template < typename Left, typename Right > q9NoI(]e  
class assignment _FEF x  
  { Nluoqo ac  
Left l; _rYkis^ u  
Right r; |%v^W3  
public : 1sCR4L:+  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} <ih[TtZ  
template < typename T2 > -![|}pX  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } /@Zrq#o zx  
} ; v3qA":(w+(  
(ik\|y% A  
同时,holder的operator=也需要改动: >j`qh:^  
c)tfAD(N8x  
template < typename T > \Roz$t-R|f  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const x`?3C"N:<  
  { KYP!Rs/j.  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); d %#b:(,  
} c(%|: P^  
p:%loDk  
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。 .~}1+\~5  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 'RRE|L,  
xKC[=E>z  
return l(rhs) = r; yEoV[K8k  
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。 qCO/?kW  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 0;ji65  
`XB 9Mi=  
template < typename Tp > g1o8._f.  
class constant_t $A` VYJtt#  
  { fX+O[j  
  const Tp t; 5Ph4<f` L~  
public : '\GbmD^F  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} v}x&?fU `  
template < typename T > ;GI&lpKK  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Z)\@i=m  
  { K@#L)VT!  
  return t; d/Q%IeEL.  
} )ANmIwmC#  
} ; ERt{H3eCcJ  
#,.Hr#3nI  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 N?>vd*  
下面就可以修改holder的operator=了 }T$p)"  
f {"?%Ku#  
template < typename T > k'"%.7$U!  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const @R  6@]Dm  
  { +{U cspqM  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); x;')9/3  
} 63A.@mL  
X$pJ :M{F$  
同时也要修改assignment的operator() \15nS B  
{V-v-f  
template < typename T2 > [PM4k0YC8  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } J")#I91  
现在代码看起来就很一致了。 ^VACf|0  
eIo7F m  
六. 问题2:链式操作 "T"h)L<  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 F\KUZ[%  
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。 JLJ;TM'4=  
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。 "Yca%:  
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。 N"1B/u  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct +@:x!q|^  
ym6K !i]q4  
template < typename T > _,d~}_$`i  
struct result_1 @fV9 S"TcM  
  { 69 o 7EA  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; <rmvcim{*  
} ; lA-h`rl /  
2"S}bfrX  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: xjUtl  
/OJ`c`>Q:  
template < typename T > O<e{  
struct   ref Ydy9  
  { W,-g=6,  
typedef T & reference; xp9pl[l  
} ; M|[oaanY'  
template < typename T > wuqJr:q*#  
struct   ref < T &> }#E[vRf  
  { N"y)Oca{  
typedef T & reference; _{Hj^}+$  
} ;  JSg$wi8  
hiw|2Y&`  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: pO.2<  
8h4'(yGQQW  
template < typename T > uXq. ]ub  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const gl_^V&c  
  { TNr :pE<  
  return l(t) = r(t); 4 N7^?  
} eNu7~3k}  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 Jdp3nzM^^@  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 :Xd<74Nu  
{GcO3G#FZ  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 ,i@:5X/t  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Z87|Zl  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 d5z`BH.  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 dw7$Vh0y  
最后的布局是: ~F?u)~QZ #  
                Add hDq`Z$_+KX  
              /   \ 0nD/;\OU  
            Divide   5 tlt*fH$ .  
            /   \ 13=.H5  
          _1     3 ^w06<m  
似乎一切都解决了?不。 :<#nTh_@\'  
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。 B !=F2  
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。 uc"P3,M  
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: 2Q"K8=s  
E\2%E@0#  
template < typename Right > PIpi1v*qz  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const wuJ4kW$  
Right & rt) const ;{o|9x|  
  { q8Z<{#oXu  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); FtC^5{V+V  
} r{%qf;  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 g2/8~cn8z  
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。 {T Ug. %u  
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。 t3Y:}%M  
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。 KFkoS0M5|  
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。 XNu^`Ha  
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? :TC@tM~Oy  
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: NL0n009"c$  
QS]1daMIK<  
template < class Action > Mzw X>3x  
class picker : public Action H? y,ie#u  
  { ?#YE`]  
public : CoAv Sw  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Km6YP!i  
  // all the operator overloaded -{vKus  
} ; +V^;.P</  
M|(Q0 _8  
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。 td3D=Y  
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: VEw"  
_aMPa+D=P  
template < typename Right > Yr=Y@~ XL  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const h@]XBv  
  { r s?R:+  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Ktm4 A O  
} 0|\$Vp  
Uwx E<=z  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >  \qK&q  
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。 ?vHU #  
:+|Z@KB  
template < typename T >   struct picker_maker 9 ea\vZ  
  { ~B(4qK1G  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ^J8lBLqe  
} ; ~Ti'FhN  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > bl(RyA gA  
  { -701j'q{  
typedef picker < T > result; GU8sO@S5#  
} ; 0f>5(ek  
)$bS}.  
下面总的结构就有了: do+.aOC  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 @)&=%  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 n%s]30Xs  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 "?I y(*^  
至此链式操作完美实现。 xDoC(  
JOLaP@IPT  
h"lv7;B$  
七. 问题3 Ev(>z-{F  
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。 'B0{_RaTb  
\3aoM{ztD  
template < typename T1, typename T2 > #!KE\OI;@5  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2eol gXp  
  { 1.9}_4!  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 4l45N6"  
} t#pS{.I  
z}ddqZ27G$  
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: {"QNJq#:  
Um-[~-  
template < typename T1, typename T2 > 7 uKY24  
struct result_2 k<{{*  
  { spPNr  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; xzZ38xIhV  
} ; o;R2p $  
hL;(C) (  
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? FXN/Yq  
这个差事就留给了holder自己。 ><$d$(  
    in-HUG  
6U,O*WJ%e  
template < int Order > dl@%`E48w  
class holder; bPt!yI:  
template <> l +OFw)8od  
class holder < 1 > A/KJqiag  
  { qC:raH_:  
public : pF Rg?-  
template < typename T > y)!5R3b  
  struct result_1 $LFYoovX  
  { ssxzC4m  
  typedef T & result; wN-d'-z/rd  
} ; scou%K  
template < typename T1, typename T2 > GV69eG3bX#  
  struct result_2 ;^%4Q"  
  { QKN+>X  
  typedef T1 & result; &3Sz je  
} ; nd1+"-,q  
template < typename T > #& Rw&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 1\>^m  
  { [t@Mn  
  return (T & )r; &wCg\j_c  
} K[r^'P5m  
template < typename T1, typename T2 > _JE"{ ;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const b@f$nS B  
  { E:}r5S) 4  
  return (T1 & )r1; k$J zH$  
} [knN:{ l  
} ; r^paD2&}  
/%TI??PGu  
template <> 'JfdV%M  
class holder < 2 > lP@Ki5  
  { pd;br8yE$@  
public : i?g5_HI  
template < typename T > K&70{r  
  struct result_1 k!HK 97qA  
  { #32"=MfQn  
  typedef T & result; -pGE]nwDL  
} ; Y>G@0r BG  
template < typename T1, typename T2 > ,TN 2  
  struct result_2 kZZh"#W: L  
  { cm[&?  
  typedef T2 & result; Dq5j1m.  
} ; $gy*D7  
template < typename T > X4E%2-m@'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const a8iQ4   
  { =&2 Lb  
  return (T & )r; ^, _w$H  
} Md2>3-  
template < typename T1, typename T2 > khrb-IY@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const DB:+E|vSD  
  { /.MN  
  return (T2 & )r2; !0@Yplj  
} U4-g^S[  
} ; Z9 9>5\k  
D.Q=]jOs  
M#VE]J  
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> >。 /ZPyN<@  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: `~Zs0  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: QQ~-  
@&:ar  
return l(i, j) = r(i, j); DV-;4AxxRq  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 0#&5.Gr)  
[uq$5u  
  return ( int & )i; ?$^2Umt 0  
  return ( int & )j; 7=WT69,&  
最后执行i = j; l q&wXi  
可见,参数被正确的选择了。 #Xb+`'  
!~&R"2/  
.5,(_p^  
4V==7p x(  
6qaQ[XTxf  
八. 中期总结 `_{`l4i 5  
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: J}+6UlD  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 "a1n_>#Fb  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 6&l+0dq  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor rIh l.5Y  
jeX^}]x|%  
k_q0Q;6w!l  
`gb5 "`EZ  
ez^@NK  
%S nd\  
九. 简化 #Av.iAs  
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。 ;@Z#b8aM}  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 (B_\TdQ  
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: "xHgqgFyO  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 OJ zs Q  
  +-*/&|^等 .!,z:l$Kh  
2. 返回引用。 (egzH?  
  =,各种复合赋值等 D'A/wG  
3. 返回固定类型。 ( %xwl  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Mo @C9Y0  
4. 原样返回。 K7W6ZH9;  
  operator, `~;rblo;  
5. 返回解引用的类型。 @reeO=  
  operator*(单目) C@W"yYt  
6. 返回地址。 aKuSd3E@#  
  operator&(单目) h{p=WWK  
7. 下表访问返回类型。 >ByXB!Wi+  
  operator[] aZ'Lx:)R  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 *nsAgGKKM^  
  operator<<和operator>> oDYRQozo>  
<5jzl  
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。 y2vUthRwo  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Zx  bq  
i35=Y~P-  
template < typename Left > ^?]%sdT q  
struct value_return Yvjc1  
  { -'BA{#e}L  
template < typename T > $.v5~UGb{\  
  struct result_1 yz*6W zD  
  { UHxE)]J  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; MR<;i2p  
} ; C[Dav&=^F  
$3uKw!z  
template < typename T1, typename T2 > MFm"G  
  struct result_2 z` FCs,?K  
  { B0WJ/)rK<  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ez!C?  
} ; 8o 0%@5M  
} ; 09kt[  
ql?=(b;D  
hk;7:G  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait (BfgwC)  
/2Bi@syxK  
下面我们来剥离functor中的operator() S"k *6 U  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 'hv k  
qt^T6+faaQ  
return l(t) op r(t) ZMLg;-T.&4  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) jSuL5|Gui  
return op l(t) ['*8IWg  
return op l(t1, t2) w{90`  
return l(t) op g HbxgeL  
return l(t1, t2) op H0R&2#YD  
return l(t)[r(t)] aKJQm '9Ks  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] R% ,<\d7  
BQ2wnGc  
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: BC;:  
单目: return f(l(t), r(t)); ,b;{emX h  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); _#}n~}d  
双目: return f(l(t)); PF7&p~O(Z  
return f(l(t1, t2)); JA_BKA  
下面就是f的实现,以operator/为例 4bJZmUb  
Mz;[+p  
struct meta_divide V{&rQ@{W  
  { `TPOCxM Mo  
template < typename T1, typename T2 > \3jW~FV  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 9{8GP  
  { $gM8{.!  
  return t1 / t2; <K4 ,7J$}h  
} `VL}.h  
} ; #I3$3^0i#  
[j:[  
这个工作可以让宏来做: [wB9s{CX  
[kgdv6E  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ (%:>T Q(  
template < typename T1, typename T2 > \ JHJ~X v  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Q\,o :ZU_  
以后可以直接用 TbF4/T1b  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) |xvy')(b  
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 0% #<c p  
(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。。。) <ExZ:ip  
JQ-gn^tsy  
1G'`2ATF*  
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 3 Lsj}p  
1#4PG'H  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > U"4?9. k  
class unary_op : public Rettype !'*csg  
  { ~|AwN [  
    Left l; r]Ff{la5  
public : @hImk`&[N  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} fQ=MJ7l  
KyO8A2'U  
template < typename T > $VQtwuYt  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =FT98H2*|  
      { n7YEG-J  
      return FuncType::execute(l(t)); VCcr3Dx()F  
    } *I0-O*Xr  
tD Cw-  
    template < typename T1, typename T2 > `[YngYw  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }O4se"xK  
      { Ep4Hqx $  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); `O8b1-1q~  
    } eV cANP  
} ; AisN@  
[J0 v&{)?  
N8`4veVBx'  
同样还可以申明一个binary_op q(5+xSg"gK  
P0-Fc@&Y  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > x/ :4 {  
class binary_op : public Rettype :ECi+DxBK  
  { M8b4NF_&  
    Left l; @v*/R%rv t  
Right r; 5Fm=/o1  
public : `j9$T:`  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} m3g2b _;  
`ZaT}# Y  
template < typename T > M#@aB"@J>  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  l"zUv  
      { /)rkiwp  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); WWZ9._  
    } VNtPKtx\  
2 qO3XI  
    template < typename T1, typename T2 > {3Vk p5%l  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U\?g*  
      { g3%t8O/M  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ro[Y-o5Q0  
    } l#wdpD a{  
} ; h !(>7/Gi  
zK+52jhi  
OW(&s,|6x  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 Ih[+K#t+E  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ozr9>b>M  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 2`= 6%s  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 :;!\vfZbU  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 'iLH `WE  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 {hO`6mr&t  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 H2-28XGc  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) @l UlY2  
下面是修改过的unary_op 3v!~cC~cI  
(,xZGa  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > mty1p'^KQ  
class unary_op v1.q$ f^(  
  { Us~ X9n_F  
Left l; !z zW2>  
  qYp$fmj  
public : Y#01o&f0n  
8)\M:s~7&  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} qOG}[%<^n7  
[W,-1.$!dM  
template < typename T > n|4;Hn1V  
  struct result_1 r++i=SQax  
  { :<~7y.*O{  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ~mN% (w!^  
} ; )J3kxmlzQ  
".~{:=  
template < typename T1, typename T2 > uC]Z8&+obb  
  struct result_2 !)Rr] ~  
  { [Id}4[={e  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; IGAzE(  
} ; 4o9$bv  
I 2HT2c$  
template < typename T1, typename T2 > T_OF7?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const XvSIWs  
  { <V_7|)'/A  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); qSO*$1i  
} 5QWNZJ&}d  
ad`_>lA4Lp  
template < typename T > Pcu|k/tk  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const lz~J"$b  
  { s([Wn)I  
  return OpClass::execute(lt(t)); <2P7utdZ  
} )8{6+{5lu  
j:1uP^.  
} ; =`I?mn&  
c/u_KJFF-n  
Eb.;^=x  
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 Dr"/3xm  
好啦,现在才真正完美了。 mPVE?jnR^0  
现在在picker里面就可以这么添加了: ".2A9]_s  
4^!4eyQ^  
template < typename Right > -'C!"\%  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const s=EiH  
  { ;>2#@QP  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); vg8O] YF  
} BEw{X|7  
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。 5z]\$=TE  
}BN\/;<A  
F$hZRZ  
Ud3""C5B  
N5 q725zJ  
十. bind Qp!Y.YnPd_  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 *PM}"s  
先来分析一下一段例子 IF?xnu  
-WT3)On  
e!o(g&wBj  
int foo( int x, int y) { return x - y;} TvrwVL)  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Gidkt;lj  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 f:%SW  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 mpef]9  
我们来写个简单的。 T#iU+)-\%  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: GF R!n1Hv  
对于函数对象类的版本:  ]R Mb,hJ  
qiNliJ>40E  
template < typename Func > \mXqak,y  
struct functor_trait }h~'AM  
  { / = ^L iP  
typedef typename Func::result_type result_type; xtJAMo>g  
} ; _IYY08&(r  
对于无参数函数的版本: t>U!Zal"  
gEKO128  
template < typename Ret > qB JRS'6'9  
struct functor_trait < Ret ( * )() > XU#,Bu{  
  { kQ}s/*  
typedef Ret result_type; +?e}<#vd'?  
} ; &LU'.jY  
对于单参数函数的版本: jpO38H0)  
XZ:1!;  
template < typename Ret, typename V1 > 9oq)X[  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 5V|tXsy:  
  { I>((o`  
typedef Ret result_type; g[!Cj,  
} ; gNa#|  
对于双参数函数的版本: hh&Js'd  
yH(V&Tv  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > [~?M/QI9  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ?0npEz|  
  { )Z:m)k>r;  
typedef Ret result_type; ~.Q4c*_b  
} ; =QiT)9q)  
等等。。。 l @A"U)A(  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy nO@+s F  
kukaim>K  
template < typename Func > d8.ajeN]o  
struct func_return .!j#3J..u  
  { p}8ratmN  
template < typename T > WTu{,Q  
  struct result_1 v>^jy8$  
  { |+/$ g.  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; .cw=*<zeg  
} ; |Qu_E  
`Xqy  
template < typename T1, typename T2 > @}G|R\2P  
  struct result_2 6 ">oo-  
  { fMB4xbpD  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; M+UMR+K  
} ; kh&_#,  
} ; e3rfXhp  
R1 qMg+  
td/5Bmj  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 nCB[4  
36i_D6  
template < typename Func, typename aPicker > Q=XA"R  
class binder_1 U$EM.ot  
  { <tQXK;  
Func fn; 83xd@-czgh  
aPicker pk; TA9dkYlE/  
public : YUS?]~XC7x  
165WO}(;/  
template < typename T > 2HVCXegq  
  struct result_1 D`fc7m  
  { Wbs^(iUU}  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 9!S^^;PN&  
} ; Deog4Ol"/  
d5q4'6o,  
template < typename T1, typename T2 > ;;6\q!7`  
  struct result_2 5 {fwlA  
  { ]kH}lr yG  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; i/M+t~   
} ; "9 u-lcQ\  
67,3i~  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} m^c%]5$  
KY 8^BjY@  
template < typename T > = jBL'|k5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =*[, *A  
  { -|$*l Q  
  return fn(pk(t)); 0. (zTJ  
} _AAx )  
template < typename T1, typename T2 > 3v G  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const o[2Y;kP3*P  
  { 1y(iE C  
  return fn(pk(t1, t2)); PgqECd)f  
} |/2LWc?  
} ; (S3jZ  
`-5cQ2>"  
hX %s]"  
一目了然不是么? TR|;,A[%v#  
最后实现bind ZG!x$ yi$  
R$ v i!0  
_=)!xnYf  
template < typename Func, typename aPicker > TLX^~W[gOm  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 7:ckq(89  
  { v7g [Lk  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); h FDze  
} fyGCfM  
*;Ak5.du  
2个以上参数的bind可以同理实现。 }1@n(#|c  
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。 [6tR&D #K  
G@;Nz i89  
十一. phoenix ^]KIgGv\  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: V_{vZ/0e  
0U9+  
for_each(v.begin(), v.end(), s%FP6u7[i  
( !OV|I  
do_ 57'q;I  
[ :Q8g?TZ  
  cout << _1 <<   " , " x ru(Le}E  
] F: f2s:<  
.while_( -- _1), ?UU5hek+m  
cout << var( " \n " ) {kT#o3,>w6  
) uFMs ^^#  
); a =9vS{  
o&WRta>VP  
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: GsR-#tV@  
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 osI- o~#>  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 2f s9JP{^0  
那么我们就照着这个思路来实现吧: `x5ll;"J  
$Gr4sh!cE  
}FuVY><l  
template < typename Cond, typename Actor > v4X_v!CQ  
class do_while _QD/!~O  
  { yIM.j;5:~5  
Cond cd; yl[2et  
Actor act; b;SFI^  
public : YL; SxLY  
template < typename T > ,ZLG7e  
  struct result_1 /IrKpmbq  
  { L;L2j&i%v)  
  typedef int result_type; 9Kq<\"7Bmz  
} ; 2#,8evH  
=mDy@%yx!  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} IJ+O),'  
~:R4))qpg  
template < typename T > mxtlr)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Rc;1Sm9\  
  {  ]v/t8`  
  do 39'X$!  
    { {\ A_%  
  act(t); Iwnj'R7:  
  } kO /~i  
  while (cd(t)); H0 {Mlu9  
  return   0 ; s{b0#[  
} >1_Dk7E0D  
} ; 2l]C55p)s  
:-W$PIBe  
X`8Y[Vb3}  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). pT|./ Fe  
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。 s0x@ u  
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。 kfH9Y%bOy  
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。 !NlB%cF  
下面就是产生这个functor的类: j 8~Gv=(h  
Y}eZPG.h  
;igE IGR  
template < typename Actor > 11nO<WH  
class do_while_actor C@l +\M(  
  { $`cy'ZaF  
Actor act; s|Imz<IE  
public : {X{01j};8  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} %Z-TbOX  
Yj|c+&Ng  
template < typename Cond > z:@d@\$?  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; +]aD^N9['  
} ; w*]_FqE  
@]}Qh;a~  
Udb0&Y1^  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 7lnM|nD  
最后,是那个do_ o.v,n1Nm  
Q*TQ*J7".X  
]~4}(\u  
class do_while_invoker > 2!^ dT^D  
  { 3|z;K,`Fw  
public : XFLjVrX[  
template < typename Actor > :Kt{t46)  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const *<#]&2I  
  { %'K+$  
  return do_while_actor < Actor > (act); .)oQM:F (h  
} d#M?lS>  
} do_; gu~-}  
VLl&>Pbe-  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? [U+<uZzOC  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 2/a04qA#  
最后来说说怎么处理break和continue 7~Xu71^3s  
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。 ,cl"1>lp  
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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