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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda [%"|G9  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 [\^ n=  
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, lHN5Dr  
u@Ih GME  
Y071Y:  
}MJy +Z8&  
  class filler jD$,.AVvz  
  { ePOG}k($/%  
public : 6dq(T_eG  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} "Gsc;X'id  
} ; {% rA1g  
((YMVe  
Z^bQ^zk-  
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: U$O\f18  
xT3BHnQ(  
LdYB7T,  
[;n9:Qxf  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 2,DXc30I  
]AINK UI0  
m( r,Acy6  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 NH[kNi'  
EuZ<quwWg  
vLv@&lMW  
S3q&rqarC%  
二. 战前分析 ,82S=N5V!  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 iFd+2S%  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 &C `Gg<  
:tz#v`3o  
Tr_w]'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); iowTLq!?  
  /* --------------------------------------------- */ ux=w!y;}  
vector < int *> vp( 10 ); RVZ")Z(  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); fe\mL mK9  
/* --------------------------------------------- */ ahJ`T*)HY  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 1$xNUsD2  
/* --------------------------------------------- */ Ow+GS{-q  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); {kA0z2Fe  
  /* --------------------------------------------- */ 8V~k5#&Ow  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); y%&q/tk  
/* --------------------------------------------- */ Xe3U`P7(  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); MU($|hwiL  
:">!r.Q  
6Pz4\uE=  
piJu+tUy  
看了之后,我们可以思考一些问题: RFi S@.7  
1._1, _2是什么? ?qmRbDI  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 8+~ >E  
2._1 = 1是在做什么? uu-PJTNZ  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 *^\Ef4Lh  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 DF&(8NoX~  
TEP,Dq  
Z-$[\le  
三. 动工 )cX*I gO  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 4n#M  
Z&G+bdA>,  
P9/q|>F  
?1*cO:O  
template < typename T > ]Oe2JfJwx  
class assignment $By< $  
  { sZ3KT&  
T value; E:,/!9n  
public : y;4OY  
assignment( const T & v) : value(v) {} ]V[q(-Jk  
template < typename T2 > a1g,@0s  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ADz ^\  
} ; %@<8<6&q  
kYM~d07 V  
\Q {m9fE  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 %p Ynnfr  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment tl[Uw[  
n"h `5p5'  
ZAW^/bo<  
FDv<\2+ c  
  class holder ,[N%Q#  
  { +Te\H  
public : l94b^W}1)W  
template < typename T > g!|=%(G=  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 0B[="rTS7#  
  { ~jWn4 \  
  return assignment < T > (t); aR[JD2G  
} pg6cF  
} ; 2pZXZ  
0$(WlP |  
.zr-:L5{  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: }cM}Oavh  
kT|dUw9G  
  static holder _1; @tF\p  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 biLs+\C  
AL[KpY  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 9,c(y sv"  
而不用手动写一个函数对象。 l(yZO$  
r^2p*nr}  
'Oxy$U   
)i6mzzj5  
四. 问题分析 f@6QvkIa  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 at@G/?  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 X enE^e+9  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 a a<8,;  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 } F E>|1  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 N>Xo_-QCY  
{ba q+  
五. 问题1:一致性 y+Ra4G#/}  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| }~2LW" 1'  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 m )8BgCy  
,y1PbA0m  
struct holder % BVs47g  
  { U] ~$g}!)  
  // $': E\*ICb  
  template < typename T > bw(a6qKK  
T &   operator ()( const T & r) const V4hiGO[  
  { !1rlN8w(qr  
  return (T & )r; B{/R: Hm  
} :8I9\eet3  
} ; A8xvo/n$  
S O4u9V  
这样的话assignment也必须相应改动: D!@Ciw  
Wfu(*  
template < typename Left, typename Right > :D euX  
class assignment C7XxFh  
  { tG:25T0  
Left l; 6O|@xvg  
Right r; i% w3/m  
public : Az9?Ra;U  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} mGtdO/C#B  
template < typename T2 > hmvfw:Nq4  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } .@2m07*1  
} ; Ua<5U5  
nR7d4)  
同时,holder的operator=也需要改动: j-0z5|*KE  
b v G/|U  
template < typename T > cT<1V!L4  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ;}7Rjl#  
  { =w;F<M|Y  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); WM Fb4SUR  
} J\/cCW-rF  
$g@=Z"  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 1uG"f<TsR  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 .nB0 h  
5BWH-2HsB  
return l(rhs) = r; qJ;jfh!  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 -jW.TT h]  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: s&A} h  
6{x(.=  
template < typename Tp > qT ,Te  
class constant_t O#b6mKPt;t  
  { rEv@Y D  
  const Tp t; 'GB. UKlR  
public : 8hXl%{6d3  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ,eOB(?Ku  
template < typename T > /rM I"khB  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const >,TUZ  
  { t,,k  
  return t; R,gR;Aarw  
} .}&` TU  
} ; N2B|SO''  
ao%NK<Lt  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 1s%#$ 7  
下面就可以修改holder的operator=了 "k/;[ Wt]  
SFO({w(  
template < typename T > ->sm+H-*  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const _  <WJ7  
  { lH-/L(h2  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 'L 8n-TyL  
} 2Z3('?\z~  
G}FIjBE  
同时也要修改assignment的operator() :cGt#d6  
{K9/H qH  
template < typename T2 > _>9.v%5cs(  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Ti'}MC+0  
现在代码看起来就很一致了。 -u? S=h}  
!!Aj<*%  
六. 问题2:链式操作 |7X:TfJ  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 `;)\u  
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。 ik!..9aB  
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。 " t7M3i_  
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。 LxpuhvIO  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 7oq[38zB  
'1$!jmY  
template < typename T > q*2N{  
struct result_1 RTv qls  
  { lWqrU1Sjl  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; # g_Bx  
} ; RB+N IoQQ|  
hWKJ,r%9;  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: |i ZfYi&^  
>2< 8kBF_  
template < typename T > '3<fsK=  
struct   ref w^LuIbA  
  { 5!EJxP9  
typedef T & reference; v@wb"jdFi$  
} ; [+OnV&  
template < typename T > D<V~f B  
struct   ref < T &> =e8bNg  
  { V^\8BVw  
typedef T & reference; [-)r5Dsdq  
} ; i} N8(B(  
HO[wTB|D]  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ' 4E R00  
ET[k pL  
template < typename T > <0S,Q+&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const MW PvR|Q  
  { T}4/0yR2  
  return l(t) = r(t); F35#dIs`&  
} 2^)1N>"g  
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。 ZeEWp3vW  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 9Ffp2NW`;  
H6&J;yT}  
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 jaa"~5TO8  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: \TF!S"V  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 %~jkB.\* )  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 <D::9c j  
最后的布局是: H_0/f8GwnG  
                Add *FmTy|  
              /   \ 8X I?  
            Divide   5 1y lk4@`  
            /   \ XEdzpkB  
          _1     3 #rY sj-2  
似乎一切都解决了?不。 HU9Sl*/  
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。 4[BG#  
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。 OQ,NOiNkap  
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: tqy@iEz+  
eYC^4g%l(  
template < typename Right > o,xxh  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const h(F<h_  
Right & rt) const =i(?deR  
  { hRq3C1 mR  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); !wWJ^Oz=  
} ]r-C1bKD`  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 11,!XD*"  
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。 efD)S92  
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。 %%Qo2^-  
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。 rY p3(k3  
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。 }=v)Js  
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? f}L*uw  
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: 0jzbG]pc:E  
@o-B{ EH8  
template < class Action > /'hCi]b@v  
class picker : public Action \T;\XAGr  
  {  ru`U'  
public : 9W8]8sUeG  
picker( const Action & act) : Action(act) {} %J8|zKT5t  
  // all the operator overloaded @?[1_g_'P  
} ; !=y]Sv~h  
rLU/W<F8  
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。 A"aV'~>  
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: Dk='+\  
sO5?aB&  
template < typename Right > J -ePE7i  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const o=RM-tR`v  
  { T2D<UhP  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 9<vWcq*4  
} c)Ic#<e(  
DaH?@Q  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > gZEi]/8_  
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。 5"/J^"!h  
.7 asW(  
template < typename T >   struct picker_maker *c)uGz'cD  
  { /1 RAAa  
typedef picker < constant_t < T >   > result; \V>?Do7  
} ; +`sv91c  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > gt\MS;jMa  
  { :d8W +|1u  
typedef picker < T > result; cv(PP-'\  
} ; Q.Aw2  
<jS~ WI@  
下面总的结构就有了: 5~.ZlGd  
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。 unJ R=~E  
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。 U#n#7G6fRp  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 s!9dQ.  
至此链式操作完美实现。 .0G6flD   
CdUAy|!`R  
N-g8}03  
七. 问题3 ?DH"V7bs  
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。 uHIiH@ S  
KIeT!kmDl  
template < typename T1, typename T2 > ms_ VM>l  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~w</!s  
  { HK)cKzG[s!  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); {T'GQz+R"  
} %hN.ktZ/s  
4 V1bLm  
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: ,+;:3gRk9  
@R m-CWa  
template < typename T1, typename T2 > D{v8q)5r  
struct result_2 `p'Q7m2y/b  
  { 7n o5b] \  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; XM<KF &pVB  
} ; x"4} isp<  
\7z^!m  
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? Ke-)vPc  
这个差事就留给了holder自己。 Wy]^Ub gW  
    ,&Wn [G<2  
rtQHWRUn  
template < int Order > J4=_w  
class holder; 81%8{yn!$"  
template <> =V97;kq+v  
class holder < 1 > dJ:MjQG`W  
  { y[@\j9Hq  
public : 93IFcmO.H@  
template < typename T > IkzTJ%>  
  struct result_1 'O6]0l  
  { j%V["?)  
  typedef T & result; }<jb vCeK  
} ; LwuF0\  
template < typename T1, typename T2 > i{^Z1;Yl  
  struct result_2 ^O^:$nXhYy  
  { h5kPn~  
  typedef T1 & result; pbHsR^  
} ; ._z 'g_c(  
template < typename T > QMo}W{D  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const  qW_u  
  { X~ Rl 6/,  
  return (T & )r; S>q>K"j^!  
} 3ew8m}A{O  
template < typename T1, typename T2 > fU2qrcVu  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ?@6/Alk  
  { |DF9cd^  
  return (T1 & )r1; i v(5&'[p  
} "tS'b+SJ-S  
} ; ZiFooA  
%OcGdbs  
template <> Oq(VvS/  
class holder < 2 > he+#Q 6  
  { _kFYBd  
public : l_/C65%.:  
template < typename T > d h^^G^  
  struct result_1 $!A:5jech  
  { f]8I64  
  typedef T & result; ]J2:194  
} ; lo&#(L+2  
template < typename T1, typename T2 > W&"|}Pi/  
  struct result_2 "()sb?&  
  { }i!pL(8;  
  typedef T2 & result; Z< b"`ty.  
} ; 1U\$iy8}  
template < typename T > O(H1P[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const H/~?@CE(YC  
  { mV9A{h  
  return (T & )r; K,xW6DiH  
} ~<qt%W?  
template < typename T1, typename T2 > io4A>>W==/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const  PWgDFL?  
  { ;%q39U}  
  return (T2 & )r2; Bz2'=~J  
} %1McD{  
} ; ts9pM~_~  
+UWU|:  
J#3{S]* v_  
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> >。 GgFi9Ffj  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: T&"i _no*  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ;eB ~H[S/  
9vGs;  
return l(i, j) = r(i, j); f%qt)Ick  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) cX2^wu  
vC/[^  
  return ( int & )i; ?T: jk4+  
  return ( int & )j; zjX7C~h^Q  
最后执行i = j; ^ DAa%u  
可见,参数被正确的选择了。 u>T76,8|\  
QYE7p\  
WN a0,  
ek-!b!iI  
^gro=Bp(  
八. 中期总结  h=RD O  
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: nX%AeDBAT  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 _94s(~g:  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 IvBGpT"(I  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor *8g<R  
]Nk!4"  
s'a=_cN  
;\)=f6N  
3-wD^4)O,  
{0jIY  
九. 简化 nZvU 'k:  
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。 J0<p4%Cf  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 f5dR 5G  
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: E%k7wM {  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 U :9=3A2$x  
  +-*/&|^等 ?p8Qx\%*  
2. 返回引用。 Ns~&sE:  
  =,各种复合赋值等 (RF>s.B<  
3. 返回固定类型。 !)H*r|*[  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) '?/&n8J\  
4. 原样返回。 ,=w!vO5s  
  operator, .{rbw9  
5. 返回解引用的类型。 r:.uBc&_  
  operator*(单目) \gKdD S  
6. 返回地址。 sB*o)8  
  operator&(单目) x6yW:tUG5  
7. 下表访问返回类型。 mb\t/p  
  operator[] 'wQy]zm$  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ] V G?+  
  operator<<和operator>> saK;[&I*  
(ppoW  
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。 ;( K MGir  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: WVL#s?=g  
NtZ6$o<Y  
template < typename Left > #Q6w+"  
struct value_return CI^|k/  
  { B\<ydN  
template < typename T > a?<?5   
  struct result_1 @!H '+c  
  { %O) Z  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; af>3V(7  
} ; C-#.RI7  
?eWJa  
template < typename T1, typename T2 > C6k4g75U2  
  struct result_2 ?n*fy  
  { i!~>\r\6\  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 8 lS($@@{  
} ; {rGYRn,  
} ; T^)plWw  
Xem| o&  
i:Mc(mW  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait qC j*>D  
*wUdC  
下面我们来剥离functor中的operator() @l,{x|00  
首先operator里面的代码全是下面的形式: q+/l"&j.  
BjD&> gO)  
return l(t) op r(t) EzP#Mnz^  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) bXl8v  
return op l(t) l P0k:  
return op l(t1, t2) BMjfqX  
return l(t) op i:k-"  
return l(t1, t2) op >(tO QeN  
return l(t)[r(t)] v>I<|  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] FGVb@=TO>  
u5E/m  
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: XtW_  
单目: return f(l(t), r(t)); 4I ,o&TK  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); pN k8! k  
双目: return f(l(t)); 7\/u&  
return f(l(t1, t2)); I@PJl  
下面就是f的实现,以operator/为例 ,8`O7V{W  
,kE=TR.|  
struct meta_divide Tf l;7w.(A  
  {  1~EO+  
template < typename T1, typename T2 > x^2 W?<  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) cdp{W  
  { wb+<a  
  return t1 / t2; W?PWJkIw  
} @W)/\AZ3  
} ; OX)BP.h#  
"yri[X  
这个工作可以让宏来做: 2fBYT4*P;  
s"rg_FoL  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ?z"YC&Tp  
template < typename T1, typename T2 > \ _S<?t9mS  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; '?k' 6R$'\  
以后可以直接用 >Fh#DmQ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) |UZOAGiBg  
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 |KaR n;BM  
(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。。。) Xoi9d1fO  
P'FKk<  
Qg{WMlyOP  
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 F G _,  
{9{J^@@  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > $O]^Xm3{@  
class unary_op : public Rettype g 2#F_  
  { M\jB)@)  
    Left l; %(NN *o9"q  
public : dk4D+*R  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} TPqvp|~2  
aZxO/b^j  
template < typename T > r$?Vx_f`Q  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i"fCpkAP  
      { ;r=?BbND?  
      return FuncType::execute(l(t)); f~v"zT  
    } b\M b*o  
3 9yz~  
    template < typename T1, typename T2 > VK$zq5D  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Nc"NObe  
      { H CuK  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 2@5A&b  
    } ywe5tU  
} ; 2moIgJ   
JQH7ZaN  
QP<FCmt8  
同样还可以申明一个binary_op 6.UKB<sV  
8iOO1I?+  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > \@:j  
class binary_op : public Rettype U~hCn+0  
  { pNSst_!>  
    Left l; L3g9b53\  
Right r; V:QdQ;c  
public : `M6YblnJZ  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 1zR/HT  
ac3_L$X[  
template < typename T > 2gH _$  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Yim#Pq&_  
      { "p`o]$Wv  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); `+Xe'ey  
    } c-|kv[\a  
DUQ9AT#3  
    template < typename T1, typename T2 > uh1S 7!^  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]p}#NPe5  
      { AO^]>/7ed  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); oM2|]ew)  
    } *n;>p_#  
} ; ` )]lUvR  
tz3]le|ml  
QWQ!Ak  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 WySNL#>a  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 wyNC|P;j$g  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) =}"R5  
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。 "W3W:vl!  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! &6Ns7w6*z  
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。。。 q< b"M$  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 HmFNE$k  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) l-Fmn/V  
下面是修改过的unary_op m_(E(_  
M;V&KG Z  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > #Af)n(  
class unary_op h^`{ .TlN  
  { s5nB(L*Pjp  
Left l; 8KZ$ F>T]>  
  Pb3EnNqYbM  
public : Z%KL[R}^w;  
4YBf ~Pp  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ~.FnpMDY  
j_(?=7Y3g  
template < typename T > (e 0_RQ  
  struct result_1 J&'>IA  
  { ^z38<L=z"  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; kGruo5A  
} ; h<GyplG  
wXP_]-  
template < typename T1, typename T2 > /#@LRN<oCq  
  struct result_2 o}d2N/T  
  { PVZEB  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 9x4wk*z  
} ; &^AzIfX}Gw  
|e~u!V\m  
template < typename T1, typename T2 > F{kG  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rA[nUJ,  
  { ;B*L1'FF%t  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); =z+-l5Gu"  
} ,zc"udpKF  
;g&7*1E  
template < typename T > YmZC?x_{M2  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1V#0\1sj  
  { 8rla0d@  
  return OpClass::execute(lt(t)); FYxUOO  
} b8eDD+ulk  
gQu\[e%mVo  
} ; eB)UXOu1  
o`oRG)QC  
3D{82*&  
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 [kVpzpGr  
好啦,现在才真正完美了。 b?sA EU;  
现在在picker里面就可以这么添加了: ZCj>MA  
*oKgP8CF  
template < typename Right > "vv$%^  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const '\Qf,%%.  
  { @ysJt  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ;|Y2r^c  
} 22l|!B%o  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 2=i+L z^  
jn0t-":  
|G[{{qZM5  
]}jgB 2x7  
.WxFm@]/\  
十. bind Bk\*0B  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 Rc$=+K#  
先来分析一下一段例子 K!pxDW}  
8h55$j  
,)0/Ec  
int foo( int x, int y) { return x - y;} @hE7r-}]  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 kxcgOjrmI  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 E!:.G+SEl  
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。 #-l!`\@  
我们来写个简单的。 `HE>%=]b  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: jB}_Slh1j  
对于函数对象类的版本: at_dmU2[7  
JrY"J]/  
template < typename Func > 9{au leu R  
struct functor_trait BiVd ka  
  { =e"H1^Ml  
typedef typename Func::result_type result_type; gEcnn .(S  
} ; CD XB&%Sr  
对于无参数函数的版本: |6\FI?  
V2WUM+`uT  
template < typename Ret > -MVNXAKnZ  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ; |E! |w  
  { ^EnNbFI  
typedef Ret result_type; wFKuSd  
} ; >\^N\&  
对于单参数函数的版本: Requ.?!fG;  
7J #g1  
template < typename Ret, typename V1 > eH"qI2A  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > g_-?h&W  
  { H24ate?t,  
typedef Ret result_type; @g@ fL%  
} ; f(w#LuW<  
对于双参数函数的版本: 4GmSG,]  
3G:NZ)p  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ,"v)vTt  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > #dxJ#  
  { !W+p<F1i  
typedef Ret result_type; 6KBzlj0T+  
} ; N,'[:{GOY  
等等。。。 -(%ar%~Zd  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy mjkw&2  
X#f+m) S  
template < typename Func > .=et{\  
struct func_return USHlb#*  
  { _E x*%Qf.  
template < typename T > Q]2sj:  
  struct result_1 hi4h0\L!}  
  { ;r0|_mnf  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; U{U:8==  
} ; RGx]DP$5G  
,6%hu|Y*  
template < typename T1, typename T2 > xPn'yo  
  struct result_2 O?4vC5x  
  { vUodp#s  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; O9Jx%tolF%  
} ; YokZar2a0  
} ; H L}sqcp  
o[Wagg.%  
G{&yzHAuae  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Mo?t[]L   
D-2v>l_  
template < typename Func, typename aPicker > h1G*y  
class binder_1 Cnc\sMDJ\B  
  { lN][xnP  
Func fn; +*r**(-Dm  
aPicker pk; JYVxdvq1  
public : {{4p{  
1b %T_a  
template < typename T > {YO%JTQ  
  struct result_1 p'uqh e X  
  { t^bdi}[  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; S,)|~#5x  
} ; ` + n  
Zh fD`@>&  
template < typename T1, typename T2 > J4*:.8Ki  
  struct result_2 yjM@/b  
  { &ttv4BC^r  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ^! v}  
} ; XYxm8ee"j  
4/-))F&s  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} "JQt#[9l  
%M0mwty]  
template < typename T > %t5BB$y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >b!X&JU  
  { CL@h!h554_  
  return fn(pk(t)); 5E oWyy  
} mC[U)` ey  
template < typename T1, typename T2 > 9Sj:nn^/u  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5qtmb4R~  
  { EV?47\ ~  
  return fn(pk(t1, t2)); d;NFkA(df  
} M~{P',l*  
} ; s2kZZP8-  
>fZ/09&3  
\w0b"p  
一目了然不是么? wMPw/a;  
最后实现bind X\$W'^np  
;KZtW  
fO|~Oz<S  
template < typename Func, typename aPicker > a@_Cx  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) :C:N]6_{SZ  
  { $ DZQdhv  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ,b.4uJg'  
} ?od}~G4s#  
UA!Gr3  
2个以上参数的bind可以同理实现。 j~L1~@  
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。 %[\Ft  
";S*[d.2tA  
十一. phoenix =`\,2Nb  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: b#I*~  
>2Qqa;nx|  
for_each(v.begin(), v.end(), Dy{`">a  
( (P>eWw\0  
do_ o"ah\"#el  
[ ~ Dp:j*H  
  cout << _1 <<   " , " ,M/#Q6P0}  
] va/4q+1GfH  
.while_( -- _1), MkNURy>n&  
cout << var( " \n " ) j'40>Ct=i  
) | 8L`osg  
); %d[xr h  
rX>y>{w~  
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:  ZV q  
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]}RSE2  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 _9-D3_P[3  
那么我们就照着这个思路来实现吧: =u3@ Dhw  
Z/05 wB  
C}P \kDM  
template < typename Cond, typename Actor > ?'/5%f`  
class do_while ox=7N{+`J  
  { F)5B[.ce  
Cond cd; !|:q@|- %@  
Actor act; t|U2 ws#  
public : QH' [ (  
template < typename T > BQ}.+T\  
  struct result_1 >wS:3$Q  
  { E#2k|TpH4  
  typedef int result_type; `w=H'"Zv  
} ; dK;\`>8  
jme5'FR  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 3 cW"VrFy9  
B%g:Z  
template < typename T > Nb!6YY=Ez-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;7n*PBUJJ  
  { $t H.np  
  do B?ob{K@  
    { >'TD?@sr  
  act(t); c'#J{3d  
  } @Rb1)$~#  
  while (cd(t)); ,8o*!(uO2  
  return   0 ; \y )4`A  
} -b>O4_N  
} ; n `T[eb~  
NDa|.,  
0G\myv  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). KJ^GUqVl  
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。 '/Cz{<,  
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。 Ce'2lo  
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。 .nF  
下面就是产生这个functor的类: 6BN(^y#-X  
kbT-Oz  2  
pdha" EV  
template < typename Actor > OUk5c$M(  
class do_while_actor IZv, Wo  
  { s>``- ]3  
Actor act; = 4WZr  
public : Nl<,rD+KSD  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} zu*G4?]~h  
e, 0I~:  
template < typename Cond > 6N+)LF}P b  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; F4<2.V)#-  
} ; G1^!ej  
%PdYv _5  
MVv^KezD  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Ru')X{]25  
最后,是那个do_ Bpo68%dx89  
g?AqC  
R|$`MX}'z  
class do_while_invoker A}Dpw[Q2@8  
  { :aqskeT  
public : EM w(%}8w  
template < typename Actor > })SdaZ  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const T_%]#M  
  { HgATH  
  return do_while_actor < Actor > (act); ]bE?n.NwZ  
} !gew;Jz  
} do_; N&h!14]{ Z  
6Oba}`)q9  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? :Fd9N).%  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 h}&IlDG  
最后来说说怎么处理break和continue N_Ld,J%g  
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。 OwIy(ukTI  
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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