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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda PZhpp"  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 fe7DS)U  
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, Q3aZB*$K  
wsAijHjJI!  
-4t!k Aw`  
O*PJr[Zou  
  class filler F/U38[  
  { GKf%dK L  
public : HKYJgx  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ,dSP%?vV  
} ; U\UlQ p?  
YHI@Cj  
pLsJa?}R  
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: @H|3e@5([  
#<gD@Jybu  
nHIW_+<Mf  
crRYgr  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); v9l|MI15V  
+t<'{KZ7;  
Hb@PQcj  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ,Cj` 0v#  
R;F z"J  
)r6d3-p1  
);*#s~R  
二. 战前分析 P: )YKro]  
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。 3L-}B#tI  
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 0 A6% !h  
7A4_b8  
Nx<%'-9)|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); z#t;n  
  /* --------------------------------------------- */ IGcYPL\&  
vector < int *> vp( 10 ); fz`\-"f]  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); {{Z3M>Q  
/* --------------------------------------------- */ o;7_*=i  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); $D~vuA7  
/* --------------------------------------------- */ uDsof?z  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); lwp(Pq  
  /* --------------------------------------------- */ 8eZ^)9m  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Bey|f/ <  
/* --------------------------------------------- */ 1|3{.Ed  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); .eG_>2'1  
KU)~p"0[6]  
^fT?(y_= e  
"D.`:9sk0  
看了之后,我们可以思考一些问题: rT28q .  
1._1, _2是什么? +<\.z*  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 W,p?}KiO T  
2._1 = 1是在做什么? VVm8bl.q  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 pXq5|,aC  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ,|Lf6k  
7Un5Y[FZo  
gukKa  
三. 动工 wd0*"c@  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: A<P rsk!  
VXIB9 /*i  
I9E]zoj8  
F}{uY(hv"[  
template < typename T > A#8Dv&$Pr  
class assignment 0Nq6>^ %  
  { EHcgWlT u  
T value; 6YpP/ K  
public : 7W `gN[*  
assignment( const T & v) : value(v) {} br_D Orq|  
template < typename T2 > G5'HrV  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } D+69U[P_A  
} ; 8^av&u$  
&/tGT3)  
E>3(ff&  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 } 2P,Z6L  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 2]/[  
[{cMEV&  
OAd}#R\U  
Uh8c!CA8:\  
  class holder I,wgu:}P#  
  { <-K'9ut,  
public : @G:aW\Z  
template < typename T > N!W2O>VS  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 0ntf%#2{  
  { = , ^eQZR:  
  return assignment < T > (t); =RH7j  
} 3( `NHS~h  
} ; oJbMUEQQq  
]Z#=w  
t&L+]I'P3  
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: )H`1CcT  
p:CpY'KV_  
  static holder _1; z 2Rg`1B  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 )TV{n#n  
Y76UhtYH  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); '}.Z' %;  
而不用手动写一个函数对象。 !pG_MO  
\oc*  
lgaE2`0 [3  
y{]iwO;  
四. 问题分析 B0#JX MX9  
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。 (2fWJ%7VG  
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。 Rw#4 |&  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Kzz]ZO*3  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 !e0~|8  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 yttIA/  
tf_<w?~  
五. 问题1:一致性 >)p8^jX   
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?| ^YwTO/Q|  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 |Wzdu2T  
*='J>z.]  
struct holder j65qIw_Z  
  { z~y=(T  
  // 'k?*?XxG  
  template < typename T > o9#8q_D9  
T &   operator ()( const T & r) const u AmDXqJ 3  
  { BT8L'qEj  
  return (T & )r; 8 s#2Zv  
} ae`6hW2  
} ; M h5>@-fEE  
"de3S bj@?  
这样的话assignment也必须相应改动: ofIw7D*h  
wtpz ef=  
template < typename Left, typename Right > C!Oz'~l  
class assignment .PJCBT e  
  { LIZsDTU  
Left l; j`A3N7;  
Right r; -"Hy%wE  
public : xgV(0H}Mf  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 0.}WZAYy~  
template < typename T2 > !w }cKm  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } l'0fRQc  
} ; ^B`*4  
FyV)Nmc%t  
同时,holder的operator=也需要改动: WfF~\DlrD  
B%Vz -t  
template < typename T > -AcVVK&  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const cgevP`*]  
  { 8) 1+j>OQ  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); _Nmc1azS  
} aHdXlmL  
3(n+5~{e  
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。 ?<"H Io  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 s2rwFj8 |  
qkk!1W  
return l(rhs) = r; wW?/`>@  
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。 vjz*B$  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Bc^ MZ~+ip  
y m~  
template < typename Tp > 1?}5.*j<  
class constant_t 1P[[PvkD6  
  { qZz?i  
  const Tp t; CV )v6f  
public : -cqR]'u  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} U 3UDA  
template < typename T > {i09e1  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const XzF-g*e  
  { z;#]xCV  
  return t; :G\X  
} XD=p:Ezh  
} ; zF-R$_]av  
"0ZBPp1q  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 (o5^@aDr  
下面就可以修改holder的operator=了 \p%,g& ^ x  
wYLi4jYm  
template < typename T > 0 P]+/  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const MJDW-KL-  
  { f%2>pQTq@)  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); td"D&1eQ@  
} Q eZg l!  
)=]u]7p}  
同时也要修改assignment的operator() aHR&6zj4  
aViZKps`m  
template < typename T2 > W#@Mx  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Z| f~   
现在代码看起来就很一致了。 V9%!B3Sb  
p}:"@6  
六. 问题2:链式操作 :*6#(MX  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ,u&K(Z%  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 |Y")$pjz  
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。 "gCqb;^  
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。 6PyODW;R/5  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct P1>?crw  
&4R -5i2a  
template < typename T > b Y^K)0+^s  
struct result_1 (G<fvl!~  
  { 1@"os[ 9  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; @?!&M c2  
} ; XQhbH^  
i+&o%nK2  
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: X<*-d6?gD`  
L63B# H "  
template < typename T > W~i599!v  
struct   ref $ctpg9 7  
  { n=8DC&  
typedef T & reference; XK=-$2n  
} ; - D&d1`N4  
template < typename T > 76BA1x+G  
struct   ref < T &> c*c 8S~6  
  { E# UAC2Q  
typedef T & reference; 8[\ ~}Q6  
} ; HV}*}Ty  
"t!_b ma  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: GJo`9  
oT}-i [=}  
template < typename T > :% m56  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const }xG~ a=,  
  { p1`") $  
  return l(t) = r(t); PC55A1(T  
} =`W#R  
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。 =f\BAi  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Vu1swq)l  
:)g}x&A^$  
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 ,GTIpPj  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: }*>xSb1  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 3Q\k!$zq  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 >9i%Yuy](  
最后的布局是: dc=~EG-_rM  
                Add >tQ$V<YB  
              /   \  57`*5X  
            Divide   5 YU6D;  
            /   \ 9J4gDw4<  
          _1     3 55K(]%t  
似乎一切都解决了?不。 l1uv]t <  
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。 &(/QJ`*8  
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。 $s`#&.>c-  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: ,he1WjL  
Ca k-J~=  
template < typename Right > trm-&e7q?;  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 7:Be.(a  
Right & rt) const x$+g/7*  
  { :211T&B%A_  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); t=BXuFiu  
} -hpC8YS  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 )gPkL r  
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。 !'f.g|a  
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。 W>cHZ. _  
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。 m#a1N  
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。 =}wqo6Bn|  
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? g7@.Fa.u'!  
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: 2{oU5e  
f*E#E=j  
template < class Action > 8;GuJP\  
class picker : public Action MG(qQ#;j/  
  { cj@ar^=`K  
public : /&!4oBna  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 8h'*[-]70u  
  // all the operator overloaded Q8?:L<A  
} ; ^\3r}kJ0Lp  
7AuzGA0y  
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。 1%Su~Z"W>  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: |Q*OA  
7I;A5f  
template < typename Right > eccJt  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ,f)#&}x*2+  
  { @0&KM|+  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Ro :)N:C  
} vH)V\V  
RElIWqgY  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ujan2'YT  
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。 =QJI_veUG`  
6!$2nK+  
template < typename T >   struct picker_maker >NMq^J'/  
  { -W'T3_  
typedef picker < constant_t < T >   > result; cZ l/8?dj}  
} ; AoFxho  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > {No Y`j5S  
  { ukwO%JAr  
typedef picker < T > result; `w K6B5>  
} ; s~n@|m9k  
kH">(f  
下面总的结构就有了: -&QTy  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 pWOK~=t  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ;:Q&Rf"@%  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 'H8;(Rw  
至此链式操作完美实现。 u)9YRMl  
LyNLz m5  
7x//4G   
七. 问题3 k r ga!,I  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 bD4aSubN  
J e.%-7f  
template < typename T1, typename T2 > o%)38T*n3  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -a`P W  
  { &[qJ=HMm I  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); lqZUU92;  
} wHE1Jqpo  
eiJ~1H X)  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: {jOV8SVL  
i(an]%'v  
template < typename T1, typename T2 > QUK v :;  
struct result_2 Ac8t>;=&  
  { Mi:i1i cdn  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Ee097A?1vj  
} ; gH:+$FA  
|?<^4U8  
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? f`bRg8v  
这个差事就留给了holder自己。 c$b~? Mx  
    {N'<_%cu  
Y0xn}:%K  
template < int Order > SI9PgC  
class holder; ?G<.W[3  
template <> 49-wFF  
class holder < 1 > <Wa7$hF  
  { YlJ_$Q[  
public : Ngw/H)<c  
template < typename T > Apbgm[m|{  
  struct result_1 RhD   
  { @ @"abhT  
  typedef T & result; xM2UwTpW  
} ; (g3@3.Kk)  
template < typename T1, typename T2 > 5j>olz=n}  
  struct result_2 9?zi  
  { gtRVXgI  
  typedef T1 & result; sM6o(=>  
} ; ,u^%[ejH  
template < typename T > @r3,|tkrz  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const !eA6Ejf  
  { ?L+|b5RS  
  return (T & )r; bmI6OIWl  
} bu,xIT^  
template < typename T1, typename T2 > ;&`6b:ug  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const PaZd^0'!Z  
  { MoC@n+Q+@  
  return (T1 & )r1; >TG#  
} -fT}Nj\  
} ; 7_CX6:  
5 [X,?  
template <> P 9?I]a)G  
class holder < 2 > -muP.h/  
  { I/)*pzt8  
public : 7_c/wbA#me  
template < typename T > tKY g  
  struct result_1 nUScDb2|  
  { 7Y6b<:4j  
  typedef T & result; 8c5=Px2\  
} ; +@qIDUiF3  
template < typename T1, typename T2 > D8\9nHUD`  
  struct result_2 7g-{ <d  
  { ;YY nIb(  
  typedef T2 & result; $/"QYSF  
} ; v{pW/Fu~  
template < typename T > EnP>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const q]#j,}cN9  
  { LX{mr{  
  return (T & )r; 3,)[Q?nKD  
} *QA{xvT  
template < typename T1, typename T2 > Y lhKP;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const bA\(oD+:  
  { xwa@h}\#  
  return (T2 & )r2; W<T Ui51Y  
} (kL(:P/  
} ; NS){D7T  
z C 7b  
7}puj%JS /  
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> >。 tu6<>  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: bwe)_<c  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 9v?rNJs  
}#phNn6  
return l(i, j) = r(i, j); R#4f_9e<Z  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Mw|lEctN0  
hp$1c  
  return ( int & )i; p Cgm!t?/  
  return ( int & )j; 0y3C />a  
最后执行i = j; DqA$%b yyE  
可见,参数被正确的选择了。 FYIz_GTk  
(g0U v.*  
*r|Zbxf(  
hCob^o  
g"v6UZ\  
八. 中期总结 _*-b0}T   
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: gUH|?@f  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 IAMtMO^L  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 H^<?h6T  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ,:% h`P_  
{hVc,\A  
:eFyd`Syw  
~~}8D"  
]T._TZ"  
&neB$m3y  
九. 简化 #6mr'e1  
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。 xtK}XEhG!  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 6\USeZh  
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: @?5pY^>DK  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 @./ @"mR<  
  +-*/&|^等 W4"1H0s`l  
2. 返回引用。 )!=fy']  
  =,各种复合赋值等 ??z&w`Yy,  
3. 返回固定类型。 m O"Rq5  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) =yZ6$ hK  
4. 原样返回。 y=zs6HaS  
  operator, "qoJIwl#q  
5. 返回解引用的类型。 <`Qb b=*  
  operator*(单目) ='6@^6y  
6. 返回地址。 p~OX1RBI  
  operator&(单目) ?dmw z4k0  
7. 下表访问返回类型。 (5kL6d2  
  operator[] &/?OP)N,}  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 BiA^]h/|  
  operator<<和operator>> 2XyC;RWJ%  
`KUL 4) g~  
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。 qdo_YPG  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: !'Ww%ZL\   
.J?RaH{i  
template < typename Left > ik5"9b-\<  
struct value_return ;iz3Bf1o  
  { zC`ediyu  
template < typename T > e#@u&+K/f  
  struct result_1 irMBd8WG  
  { Ct]? /  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 5hfx2 O)  
} ; J9P\D!  
tR(L>ZG{  
template < typename T1, typename T2 > |WSm puf  
  struct result_2 ~*L@|?  
  { l"%WXi"X  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; V o%GO 9b;  
} ; = Q"(9[Az  
} ; ([]\7}+8  
3iw. yR  
g_)i)V  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait F6" QsFG  
=z'533C  
下面我们来剥离functor中的operator() m Gx{Vpt  
首先operator里面的代码全是下面的形式: caZEZk#r;  
GK&R.R]  
return l(t) op r(t) CJ[e^K{  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Ni#y=cb  
return op l(t) v1$ }JX   
return op l(t1, t2) :<uCi\9(  
return l(t) op LG'1^W{a  
return l(t1, t2) op :|Bzbn=N2  
return l(t)[r(t)] t![972.&  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] n6{nx[%7N7  
BR tT 7  
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: xLw[ aYy4  
单目: return f(l(t), r(t)); eNrwkV^  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); c+jnQM'  
双目: return f(l(t)); i}>} %l|  
return f(l(t1, t2)); D!D}mPi[  
下面就是f的实现,以operator/为例 1~[GGl  
~e=KBYDBu  
struct meta_divide S9 @*g3  
  { 5K00z?kD2V  
template < typename T1, typename T2 > M] W5 %3do  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) '8b=4mrbH  
  { _#w5hX cu  
  return t1 / t2; a]4|XJ_  
} j2jUrl  
} ; uKo4nXVtp  
r6 L  
这个工作可以让宏来做: !%QbE[Kl>  
Tx/KL%X  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ !={QL:  
template < typename T1, typename T2 > \ ]% UAN_T  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ]CgZt' h{  
以后可以直接用 :U-yO 9!j  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) uN6xOq/  
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 uR82},r$m  
(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。。。) to)Pl}9QkK  
&sGLm~m#  
Zk0?=f?j  
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 h|ja67VG  
@@|H8mP}H  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 3A el  
class unary_op : public Rettype %j?7O00 @  
  { >c.HH}O0W  
    Left l; l6!a?C[2T  
public : r`C t/]c  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} XNkQ0o0  
7` t,   
template < typename T > ? \NT'CG  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {>l`P{{y  
      { K_V$ktL  
      return FuncType::execute(l(t)); yJw4!A 1!  
    } /(bn+l}W  
qGie~S ##  
    template < typename T1, typename T2 > y |Tv;v1L  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const s4>xh=PoJ  
      { Yq:TW eZD  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); e{0O "Jd`  
    } e{d$OzT) V  
} ; (rSBzM]H  
Xj21:IMR  
66cPoG  
同样还可以申明一个binary_op }fz;La:b  
*1_A$14 l  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > XPcx"zv\  
class binary_op : public Rettype *. ; }v@  
  { 5v#_2Ih  
    Left l; I^S{V^Ty  
Right r; S]biN]+7s  
public : 9|//_4]  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Q3x.qz  
2LH.If  
template < typename T > #NWc<Dd  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const XwdehyPhT2  
      { ys |} ;*  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); }ABHGr5[  
    } xiQ;lE   
tNCKL. yU  
    template < typename T1, typename T2 > i- r y5x  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $ -f(.S  
      { j~Ubpf  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); M hg_z.Z  
    } L@6T~  
} ; _1P8rc"Dx  
z>W'Ra6  
*5;#+%A  
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 j es[a  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 cGe-|>:  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) JU0|pstf  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 )L:p.E  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Le}-F{~`^  
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。。。 ;]SP~kG  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 #[Vk#BIiv8  
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) pJ]i)$M  
下面是修改过的unary_op 3UQ~U 8  
Fv9n>%W&  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > /<oBgFMoJ  
class unary_op G7H'OB &  
  { rfxLCiV  
Left l; )wz3 m L  
  )F4P-u  
public : 6B>H75S+H  
/h73'"SpDy  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Iw) 'Yyg  
{ Sn J  
template < typename T > 8&9'1X5)8_  
  struct result_1 <3c|S_|L*m  
  { k/V:QdD Sb  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 5R7DD5c[  
} ; *>p#/'_E  
_D?`'zN  
template < typename T1, typename T2 > |\ 4cQ  
  struct result_2 B":u5_B  
  { &c1zEgl  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; :u>9H{a  
} ; .[4Dv t|>6  
F^|4nBd*ub  
template < typename T1, typename T2 > \)n'Ywr  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const h ?%]uFJC  
  { l@ W?qw  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); }Ii5[nRN  
} itW~2#nJz  
u|]`gsFZ\  
template < typename T > VVyms7 VN  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~!{y3thZ  
  { ZJ|'$=lR  
  return OpClass::execute(lt(t)); > H(o=39s  
} vL"[7'  
fbK`A?5K  
} ; 42mZ.,<  
uKocEWB=/F  
H '(Ky  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug Bys_8x}  
好啦,现在才真正完美了。 <rpXhcR  
现在在picker里面就可以这么添加了: \z PcnDB  
/{d5$(Y"  
template < typename Right > ==pGRauq  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const q k+(Ccl  
  { 1WW`%  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Xm! ;  
} 9!sR}  
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。 R87e"m/C%  
5b^`M  
|}>;wZ[7  
+sc--e?  
!3'&_vmG$  
十. bind !Yan}{A,  
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。 5<y pK`Kq  
先来分析一下一段例子 # U j~F  
Hs~u&c  
+ (|6Wv  
int foo( int x, int y) { return x - y;} JxM[LvVi  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 l@zr1g)  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 u:0M,Ye  
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。 `Mp-4)mn  
我们来写个简单的。 %IbG@ }54  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: p/k6}Wl  
对于函数对象类的版本: rpu{YC1C%  
mt(2HBNoz  
template < typename Func > qOk=:1`3  
struct functor_trait PHh&@:  
  { 5#v|t\ {  
typedef typename Func::result_type result_type; C`0;  
} ; M@/Hd0$  
对于无参数函数的版本: KLn.vA.  
;{k`nv_6  
template < typename Ret > G*;6cV19  
struct functor_trait < Ret ( * )() > eJ23$VM+9  
  { Cg! ]x o  
typedef Ret result_type; TE.O@:7Z  
} ; ZOK,P  
对于单参数函数的版本: Dqw?3 KB  
Z/S7ei@56  
template < typename Ret, typename V1 > oHbG-p  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > FX#fh 2  
  { #AJo75E%  
typedef Ret result_type; ![,W?  
} ; *=X$j~#X  
对于双参数函数的版本: i;XkH4E:)  
yfd$T}WW6  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > QIMoe'p  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > &~xzp^&  
  { Tl9;KE|  
typedef Ret result_type; fv",4L  
} ; `IQ76Xl  
等等。。。 :sY pZX1  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy XJ`!d\WL/!  
> v~?Vd(  
template < typename Func > ][y~(&=T  
struct func_return ;x=k J@  
  { 2yyJ19Iul  
template < typename T > ^U`Bj*"2  
  struct result_1 [;F%6MPK^  
  {  0"VL6$  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ^at X/  
} ; cN5,\I.  
9y~5@/3 2R  
template < typename T1, typename T2 > nKzS2 u=:Y  
  struct result_2 @,Iyn<v{B  
  { |aT&rpt   
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; A80r@)i  
} ; tX$ v)O|  
} ; GuV.7&!x  
,y+}0q-Ou  
b5MCOW1+  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 /Y>$w$S  
!4(X9}a  
template < typename Func, typename aPicker > 4[ 7) $  
class binder_1 K6=i\   
  { VR@V3 ~  
Func fn; {F/0pvP9  
aPicker pk; csPziH$wl  
public : nYcj6?  
z|o7k;raH  
template < typename T > hw@ `Q@  
  struct result_1 e7(iMe  
  { OUd&fUmH  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; QD6in>+B@  
} ; d%y)/5  
]}wo$7pO  
template < typename T1, typename T2 > _dgS@n;6  
  struct result_2 5ir[}I^z  
  { P,|%7'?Y  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; vCf{k  
} ; @MS}tZ5  
SpM|b5c5  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} xb2xl.2x!  
KkIxtFM  
template < typename T > g/o@,_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \lJCBb+k  
  { eCDwY:t`  
  return fn(pk(t)); }, < dGmkx  
} DHUK_#!  
template < typename T1, typename T2 > m+t<<5I[-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ']N1OVw^vf  
  { ScgaWJ  
  return fn(pk(t1, t2)); gH+s)6  
} |4J ;s7us  
} ; 3KyIBrdi?  
+:a#+]g  
=i4%KF9 x  
一目了然不是么? ig Q,ZY1  
最后实现bind  T\(w}  
H%LoI)w  
V__|NVoOm  
template < typename Func, typename aPicker > C#^V<:9  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) B1x# 7>K  
  { N-0kB vo  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); (;9-8Y&_d  
} $ ]ew<j  
y@#JzfY?Hr  
2个以上参数的bind可以同理实现。 9; \a|8O  
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。 @>r3=s.Q  
gQ < >S  
十一. phoenix * LaL('.>  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: g[D(]t\#x  
Y<4%4>a  
for_each(v.begin(), v.end(), Ihd{ @6m  
( 8=GgTpO5  
do_ JE a~avyJ  
[ tJ"8"T#6Vr  
  cout << _1 <<   " , " 6aw1  
] zS9HR1  
.while_( -- _1), `b11,lg  
cout << var( " \n " ) !mjrI "_  
) -`I&hzl6E  
); B<p-qPR K  
CAbeb+O  
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: 9J*M~gKbz  
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 X j>?P/=Z  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ! sN~w  
那么我们就照着这个思路来实现吧: yDuMn<=3  
~t>i+{J KE  
s=Cu-.~L  
template < typename Cond, typename Actor > vKcZgIR  
class do_while IL]Js W  
  { #j+0jFu  
Cond cd; agbG)t0  
Actor act; aUGRFK_6$  
public : E*sQ|" g  
template < typename T > jc$gy`,F  
  struct result_1 "^Ax}Jr  
  { ajy +%sXf=  
  typedef int result_type; T3_3k. ,|  
} ; sp-){k  
lpy( un  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} !`A]YcQ  
r1jsw j%7  
template < typename T > ^$!H|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `kRv+Qwfa  
  { e5s=@-[  
  do W$>AK_Y}  
    { wN+3OPM  
  act(t); tL#]G?0d  
  } pV^(8!+  
  while (cd(t)); &OM e'P  
  return   0 ; e5GJ:2sH  
} <o aVI?  
} ; Vx~N`|yY  
# :)yh]MP  
pX/42W  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). )y .1}R2[  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 tO@n3"O  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 :L6,=#  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ru#CywK{{;  
下面就是产生这个functor的类: !W4X4@  
dsUt[z1w5  
k"L?("~   
template < typename Actor > ZLS\K/F>>=  
class do_while_actor %3@a|#g  
  { s"xiGp9  
Actor act; )HL[_WfY  
public : Mb1K:U  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} NbyXi3@v  
;bMmJ>[l-  
template < typename Cond > `{B<|W$=  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; sN8)p%'Lg  
} ; >T)#KQ1t  
ol7^T  
TwT@_~ IM  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 <y!(X"n`  
最后,是那个do_ 79bt%P  
!8Mi+ZV  
8%,u~ELA  
class do_while_invoker w(EUe4 w{  
  { Wu1">|  
public : Lc?q0x^s  
template < typename Actor > kWKAtv5@w  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const )Bb:?!EuEH  
  { /hC'-6:]^  
  return do_while_actor < Actor > (act); 7_^JgA|Kk7  
} dBG5IOD  
} do_; 'Cp]Q@]\  
's>./Pf  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? =9;2(<A  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Yo^9Y@WDW  
最后来说说怎么处理break和continue fhp+Ep!0Y  
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。 VmbfwHRWb  
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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