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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Pa !r*(M)C  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 _n+./ B  
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, BSu ]NOwe  
RGim):1e  
"Aq-H g  
 P7GF"/  
  class filler o!+jPwEU  
  { R\wG3Oxol  
public : lx&ME#~  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 7Q9zEd" d  
} ; \WeGO.i-  
M6b; DQ  
}TCOm_Y/qL  
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: %r*zd0*<n1  
iE$/ Rcp  
?g$dz?^CK&  
9H<6k*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); LAwl9YnG:  
"3i=kvdz  
S?5z  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 YbrsXp"  
qeyBZ8BG  
HEjrat;5  
m_z1|zM}o  
二. 战前分析  ? h$>7|  
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。 7QlA/iKqK  
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 FFNv'\)  
m{bw(+r  
+FoR;v)z=F  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); t3 q0|S  
  /* --------------------------------------------- */ ci^+T *  
vector < int *> vp( 10 ); !.'@3-w]  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); S/ Y1NH  
/* --------------------------------------------- */ hD>O LoO  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ^xGdRa U#  
/* --------------------------------------------- */ ;ml;{<jI  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); )up!W4h6o  
  /* --------------------------------------------- */ TY=BP!s  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); e FPDW;  
/* --------------------------------------------- */ 4V7{5:oa  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ,zLi{a6  
/EOtK|E  
{qm(Z+wcmb  
b7/1 ]  
看了之后,我们可以思考一些问题: bqMoO7&c  
1._1, _2是什么? * SG0-_S  
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。 7ST[XLwt%}  
2._1 = 1是在做什么? TCSm#?[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。 u=I>DEe@ 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。 ]~z2s;J{/  
Z50]g  
o(. PxcD  
三. 动工 Vl!Z|}z  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ~mtL\!vaM  
L44-: 3  
a<[@p  
1@H3!V4  
template < typename T > _AQ :<0/#  
class assignment :CN,I!:  
  { hIw<gb4J%  
T value; qPpC)6-Q  
public : 5vL]Y)l  
assignment( const T & v) : value(v) {} AR?J[e  
template < typename T2 > $H/3t?6h`  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } "~4ULl< i'  
} ; &Q^M[X  
`n7z+  
b0i]T?#  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Y>+\:O  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Frt_X%  
<3QE3;4  
tWi@_Rlx;  
k[N46=u  
  class holder i+&*W{Re  
  { "6n~, $  
public : .h^."+TJ  
template < typename T > -O_5OT4  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Od'!v&  
  { ?0+D1w  
  return assignment < T > (t); MOyQ4<_  
} un[Z$moN"  
} ; #5T+P8  
+"a . ,-f!  
<!&&Qd-d6H  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: DL2gui3  
;KmSz 1A  
  static holder _1; POc< G^  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ~l-Q0wg  
"}|n;:r  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Hq^sU%  
而不用手动写一个函数对象。 >U9*  
jd=k[Yqr  
@3{'!#/  
\{n]&IjA  
四. 问题分析 .8CR \-  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 LZyUlz  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 >(u=/pp=:  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 A%u-6"  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 GLL,  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 jR\T\r4  
[[?:,6I  
五. 问题1:一致性 RNiZ2:  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| b IcLMG s  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 zHr1FxD  
lx~!FLn  
struct holder Ud:v3"1  
  { 2<y E3:VX  
  // B[Uvj~g  
  template < typename T > 0W9,uC2:N  
T &   operator ()( const T & r) const ;|b D@%@  
  { 4_`+&  
  return (T & )r; .-[UHO05^8  
} 'rU [V+  
} ; y-{^L`%Mk  
]E88zWDY`  
这样的话assignment也必须相应改动: ooByGQ90V:  
X #-U  
template < typename Left, typename Right > `RfhxzI  
class assignment cgm]{[f  
  { ]~)FMWQz-  
Left l; j|KZ HH%dc  
Right r; /_?Ly$>'  
public : gec<5Ewg  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} zMKW@  
template < typename T2 > ju(&v*KA  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } p}!rPd*  
} ; Dq Kk9s;6_  
IC/'<%k  
同时,holder的operator=也需要改动: O(h4;'/E  
3*3WO,9  
template < typename T > Nj qUUkc  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const y:D|U!o2V  
  { uE-~7Q(@  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); J-A CV(z=q  
} "Q#/J)N  
'i{kuTv  
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。 _UYt  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 "MKgU[t  
"o`N6@[w^  
return l(rhs) = r; Ej ip%m  
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。 4\Y2{Z>P?  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: b|wCR%  
"Nn/vid;  
template < typename Tp > GrW+P[j9  
class constant_t .#6Dad=S*  
  { AIF?+i%H}  
  const Tp t; fEWS3`Yy  
public : pA+W 8v#*  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} sbrU;X_S  
template < typename T > (+38z)f  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const {$HW_\w  
  { &|IY=$-  
  return t; $985q@pV0  
} 0Oc' .E9  
} ; pcv(P  
u}JL*}Q  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ^LE`Y>&m  
下面就可以修改holder的operator=了 j\("d4n%C  
?3Se=7 k  
template < typename T > SY["dcx+  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const +T+f``RcK  
  { =E8lpN'  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); g9H~\w  
} Ix^xL+Tm  
N' t*eCi  
同时也要修改assignment的operator() kz(%8qi8&  
@U_w:Q<9u  
template < typename T2 > kV(}45i]s  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 9l@VxX68M  
现在代码看起来就很一致了。 Lf&p2p?~c  
?0WJB[/  
六. 问题2:链式操作 `B"=\0  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 mZDrvTI'  
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。 [7ZFxr\:!  
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。 9;k_"@A6  
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。 l!<Nw8+U  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct E#`=xg  
H*!j\|v0  
template < typename T > =4"D8 UaHr  
struct result_1 wLPL 9  
  { F"#bCnS  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; fKf5i@CvB@  
} ; M])Y|}wv8  
`$jc=ZLm  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: VJS|H!CH  
~(aQ!!H6  
template < typename T > cXFNX<  
struct   ref 0 ML=]  
  {   _p\  
typedef T & reference; G,e>dp_cPu  
} ; EkgS*q_  
template < typename T > lplEQ]J|  
struct   ref < T &> WLQm|C,  
  { r ioNP(  
typedef T & reference; .dt7b4.kd  
} ; 7JD jJQy  
[nJ),9$z_  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: z/)HJo2#  
(GJ)FWen0"  
template < typename T > fD  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const YQvN;W  
  { y5 $h  
  return l(t) = r(t); ZMy0iQ@  
} d_BECx <\  
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。 YgNt>4K  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ^]3Y11sI  
rP>iPDf  
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 5m!FtHvm1  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: //nR=Dy{  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 G4vXPx%a8  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 A,{X<mLFb  
最后的布局是:  #:_qo  
                Add XMd-r8yYr  
              /   \ r j#K5/df  
            Divide   5 vcy}ZqWBO  
            /   \ ,di'279|  
          _1     3  ~Jrtm7  
似乎一切都解决了?不。 ]y>)es1  
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。 Q"n*`#Yt'  
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。 +pZ, RW.D  
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: q{HfT d  
$NC1>83  
template < typename Right > X}Bo[YoY$  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const iY1%"x  
Right & rt) const @cA`del  
  { Ol1[o  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); U8KB @E  
} ATp7:Q  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 w>>)3:Ytd  
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。 dR<sBYo  
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。 EYtf>D  
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。 S#Tc{@e  
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。 l)m\i_r:  
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? lG/M%i  
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: 0f}zm8p7.  
NBuibL  
template < class Action > v=zqj}T  
class picker : public Action 9>\P]:  
  { CpNnywDRwU  
public : o?$kcI4  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ]ppi962Z  
  // all the operator overloaded +dw$IMwb  
} ; \Z-T)7S  
kRo dC(f @  
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。 4NT zK  
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: _\hZX|:]  
G=W!$(:  
template < typename Right > ~s{yh-B  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 0OO$(R*  
  { 3o&PVU? Q  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); +b"RZ:tKp  
} r|wB& PGW  
Q?-HU,RBO  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > y|f`sBMM  
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。 p\T9 q  
w DswK "T  
template < typename T >   struct picker_maker T+ey>[  
  { .}n,  
typedef picker < constant_t < T >   > result; WPi^;c8  
} ; W iqlc  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > u; \:#721  
  { sVtx h]  
typedef picker < T > result; kY*3)KCp  
} ; ,S 5tkTa  
z/6/   
下面总的结构就有了: {U1 j@pKm  
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。 gKy@$at&  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 v-M3/*  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 bfy `UZr  
至此链式操作完美实现。 6X2>zUHR  
gDE',)3Q,  
6REv(E]  
七. 问题3 W`_pjld  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 vH/ z|<  
:9un6A9JS  
template < typename T1, typename T2 > Y [Jt+p]  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const UmYReF<<_  
  { M\O6~UFq!  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); wv0d"PKTS  
} SFCKD/8  
to{/@^ D  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: eQ _dO]Q  
sf )ojq6s  
template < typename T1, typename T2 > eAKK uML  
struct result_2 R|aA6} /I  
  { n!=%MgF'*p  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; H }w"4s  
} ; ReE-I/n8f  
zK`fX  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 4np,"^c  
这个差事就留给了holder自己。 R\k= CoJJ  
    pwo5Ij,~q  
F F<xsoZJ  
template < int Order > KNT(lA0s  
class holder; a)J3=Z-  
template <> #v!(uuq,  
class holder < 1 > v Yt-Nx  
  { "{>I5<:t  
public : EH))%LY1y  
template < typename T > ?w'a^+H  
  struct result_1 fDy Fkhc  
  { bl@0+NiM  
  typedef T & result; 59K%bz5t  
} ; %zj;~W;qPH  
template < typename T1, typename T2 > 2,,zN-9mt  
  struct result_2 9Fb|B  
  { fFP>$  
  typedef T1 & result; T \%{zz_(  
} ; "#bL/b'{  
template < typename T > [P,YW|:n  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 3 $7TeqfAC  
  { &"GHD{ix  
  return (T & )r; _~!*|<A_  
} l{oAqTN  
template < typename T1, typename T2 > )6mx\t  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 8 tq6.%\  
  { -L e:%q2  
  return (T1 & )r1; 3=o^Vv  
} !z@QoD  
} ; =f'MiU!p6  
:M" NB+T  
template <> Fx#0 :p  
class holder < 2 > )=VSERs  
  { K..L8#SC  
public : )o!y7MTl  
template < typename T > 86Q\G.h7  
  struct result_1 }#~@HM>6Z  
  { U-.?+ `  
  typedef T & result; p&1IK8i"  
} ; 7oY}=281  
template < typename T1, typename T2 > klHOAb1  
  struct result_2 APxy %0Q  
  { i! G^=N  
  typedef T2 & result; vt{s"\f  
} ; (I3:u-A  
template < typename T > V9xZH5T8^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const *o]Q<S>lH  
  { _nw=^zS  
  return (T & )r; {SH +lX0]{  
} ZUGuV@&-T  
template < typename T1, typename T2 > mq~rD)T  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 6GVj13Nr  
  { Gy{C*m7Q  
  return (T2 & )r2; }'HJVB_  
} :%GxU;<E{  
} ; oXw}K((|  
5G.A\`u%  
=L_L/"*rel  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 4^H(p  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: pT Yq#9  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: fsc^8  
&W/C2cpmR  
return l(i, j) = r(i, j); =XWew*  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 4u5^I;4pL  
I"awvUP]a[  
  return ( int & )i; TTjj.fq6  
  return ( int & )j; *O') {(  
最后执行i = j; Xh==F:  
可见,参数被正确的选择了。 u@d`$]/>F  
vUa~PN+Iy  
4-^LC<}k  
g Z3VT{  
/BC(O[P  
八. 中期总结 ;u;YfOr  
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: >L$g ;(g  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 n"B"Aysz  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 gE8=#%1<  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor w <zO  
x7$U  
$q#|B3N%  
v8! 1"FYL  
X$,#OR  
:b+C<Bp64r  
九. 简化 7aTo! T  
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。 9k.LV/Y  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 @+A`n21,O  
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: V^Wo%e7#u[  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Alh"G6  
  +-*/&|^等 b6=.6?H@4f  
2. 返回引用。 k#k!AcC  
  =,各种复合赋值等 42:~oKiQ$"  
3. 返回固定类型。 Nx4_Oc^hY  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) PN0l#[{EN  
4. 原样返回。 N*JWd  
  operator, WE$Pi;q1  
5. 返回解引用的类型。 w?kdM1T  
  operator*(单目) Ikiv+Fq(  
6. 返回地址。 k>#,1GbNZy  
  operator&(单目) ,lm.~%}P*  
7. 下表访问返回类型。 e#`wshtN:  
  operator[] T 1m097  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 W2h^ShG  
  operator<<和operator>> 0 6 1@N=p8  
nIVPh99  
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。 _$/(l4\T[  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: !?B9 0(  
Qz&I~7aoyV  
template < typename Left > ;;BQuG  
struct value_return +s&+G![  
  { C/dqCUX:  
template < typename T > lPm'>, }Y  
  struct result_1 _[h1SAJ  
  { Mj5=t:MI  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Ni IX^&N1  
} ; 7SYU^GD  
O6gI%Jdp  
template < typename T1, typename T2 > N,|:=gD_  
  struct result_2 @;x|+@r  
  { ,c_[`q\  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; &,Dh*)k  
} ; 30]?Jz6m  
} ; @V)k*h3r+  
6TS+z7S81L  
ew B&PR  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait >69xl^Gd  
R7cY$ K{j  
下面我们来剥离functor中的operator() 5o\yhYS:  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Z QND^a:  
pc}Q_~e  
return l(t) op r(t) M=n!tVlCV  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) s5FyP "V  
return op l(t) Dw    
return op l(t1, t2) M5 ep\^  
return l(t) op {/12.y=)~  
return l(t1, t2) op <jU[&~p  
return l(t)[r(t)] ch,<4E/c[R  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] zllY $V&<!  
l){l*~5zl2  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 7~TE=t  
单目: return f(l(t), r(t)); t6_6Bl:  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ?m#X";^V  
双目: return f(l(t)); uy{mSx?td  
return f(l(t1, t2)); +#O?a`f  
下面就是f的实现,以operator/为例 69(z[opW  
fKIwdk%!-  
struct meta_divide 2Xk(3J!!'a  
  { F>&Q5Kl R  
template < typename T1, typename T2 > Oa\!5Pw1  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Ac<V!v71  
  { ]hTYh^'e  
  return t1 / t2; X<ZIeZBn  
} qJB9z0a<Ov  
} ; u*`acmS>N  
*>rpcS<l  
这个工作可以让宏来做: rP,i,1Ar 4  
/Q5pA n-u  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ -wlob`3  
template < typename T1, typename T2 > \ =UA-&x@  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; i{PRjkR  
以后可以直接用 g;w4:k)U  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ^#e:q  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 .z7X Ymv  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) wIuwq>  
XLp tJ4~v  
 f]q3E[?/  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 K,%H*1YKK  
 (:].?o  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > s0v?*GRX  
class unary_op : public Rettype Qpiv,n  
  { ;Avd$&::  
    Left l; :^lyVQ%@  
public : r]Da4G^  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} G+AD &EHV  
j2deb`GD  
template < typename T > 6'395x_ .\  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const K+Al8L?K_  
      { "Q'#V!  
      return FuncType::execute(l(t)); ukv _bw  
    } ,XCC#F(d1  
=PAvPj&}e  
    template < typename T1, typename T2 > 6%C:k,Cx{d  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const PTIC2  
      { W&}YM b  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); V=k!&xN~  
    } "R+ x  
} ; %Nd|VAe  
qfvd( w  
DSYtj} >  
同样还可以申明一个binary_op 1F-o3\  
k=H{gt  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 6 +^V  
class binary_op : public Rettype *RUB`tEL  
  { ?2OT:/I,  
    Left l; |uV1S^ !A  
Right r;  a)PBC{I  
public : )-|A|1Uo  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} n' 73DApW  
f!e8xDfA  
template < typename T > #>O,w0<qM  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Wra*lQb/B  
      { $iDatQ[  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); UF=5k~7<b  
    } n99:2r_  
yEtI5Qk  
    template < typename T1, typename T2 > r ^_8y8&l  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const HD?z   
      { SG |!wH^  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); t*zve,?}  
    }  BqP:]  
} ; Hx2UDHF  
KMhoG.$Ra  
aoz+g,1 //  
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 ~YO')  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 "v/^nH  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) rI o`n2  
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。 \% !]qv  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! u9"b,].b  
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。。。 ' IFbD["r  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 je9[S_Z:Y  
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) _a8^AG  
下面是修改过的unary_op )NRY9\H  
*:\-:*  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 1%^U=[#2`  
class unary_op h eZJ(mR  
  { KCq qwGM  
Left l; Lg|j0-"N  
  7 ;|jq39  
public : N'Ywn}!js  
F0o7XUt  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} MG[?C2KA/  
g10$pf+L  
template < typename T > 99G/(Z}  
  struct result_1 Df||#u=n  
  { bPC {4l  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; [{6]iJ  
} ; \r^=W=  
Sq%BfP)a(  
template < typename T1, typename T2 > 35) ]R`f  
  struct result_2 dwv xV$Nt  
  { ?{\8!_Gvsl  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; u3Z*hs)Z%  
} ; 6vro:`R ?  
/$\yAOA'y  
template < typename T1, typename T2 > k)Z?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .sAcnf"  
  { qnyFRPC  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Se*ZQtwE  
} pwT|T;j*  
>wej1#\3  
template < typename T > kGc;j8>."  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const K_Y0;!W  
  { 2U2=ja9:Y  
  return OpClass::execute(lt(t)); '|':W6m,  
} YTL [z:k}  
D@^ r  
} ; $n(?oyf  
bnUpH3  
z[0L?~$  
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 7SoxsT)  
好啦,现在才真正完美了。 TmH#  
现在在picker里面就可以这么添加了: jMcCu$i7  
uh\I'  
template < typename Right > xVuGean Cv  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const j +@1frp  
  { =y,_FFoS  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); _:+W0YS  
} D2E~ c? V  
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。 D`3}j  
vpv PRwJ  
$V]D7kDph*  
_MR|(mV  
@za?<G>!'e  
十. bind +I/7eIG?|  
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。 [Rs5hO  
先来分析一下一段例子 j8M}*1  
$ Etf'.  
RSG4A>%!mI  
int foo( int x, int y) { return x - y;} g (ZeGNV8  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 =4\|'V15  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 K*'(;1AiW  
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。 2[[ pd&MJZ  
我们来写个简单的。 }KCXo/y  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: mc?5,oz;pz  
对于函数对象类的版本: A~\:}P N  
tB&D~M6[  
template < typename Func > BEg%u)"([  
struct functor_trait P}~6 yX  
  { qdCa]n!d  
typedef typename Func::result_type result_type; Rde#=>@V  
} ; IxYuJpi  
对于无参数函数的版本: oPk2ac  
<uU AAHi  
template < typename Ret > ,'= Y  
struct functor_trait < Ret ( * )() > sw'20I  
  { R/~j <.s3P  
typedef Ret result_type; I/|)?  
} ; !R//"{k0?  
对于单参数函数的版本: HO41)m+&  
p"Oi83w;9  
template < typename Ret, typename V1 > n/p M[gI  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > UN`-;!  
  { >9esZA^';  
typedef Ret result_type; 1zGEf&rv:  
} ; (toGU  
对于双参数函数的版本: 1MRt_*N4  
xh#ef=Bw  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > K~+y<z E  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > -/~^S]  
  { /cJ$` pN  
typedef Ret result_type; Fr,>|  
} ; +"?K00*(  
等等。。。 jsf=S{^2  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy O#H`/z  
YCeE?S1gk3  
template < typename Func > ZJP.-`U  
struct func_return y{? 6U>_  
  { RB\>$D  
template < typename T > bG^E]a/D  
  struct result_1 hnvn&{|  
  { mz+>rc  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 5[al^'y  
} ; /6gqpzum4  
)KaQ\WJ:   
template < typename T1, typename T2 > JR$Dp&]I  
  struct result_2 )qn =  
  { :?RooJ~#  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 3.Ni%FF`  
} ; ORv[Gkq_N)  
} ; lR{eO~'~V  
#| A @  
~~;fWM '  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 GJy><'J,!>  
f>\?\!  
template < typename Func, typename aPicker > ro}plK(<WQ  
class binder_1 _t:rWC"X  
  { ^gw_Up<e6  
Func fn; 6y%BJU.I  
aPicker pk; UI<'T3b  
public : =k2+VI  
zIH[ :  
template < typename T >  >pv~$  
  struct result_1 2(5wFc  
  { `2J6Dz"W  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; }f^K}*sK$5  
} ; WyA>OB<Zeq  
^KF  
template < typename T1, typename T2 > $*xnq%A  
  struct result_2 A}~hc&J  
  { xY5Idl->  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; yf3%g\k  
} ; {Ylj]  
^(N+s?  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} . 2.$Rq  
feIAgd},  
template < typename T > L;,Nh  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^-~.L: }q  
  { .Ky<9h.K  
  return fn(pk(t)); / w_ Sc{  
} H^K(1  
template < typename T1, typename T2 > Rk"VFe>r  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const viD+~j18  
  { #ZCgpg$wM  
  return fn(pk(t1, t2)); 67 7p9{:  
} K\IS"b3X  
} ; z\_q`43U7  
15iCJ p  
vFL3eu#  
一目了然不是么? -g IuL  
最后实现bind T oy~\  
ItYG9a  
/A_</GYs  
template < typename Func, typename aPicker > A. U<  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) @`wBe#+\  
  { @r+ErFI  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); P6i4Dr  
} GQ2&D}zh  
PLFM[t/  
2个以上参数的bind可以同理实现。 #8;^ys1f  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 tI*u"%#t  
[53@'@26  
十一. phoenix K?-K<3]9f  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 45/f}kvy  
#mk#&i3"k  
for_each(v.begin(), v.end(), hB P]^~(  
( ?F AsV&y  
do_ _? 1<  
[ !ye%A&  
  cout << _1 <<   " , " `USR]T_`  
] 9.zy`}  
.while_( -- _1), 6\4oHRJC  
cout << var( " \n " ) >^|\wy  
) S,G=MI"  
); 6x*ImhQ.J  
:Q+ rEjw+  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: M (b'4  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor MukPY2[Am  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Z>o;Yf[  
那么我们就照着这个思路来实现吧: |WXu;uf$.u  
>9+@oGe(E  
~K:#a$!%,  
template < typename Cond, typename Actor > b[GZ sXD-  
class do_while a=p3oh?%-O  
  { pUwx`"DrR  
Cond cd; ppb]RN|)  
Actor act; ~_h4|vG  
public : i 5-V$Qh  
template < typename T > v 7Pv&|  
  struct result_1 aY"qEH7]  
  { fHwh6|  
  typedef int result_type; I.\u2B/?  
} ; 3 :f5xF  
nY(jN D  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} fC(lY4,H3R  
u8o!ncy  
template < typename T >  ~LkReQI  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f^0vkWI2  
  { NB16O !r  
  do )_+#yaC  
    { 'jmcS0f -  
  act(t); sRY: 7>eg  
  } S0"O U0`N  
  while (cd(t)); ^hZwm8G  
  return   0 ; >5]Xl*{H)  
} ,g^Bu {?  
} ; qr6WSBc  
Lu-owP7nB  
o#w6]Fmc  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). E<~/AReo  
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。 ~r|.GY  
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。 C'mmo&Pd  
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。 ]=h Ts%]w  
下面就是产生这个functor的类: 1 w\Y ._jK  
)[zyvU. J3  
)5]z[sE  
template < typename Actor > IO,kP`Wcx  
class do_while_actor p>R F4  
  { +n)(\k{  
Actor act; hWDgMmo7  
public : m<OxO\Mpf  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} |5g*pXu{  
Bt.W_p  
template < typename Cond > l:faI&o.@  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; j*+r`CX  
} ; *~fN^{B'!  
b6Ntt Y!3  
PQf FpmG  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 21cIWvy  
最后,是那个do_ FRfMtxvU  
?g<*1N?:  
hvpn=0@ M  
class do_while_invoker Ke,-8e#Q  
  { -=g`7^qa>  
public : ]qpcA6%a|  
template < typename Actor > 8vUP{f6{  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const O4-UVxv}  
  { EBebyQcon  
  return do_while_actor < Actor > (act); 40@KL$B=  
} |,yS>kjp  
} do_; 2TAy'BB;)  
6+LX oR'  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? m"v` E7G  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Jl^oDW  
最后来说说怎么处理break和continue 'TbA^U[  
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。  sRoZvp 5  
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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