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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda No(p:Snbo  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 B098/`r  
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, +<TnE+>j  
Pkq?tm$#  
P_y8[Y]?  
9|K3xH  
  class filler (Z)F6sZ`8  
  { EWZ?q$  
public : \|wUxijJ*,  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} <<iwJ U%:  
} ; x[m&ILr  
I}!Er V  
{wS)M  
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: {zmh0c; |  
pI]tv@>:f  
xn BL{ []  
O)EA2`)E  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Ug~ ]!L  
m,1Hlp  
W6 y-~  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 'U|Tye i?  
O&vE 5%x  
gd=gc<zYP  
a}#8n^2  
二. 战前分析 D>>?8a  
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。 rd\:.  
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 iQ7S*s+l5O  
na)-'  
G Ch]5\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); -&UP[Mq  
  /* --------------------------------------------- */ []#>r k~  
vector < int *> vp( 10 ); =TcT`](o  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); y<0RgG1qp  
/* --------------------------------------------- */ NJqjW  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); !\(j[d#  
/* --------------------------------------------- */ %7vjYvo>  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Jp#Onl+d6  
  /* --------------------------------------------- */ @ 5tW*:s  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); s/cclFji]  
/* --------------------------------------------- */ =IC cN|  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); R/BW$4/E  
J.;{`U=:  
xJemc3]2  
O3];1ud  
看了之后,我们可以思考一些问题: 1Bl;.8he.)  
1._1, _2是什么? u}~jNV  
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。 k&M9Hn2  
2._1 = 1是在做什么? _=*ph0nu  
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。 O_bgrXg6x  
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。 Dqz9NB  
*F)+- BB  
J4VyP["m  
三. 动工 6upCL:A~r  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 90rY:!e  
[)S7`K;  
kE` V@F  
D&C83^m  
template < typename T > \:[J-ySJ  
class assignment ^W)h=49PN  
  { "u=U@1 ^  
T value; b>_eD-  
public : -z6{!  
assignment( const T & v) : value(v) {} e4rhB"qQdn  
template < typename T2 > }]K^b1Fs5  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Ee0}Xv  
} ; `= FDNOwp  
y'#i'0eeL  
PrwMR_-  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 -s5>GwZt  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 2"IsNbWV  
h F4gz*Q  
E2%{?o  
27CVAX ghV  
  class holder 898=9`7e  
  { _ W +  
public : 4w<4\zT_U}  
template < typename T > J\fu6Ti  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 6M-Y`T`J  
  { M s5L7S  
  return assignment < T > (t); JrA\ V=K  
} \[MQJX,dn  
} ; _ giZ'&l!  
WJJwhr  
L2P#5B!S  
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: *s[bq;$  
3^x C=++  
  static holder _1; 66jL2XU<  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 HgfeSH  
xmp^`^v*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); CgxGvM4  
而不用手动写一个函数对象。 O\=c&n~`  
Vh o3I[C  
3`3`iN!8\@  
ckCb)r_  
四. 问题分析 oe,37xa4  
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。 v[t *CpGd  
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。 GDBxciv  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 gPYF2m  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 _`LQnRp(  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 tLc 9-  
=xX)2h  
五. 问题1:一致性 blHJhB&8  
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?| #OE]'k Ss  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 < X&{6xu  
} 0^wJs  
struct holder Z<M?_<3  
  { ,{rm<M.)  
  // B$)&;Q  
  template < typename T > B!iz=+RNC1  
T &   operator ()( const T & r) const ) HPe}(ypt  
  { ^Ox|q_E w}  
  return (T & )r; L kA_M'G  
} QT[yw6Z  
} ; R3\oLT4  
:^92B?q  
这样的话assignment也必须相应改动: HAOl&\)7"_  
v==]v2 -  
template < typename Left, typename Right > S{.G=O  
class assignment u U;]/  
  { v5Qp[O_  
Left l; #G`UR  
Right r; W]l&mr  
public : :3$$PdZ  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ,MRAEa2  
template < typename T2 > fBZAO  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } <~ 9a3c?  
} ; nPh| rW=  
U5!T-o;3}  
同时,holder的operator=也需要改动: `:&jbd4H  
B^yA+&3HI  
template < typename T > >56I`[)  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const }US^GEs(  
  { c u:1|gt  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Ed$;#4  
} L28DBjE)A  
}k7t#O  
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。 +;*dFL  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Tu*"+*r>s  
!caY  
return l(rhs) = r; )~CnDk}^R  
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。 jXCSD@?]K  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: vD@ =V#T  
L%sskV(  
template < typename Tp > YKtF)N;m]  
class constant_t F-SD4a  
  { z&x3":@u<  
  const Tp t; =FfxHo1k  
public : @}[yC['  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} {!G  
template < typename T > kl/eJN'S  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const gLGu#6YVu  
  { (s?Rbd  
  return t; 8kA2.pIk  
} =k +nC)e  
} ; e <]^7pz  
xLp<G(;  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 -Nn@c|fz  
下面就可以修改holder的operator=了 YB&b_On,f  
'Bc{N^  
template < typename T > E!_mXjlPc  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const WVa#nU^  
  { LFHzd@Y7"  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 5UU1HC;C  
} ~0 5p+F)  
TcjTF|q>  
同时也要修改assignment的operator() Utv#E.VI  
[>^xMF]$2  
template < typename T2 > %n7Y5|Uh  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ~,jBm^4  
现在代码看起来就很一致了。 sCi"qtHP  
y8k*{1MuO  
六. 问题2:链式操作 M`jqU g  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ,|u^-J@  
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。 %hnv go:^g  
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。 xQ{n|)i>  
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。 "?r=n@Kv  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 45+w)Vf!  
@s[Vtw%f  
template < typename T > dH8^\s .F  
struct result_1 '1u!@=.\G  
  { fP :26pK^  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; h'D-e5i  
} ; RD1N@sHDKc  
U0Q:sA U  
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: NrTK+6 z  
e_iXR#bZc  
template < typename T > yi-S^  
struct   ref =:~%$5[[  
  { }g@5%DI]  
typedef T & reference; yv&VK ht  
} ; sb^%eUU])  
template < typename T > N%:)MT,&g  
struct   ref < T &> U! xOJ  
  { nS`DI92I  
typedef T & reference; N=hhuKt]  
} ; n@ rphJb  
oI/jGyY;  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: LEJ8 .z6$  
\8 ~`NF  
template < typename T > ;uK">L[u'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const nGvWlx  
  { `EjPy>kM  
  return l(t) = r(t); _h2s(u >\  
} E,fG<X{  
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。 GLIe8T*ht  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 N9s ,..  
H|]~(.w 1}  
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 vI)-Zz[3  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: J#L"kz  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 M1sR+e$"  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 K$K6,54y  
最后的布局是: &1k2J   
                Add ?jDdF  
              /   \ R,'` A.Kk  
            Divide   5 Q8^fgI|  
            /   \ _#2AdhCu  
          _1     3 ecjjCt2S  
似乎一切都解决了?不。 9N?BWv }  
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。 DQ a0S7I  
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。  a1p}y2  
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: {Al}a`da  
<l,Kg 'v  
template < typename Right > 2G4OK7x  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const e?"XMY  
Right & rt) const X=Th  
  { 'Itsu~fza  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 6,D)o/_  
} Uz&XqjS  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 =@UgCu>=  
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。 N8s2v W  
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。 No1*~EQ  
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。 H$j`75#u?-  
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。 ) C?emTih  
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? :gvw5h%  
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: HRPNZ!B  
h 9B^U?<wT  
template < class Action > 5V{ B,T  
class picker : public Action qxR7;/@j)  
  { :W++`f&  
public : 0i4 X,oHjG  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ?'I[[KuG  
  // all the operator overloaded i5QG_^X&  
} ; ebuR-9  
Ki"o0u  
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。 $xWebz0  
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: e{8j(` (;#  
9w%|Nk>=>  
template < typename Right > X9d~r_2&m<  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const /61P`1y(J  
  { f"8!uE*;  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); JDIQpO"Qji  
} cc"L> XoK  
w,'"2^Cwy  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > "gR W91 T  
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。 3*DwXH+  
BV9%|  
template < typename T >   struct picker_maker lQnl6j  
  { cjd Z.jR2  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ;g0p`wV  
} ; DKcg  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > \8I>^4t'/  
  { ?2#v`Z=L;  
typedef picker < T > result; K1F,M9 0]  
} ; !E0zj9 [ R  
-}h+hS50F  
下面总的结构就有了: vw'`t6  
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。 NvZ )zE  
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。 axRzn:f  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 7:Jyu/*]  
至此链式操作完美实现。 Pd,+= ML  
eTV%+  
Mk*&CNo3  
七. 问题3 #..-!>lY  
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。 %/86}DCfE?  
~m]sJpW<"  
template < typename T1, typename T2 > E27N1J+1  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const m}x&]">9  
  { | CC(`<\R  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); `@Q%}J  
} _>G=v!  
w_gPX0N}3n  
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: }WN0L?h.E  
i&r56m<  
template < typename T1, typename T2 > 3E!#?N|v  
struct result_2 GYx_9"J\5  
  { 7*7Z&1*3  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; j:yQP# U  
} ; rt7Ma2tK  
]aqHk  
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? Qo4+=^(  
这个差事就留给了holder自己。 q;))3aQe  
    z)Y<@2V*C  
&IQp&  
template < int Order > $uA?c& e  
class holder; N@M(Iw  
template <> sGf\!w  
class holder < 1 > iaqhP7!  
  { P(_wT:8C?  
public : FN#6pM']|  
template < typename T > f PoC yl  
  struct result_1 I 9yN TD  
  { h\ (z!7t*  
  typedef T & result; #xqeCX 4p  
} ; 6\MJvg\;  
template < typename T1, typename T2 > 3~e"CKD>  
  struct result_2 "d a%@Zy  
  { `ym@ U(;N  
  typedef T1 & result; H!F Cerg  
} ; p< fKj  
template < typename T > _)J;PbK~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const +F &,,s"&  
  { >uok\sX  
  return (T & )r; @#T*OH  
} dQ=mg#(  
template < typename T1, typename T2 > k)W8%=R  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const BReNhk)S  
  { f6 zT  
  return (T1 & )r1; gr'M6&>  
} D t~Jx\\  
} ; gI&& LwT4  
&%~2Wm  
template <> {iP^51fy  
class holder < 2 > |~mi6 lJ6  
  { M DnT  
public : })V9d  
template < typename T > ^A8'YTl  
  struct result_1 Ni5~Buf  
  { la ~T)U7  
  typedef T & result; pV#~$e  
} ; ?_e2)+q8YG  
template < typename T1, typename T2 > Y[AL!h  
  struct result_2 Hno:"k?  
  { :X>%6Xj?RV  
  typedef T2 & result; Zho d%n3  
} ; mPNT*pAO  
template < typename T > Do7&OBI~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const <RmI)g>'_^  
  { %]JSDb=C  
  return (T & )r; u>Z0ug6x  
} Epm\ =s  
template < typename T1, typename T2 > $oO9N^6yF  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const eRC /Pr  
  { VGoD2,(b^  
  return (T2 & )r2; #>-_z  
} .Od.lxz"mp  
} ; n*6b*fl  
k+>-?S,  
AZ)H/#be  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 @[0zZX2EE  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: =`5Xx(  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: rn l~i  
g{@q  
return l(i, j) = r(i, j); + #gJ[Cc  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) /I{<]m$  
%eCbH`  
  return ( int & )i; /TTmMx*  
  return ( int & )j; M,Q(7z?#5  
最后执行i = j; VnUW UIVJ  
可见,参数被正确的选择了。 OWsK>egD  
?5e:w?&g@  
VLW<"7I 6\  
6[kp#  
WL4{_X  
八. 中期总结 f&glY`s#  
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: `;-K/)/x  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 7aVQp3<  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 1hj']#vBu  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor zhH-lMNj-  
1u&}Lq(  
w66iLQ\@  
@b\/\\{  
$:V'+s4o  
^)Xl7d|m+  
九. 简化 ~:r:?PwWG  
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。 * 8n0  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 EnXNTat})  
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: Jrd:6Z  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 v*'dA^Q  
  +-*/&|^等 S6gg(nNe  
2. 返回引用。 bX%9'O[-  
  =,各种复合赋值等 7A|n*'[T>  
3. 返回固定类型。 H8+7rM  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) /t`s.!k  
4. 原样返回。 dieGLA<5_X  
  operator, :R+}[|FV  
5. 返回解引用的类型。 Uk=jQfA*J  
  operator*(单目) b: UTq 7^  
6. 返回地址。 [(U:1&x &  
  operator&(单目) M=hxOta  
7. 下表访问返回类型。 H%`Ja('"p  
  operator[] ;^nN!KDjR  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 He att?(RR  
  operator<<和operator>> M<oIo 036  
~G.'pyW  
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。 ohqi4Y!j/~  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: '`Eb].s*  
_NQMi4 V(  
template < typename Left > MPx%#'Q  
struct value_return Dbt"}#uit;  
  { 2Z 4Ekq0@  
template < typename T > \<WRk4D  
  struct result_1 =n>&Bl-Bl  
  { pIBL85Xe  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; F)'kN2  
} ; .6Tan2[%  
H^{Eh  
template < typename T1, typename T2 > ?|LR@M!S7  
  struct result_2 4{JoeIRyz  
  { :/ ,h)h)|  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ehB (?  
} ; >ENZ['F  
} ; XlP q>@4p  
e ?FjN 9  
33dHTV  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait BH"f\oc  
x5[wF6A  
下面我们来剥离functor中的operator() ZYr6Wn  
首先operator里面的代码全是下面的形式: k^ B<t'  
D+G?:m R  
return l(t) op r(t) $'# hCs  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) OKs1irt5  
return op l(t) *;7~aM  
return op l(t1, t2) ^]}+ s(  
return l(t) op *#p}>\Y{  
return l(t1, t2) op T.\=R  
return l(t)[r(t)] 4X tIMa28  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] EaaLN<i@0  
: p# 5nYi  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 'jAX&7G`  
单目: return f(l(t), r(t)); qKu/~0a/  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); J{ fTx@?(  
双目: return f(l(t)); 7.Df2_)  
return f(l(t1, t2)); .YYfba#{  
下面就是f的实现,以operator/为例 ,@1rP55  
ZoJ_I >uv  
struct meta_divide [?z`XY_-  
  { ~JhH ,E  
template < typename T1, typename T2 > ASA ]7qyO  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) F uYjrzmx  
  { OolYQU1_  
  return t1 / t2; L-Io!msb  
} C s XV0  
} ; }ZaZPB/_}P  
/BEE.`6yI5  
这个工作可以让宏来做: -JgN$Sf  
[XK^3pT_  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ XdS&s}J[I  
template < typename T1, typename T2 > \ {/|RKV83  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; x_Y03__/  
以后可以直接用 "m2g"x a\7  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) B?A]0S  
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 o@T-kAEf-.  
(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。。。) b ]A9$-  
NVyel*QE  
v+\&8)W=  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 Cn6<I{`\  
R^u 1(SF  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > O7DaVlln  
class unary_op : public Rettype n{'LF #4l  
  { d2'1 6.lV  
    Left l; nh"8on]M~  
public : Klr+\R@(n  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} #R^^XG`1  
T,G38  
template < typename T > )>-94xx|  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const D1G9^7:^E  
      { M/<>'%sj  
      return FuncType::execute(l(t)); Zw@=WW[Q`p  
    } H5MO3DJ  
2iX57-6Ub  
    template < typename T1, typename T2 > &Ul8h,qw  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const o/dj1a~U  
      { \\U,|}L .  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); faTp|T`nY  
    } Tj(DdR#w  
} ; 4$W}6 v  
.|?UqZ(,  
W"3YA+qpI  
同样还可以申明一个binary_op u7>{#]  
k`aHG8S\  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > RX])#=Cs  
class binary_op : public Rettype PvHX#wJ  
  { qS|ns'[  
    Left l; UO~Xzx!e  
Right r; /9QC$Z):<  
public : /&>vhpZ}  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} X0FTD':f  
C3k[ipCN  
template < typename T > Q}zd!*  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1@}s:  
      { *'l|ws  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Xzn}gH]  
    } 8u|F %Sg  
0(o{V:l%Z|  
    template < typename T1, typename T2 > ] Hiw+5n  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ja2BK\"1:  
      { ==!k99`f,  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); &m5FYm\  
    } &=>|? m8  
} ; i:/Ws1=q  
XbaUmCuh  
IIh \ d.o  
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 pu OAt  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 fVvB8[(;~  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) qmy3pnL  
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。 G2 {R5F !  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! bc3 T8(  
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。。。 KAI/*G\z  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 -]~KQvIH!  
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) "K)ue@?  
下面是修改过的unary_op *]K/8MbiF  
]1)#Y   
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > '_fj:dy  
class unary_op g3*J3I-O  
  { P9f,zM-  
Left l; o,yZ1"  
  YZ(tjIgQ  
public : 5sZqX.XVF  
@Wl2E.)K;  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} :pw6#yi8`  
N= G!r  
template < typename T > AAc*\K  
  struct result_1 (yO8G-Z0  
  { "QLp%B,A  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; L43]0k  
} ; @g%^H)T  
rp_Aw  
template < typename T1, typename T2 > z/P^Bx]r  
  struct result_2 Wagb|B\  
  { !.c no&  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; >k9W+mk  
} ; e\95X{_'  
:Oh*Q(>  
template < typename T1, typename T2 > (X/dP ~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2*pNIc  
  { *}RV)0mif  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); COFCa&m9c  
} r 3FUddF'  
B#, TdP]/  
template < typename T > EY}*}-3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z@gEJ^"yA"  
  { (Y~gItej  
  return OpClass::execute(lt(t)); FB }8  
} 8Y P7'Fz  
lnWs cb3t  
} ; !f01.Tq8  
+z O.|`+  
|wkUnn4UB8  
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 \xjI=P'-25  
好啦,现在才真正完美了。 0NMmN_Lr  
现在在picker里面就可以这么添加了: ]EfM;'j[  
9/dI 6P7  
template < typename Right > |*y'H*  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const O`TM}  
  { UI_u:a9Q/  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); rOTxD/  
} .mvpFdn  
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。 k~=W1R%  
V]6CHE:BS  
HImQ.y!B  
fDrjR6xV  
4|/=]w  
十. bind qK,PuD7i"  
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。 !CUX13/0  
先来分析一下一段例子 h"4i/L3aAh  
W;QU6z>  
@WTzFjv@?4  
int foo( int x, int y) { return x - y;} @2/ xu  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Z ItS(o J.  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 nEfQLkb[|  
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。 i _YJq;(  
我们来写个简单的。 2+}hsGnp  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ;hCUy=m.  
对于函数对象类的版本: <>R\lPI2  
&b=OT%D~FU  
template < typename Func > 9PWqoz2c  
struct functor_trait ;{Tf:j'g  
  { W3]?>sLE*  
typedef typename Func::result_type result_type; kA{eT  
} ; \PM5B"MDZ  
对于无参数函数的版本: E#(dri*#t  
qV:TuR-|w  
template < typename Ret > }q=uI`  
struct functor_trait < Ret ( * )() > !f)^z9QX8  
  { ;C~:C^Q\H  
typedef Ret result_type; 1aS66TS3  
} ; +.IncY8C$  
对于单参数函数的版本: f6JC>Np  
/m8&E*+T1  
template < typename Ret, typename V1 > K yDPD'  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > *s (L!+  
  { ;]Ko7M(4  
typedef Ret result_type; hg+0!DVx  
} ; 6+W`:0je  
对于双参数函数的版本: {7d\du&G  
z~\Y*\f^Y3  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > }J(o!2.  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 7cV GB  
  { |\J! x|xy  
typedef Ret result_type; f<Xi/ (  
} ; f/tJ>^N5  
等等。。。 zz1]6B*eX  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy YHfk; FI  
ghDOz 3  
template < typename Func > s#%P9A  
struct func_return N2\{h(*u  
  { +=g9T`YbE  
template < typename T > V^qkHm e  
  struct result_1 OuV f<@a  
  { #ByrX\  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ;*q  
} ; *."a>?D~  
T Y*uK  
template < typename T1, typename T2 > kC=h[<'  
  struct result_2 be+tAp`  
  { D5jZ;z}  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; o 12w p  
} ; aT20FEZ;  
} ; z P=3B%$  
zj UT:#(k  
2t 1u{  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 UwVc!Lys  
W~2T/~M  
template < typename Func, typename aPicker > CyV(+KBe_  
class binder_1   7)  
  { -/gAb<=  
Func fn; 6*%E4#4  
aPicker pk; vz}_^8O  
public : P"ATqQG%D  
N!YjMx)P  
template < typename T > _p,1m[&M  
  struct result_1 (#5TM1/A  
  { {5J: ]{p  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; y5$AAas  
} ;   ]n (:X  
$}z%}v  
template < typename T1, typename T2 > pPnJf{  
  struct result_2 xI,7ld~  
  { #S*cFnd  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; %xh A2  
} ; @zAav>  
K %Qj<{)  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Nd;,Wz]  
~2M+Me  
template < typename T > _~a5;[~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?*: mR|=  
  { O [v(kH'  
  return fn(pk(t)); I%gDqfdL  
} M?m)<vMr*  
template < typename T1, typename T2 > !Ng~;2GoA  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7@l.ZECJ1  
  { |"o/GUI~  
  return fn(pk(t1, t2)); rIo)'L$uU  
} /IyCvo  
} ; _{f7e^;  
+u]L# ].;  
m* JbZT  
一目了然不是么? <[w>Mbqj_  
最后实现bind 9&7$oI$!J  
 0gOB $W  
2j( ]Bt:  
template < typename Func, typename aPicker > $ ";NS6 1  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) =BNS3W6  
  { [|E|(@J  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); g_2EH  
} cBz_L"5vr[  
Hb|y`Ok  
2个以上参数的bind可以同理实现。 $9m>(b/;n  
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。 $TR#-q  
B jsF5~+\  
十一. phoenix jZLD^@AP  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ! :XMP*g  
O~=|6#c  
for_each(v.begin(), v.end(), zy!mP  
( A:5B6Z  
do_ =V(|3?N  
[ |ZBHXv  
  cout << _1 <<   " , " _8eN^oc%  
] )/_T`cN  
.while_( -- _1), U9:w^t[Pp  
cout << var( " \n " )  Z?_ t3  
) }8,[B50  
); $yY\[C  
i!k5P".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: O2 sAt3'  
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 4~YPLu  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 rbD}fUg  
那么我们就照着这个思路来实现吧: +M %zOX/  
G" &yE.E5  
%\ef Mhn  
template < typename Cond, typename Actor > ghu8Eg,Y  
class do_while NP_b~e6O=  
  { _b(y"+k  
Cond cd; s`E^1jC  
Actor act; u^NZsuak  
public : dOfEEqPI  
template < typename T > &Y/Myh[P  
  struct result_1 Fo86WP}  
  { nL]-]n;  
  typedef int result_type; |wYOO(!  
} ; ZN]LJ4|xu  
Am&PH(}L  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ?.%'[n>P  
4EtP|  
template < typename T > Fs|aH-9\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;[}<xw3):  
  { \gE6KE<?p  
  do :6}y gL*i  
    { L@t}UC  
  act(t); %:~LU]KX  
  } / Q8glLnM  
  while (cd(t)); ` e~nn  
  return   0 ; `NNr]__  
} H*M)<"X  
} ; !0+!%Nr>J  
6I yD7PQ  
5`?'}_[Yj  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). aOr'OeG(=e  
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。 A^9RGz4=  
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。 hb_J. Q  
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。 RO?%0-6O&  
下面就是产生这个functor的类: %Gk?f=e  
;[ag|YU$Y  
j$TTLFK1  
template < typename Actor > G?t<4MT v  
class do_while_actor |_7AN!7j  
  { :XP/`%:  
Actor act; @D3Y}nR:  
public : e{<r<]/j  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} -/O_wqm#  
2zz7/]?Q   
template < typename Cond > {M.OOEcIp  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; (<"uV%1  
} ; jM'kY|<g;  
R zOs,  
kX2bU$1Q,i  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ~_ 8X%ut y  
最后,是那个do_ l|z0aF;z  
H:d@@/  
d\_$Nb*  
class do_while_invoker Ig sK7wn  
  { 5a PPq~%  
public : [K\Vc9  
template < typename Actor > B3j   
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const (rHS2SA\5  
  { Bv)^GU&   
  return do_while_actor < Actor > (act); S{qc1qj  
} 1j9R^  
} do_; - DO  
Ob+Rnfx37  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? M$9?{8m  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 m~#f L  
最后来说说怎么处理break和continue o<Esh;;*nm  
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。 -Dx_:k|k  
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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