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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda i"2J5LLv  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。  )zk?yY6  
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, ( FjsN5  
y4)ZUv,}  
HlOAo:8'  
=Ov;'MC  
  class filler o}r!qL0c  
  { ~x +:44*  
public : eE#81]'6a  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} cAsSN.HFS  
} ; S+Y y  
&kr_CP:;  
uJ) \P  
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: ^>vO5Ho.  
h^[pp c{Z  
<.?^LT  
z Et6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); :3E8`q~c1  
3Aqe;Wf9%+  
>ji}j~cH  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 6bA~mC^&  
$z`cMQ r  
fed[^wW  
`0n 7Cyed  
二. 战前分析 ]6i_d  
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。 Wj  
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 ^)%wq@Hi  
a-UD_|!  
I2Or& _  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); g O\f:Pg  
  /* --------------------------------------------- */ qI4R`P"  
vector < int *> vp( 10 ); }{w_>!ee  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); +i q+  
/* --------------------------------------------- */ $J;=Ux)$  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); W:;`  
/* --------------------------------------------- */ 2\iD;Z#gM  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); v0H>iKh7  
  /* --------------------------------------------- */ 1VPN#Q!  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Tg{dIh.Q~O  
/* --------------------------------------------- */ n )wpxR  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); #IL~0t  
kHo;9j-U  
o}AqNw60v  
2!~>)N  
看了之后,我们可以思考一些问题: Y+PvL|`O  
1._1, _2是什么? ?Ss RN jeL  
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。 ek0;8Ds9  
2._1 = 1是在做什么? x/jN& ;"/  
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。 Do[ F+Y  
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。 %8`1Li6g  
0F;(_2V-  
t6,M  
三. 动工 m;tY(kO  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: |]]pHC_/W  
At^DY!3vx  
NGb! 7Mu9  
S#%JSQo:  
template < typename T > pFv[z':&Q  
class assignment 7gR;   
  { (j"~]T!)1  
T value; y8(?:#ZC  
public : ,ex(pmZ;  
assignment( const T & v) : value(v) {} 2zrWR%B  
template < typename T2 > w\8r h\Mvh  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Y[8co<p  
} ; efAahH  
XtH_+W+O  
+/_B/[e<>  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 z&HN>7  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment |@bNd7=2d  
GzZ|T7fm  
RT+30Q?  
}zfLm` vJ  
  class holder p~zTRnm  
  { E,yzy[gl  
public : Vwh&^{Eh  
template < typename T > LXEu^F~{u#  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const u{lDof>  
  { a!J ow?(  
  return assignment < T > (t); ) eGu4iEPM  
} 2Z9gOd<M~  
} ; h'q0eqYeu)  
)1yUV*6  
][K8\  
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: . eag84_  
g #<?OFl  
  static holder _1; 6%hEs6-R  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 <IkD=X  
'*{Rn7B5  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); LVcy.kU@]  
而不用手动写一个函数对象。 xp;8p94   
k49n9EX  
#Uk6Fmu ]  
w0%ex#lkm  
四. 问题分析 WF.$gBH"  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 B46H@]d#7K  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 @KRn3$U  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 .$}zw|,q  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ?j$8Uy$$  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 27i<6PAC[A  
H.G^!0j;  
五. 问题1:一致性 R#^pNJN  
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?| l{SPV8[i  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ?|rw=%  
7}7C0mV3  
struct holder .B-,GD}  
  { P*=3$-`  
  // _I"<?sh 3  
  template < typename T > szs3x-g  
T &   operator ()( const T & r) const aZ0iwMK  
  { lSv;wwEg  
  return (T & )r; k#G7`dJl  
} k yA(m;r  
} ; 3\~fe/z'I  
4!W?z2ly~R  
这样的话assignment也必须相应改动: fe`G^hV  
B9Tztg  
template < typename Left, typename Right > (j Q6~1  
class assignment EF{'J8AQ  
  { otVdx&%]  
Left l; tl#s:  
Right r; L. ?dI82c  
public : P[K T  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} \5c -L_  
template < typename T2 > mK&9p{4#U  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } &8L\FAY0%9  
} ; JJ06f~Iw[  
eTHh  
同时,holder的operator=也需要改动: JNCtsfd  
|W];v@b\y  
template < typename T > md LJ,w?{  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const UeeV+xU  
  { 1caod0gor  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); iFchD\E*o  
} ?2>v5p  
nit7|T@^  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 7OHw/-j\  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 4'| :SyOm  
rs+37   
return l(rhs) = r; YIqfGXu8  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 /hR]aw  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ?MB nnyo6  
L#b Q`t  
template < typename Tp > fbkjK`_q  
class constant_t j"8N)la  
  { ogbdt1  
  const Tp t; xK'IsMo[  
public : &$im^0`r_  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} nmrk-#._@9  
template < typename T > c17==S  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const fdW={}~  
  { >*CK@"o  
  return t; brot&S2P><  
} AW68'G*m  
} ; x*V<afLY[  
&|] ^ u/  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Fowh3go  
下面就可以修改holder的operator=了 $Bb/GXn{\  
Ry3 f'gx  
template < typename T > eQj/)@B:V  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const v:;cTX=x`#  
  { KR0 x[#.*  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); >^N :A  
} uD3_'a  
LcF3P 4  
同时也要修改assignment的operator() !CKUkoX  
h65j,v6B  
template < typename T2 > rg.if"o  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } H)tDfk sq\  
现在代码看起来就很一致了。 N3) v,S-  
~G:7*:[b  
六. 问题2:链式操作 cw{[B%vw  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Y?cw9uYB  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 v^'~-^s  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 iSHl_/I<  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 nrBitu,  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct <X*8Xzmv  
-}o;Y)  
template < typename T > _#B/# ^a  
struct result_1 5;Xrf=  
  { ;"z>p25=T  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 9v0|lS!-  
} ; xkovoTzV  
F eLP!oS>  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: V ;jz0B  
(%}C  
template < typename T > Y2EN!{YU  
struct   ref @35 shLs  
  { wP*Z/}Uum+  
typedef T & reference; (P-<9y@  
} ; _(foJRr  
template < typename T > s=4.Ovd\  
struct   ref < T &> +&@0;zSga  
  { UEUTu}4y  
typedef T & reference; ig{5 ]wZ(  
} ; -s"lW 7N^  
}__+[-  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: A$cbH.  
h;->i]  
template < typename T > bSfQH4F  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const "Cb<~Dy  
  { 6tguy  
  return l(t) = r(t); c^y 1s*  
} R8l9i2  
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。 xJCpWU3wM  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 xTT>3Fj  
CCV~nf  
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 Rd)QVEk>SD  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: UZ#2*PH2E  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 d/1XL[&  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 s9iM hCu|  
最后的布局是: \BL9}5y  
                Add  s25012  
              /   \ SCij5il%  
            Divide   5 VzesqVx  
            /   \ )Yml'?V"  
          _1     3 ?}[keSEh>  
似乎一切都解决了?不。 VM[8w`  
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。 @d\F; o<  
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。 "|if<hx+  
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: 3nO|A: t  
n>WS@b/o  
template < typename Right > tF|bxXs Z  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const h.*|4;  
Right & rt) const (agdgy:#  
  { Xc!w y9m  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ;/@R{G{+~;  
} 2olim1  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 9[`6f8S_$  
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。 :9}*p@  
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。 }wV rmDh \  
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。 !T*izMX}  
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。 9=|5-? ^  
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? !r<7]nwV  
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: lK-I[i!  
#^Y,,GA  
template < class Action > :"4~VDu  
class picker : public Action `f'P  
  { <mN3:G  
public : VZ8L9h<{"  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ,P}c92;  
  // all the operator overloaded L6m'u6:1{  
} ; #XsqTK_nk  
9L};vkYk#  
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。 |NI0zd  
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\<I:7%Rg  
~J|0G6H  
template < typename Right > V;"'!dVX  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const nFqMS|EN  
  { ' vwBG=9C  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 6{M.S}.^  
} x?3p3[y  
Z(L>~+%  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ]arP6 iN+  
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。 !duR7a  
E O5Vg  
template < typename T >   struct picker_maker <\5{R@A*6  
  { b{&@ Lm0Tn  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ?Rdi"{.wI  
} ; b}fH$.V@  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > +"!IVHY  
  { =F9-,"EAI  
typedef picker < T > result; x-1[2K1"[  
} ; ^N]*Zf~N?  
oW6.c]Vo  
下面总的结构就有了: <6@Db$-  
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。 $Ix^Rm9c  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 }^H_|;e1p  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 zSu2B6YU}  
至此链式操作完美实现。 Xy._&&pt  
J8jbtL O'  
2,+H;Ypi!  
七. 问题3 7P  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 bu]bfnYi9  
GB#7w82  
template < typename T1, typename T2 > 1n^xVk-G  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~L2Fo~fw  
  { `6zoZM7?Y  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); y3x_B@}BY  
} }5K\ l  
;/v^@  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: W+QI D/  
DD1S]m  
template < typename T1, typename T2 > {0?76|  
struct result_2 % :NI@59  
  { V{][{5SR  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 1peN@Yk2W  
} ; '>Z Ou3>  
/#tOi[0[  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? U-@\V1;C  
这个差事就留给了holder自己。 fIu/*PFPVY  
    uB\A8zC  
o\N),;LM  
template < int Order > 2n\EZ  
class holder; |K]tJi4fz  
template <> dQ<EDtap  
class holder < 1 > l{<@[foc  
  { u!O)\m-  
public : Y9ru~&/o$  
template < typename T > hGsY u)  
  struct result_1 ujaaO6oZ7  
  { o!Y7y1$  
  typedef T & result; MD+Q_  
} ; V[~/sc )  
template < typename T1, typename T2 > Lr`yl$6  
  struct result_2 w0pH|$"/P  
  { B{44|aq1|  
  typedef T1 & result; d4lEd>Ni  
} ; N)QW$iw9  
template < typename T > @sP?@< C  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Hg]r5Fe/c  
  { xT%CY(:9X  
  return (T & )r; )Ipa5i>t  
} N*eZ4s'  
template < typename T1, typename T2 > DUaj]V{_^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const L9T|*?||  
  { _s^sZ{'2_  
  return (T1 & )r1; 'h$1vT  
} T5ol2  
} ; :p89J\  
_f/6bpv  
template <> >y5~:L  
class holder < 2 > ct`89~"  
  { [j) :2  
public : -{^Gzui  
template < typename T > vForj*Xo  
  struct result_1 b^0=X!bg  
  { q%nWBmPZ~y  
  typedef T & result; {Wt=NI?Ow  
} ; 7"1M3P5*8  
template < typename T1, typename T2 > gkDB8,C<j  
  struct result_2 f|u!?NGl  
  { >mz<=n  
  typedef T2 & result; HZ/e^"cpM  
} ; KrB"2e+J  
template < typename T > uZCPxog  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const opd^|xx0  
  { ?e0ljx;  
  return (T & )r; F&^u1RYz  
} vLq_l4l  
template < typename T1, typename T2 > (<|,LagTuc  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 3:s!0ty"  
  { G22u+ua  
  return (T2 & )r2; O.i.<VD7  
} o^mW`g8[  
} ; n}EH{k9#  
A\LMmg  
Q/I/>6M7UZ  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 H>% K}Fh  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Pa+%H]vB  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: {;q zz9 |  
"d% o%  
return l(i, j) = r(i, j); w~Aw?75 t  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ) }(Po_  
51xiX90D  
  return ( int & )i; |Y4c+6@_  
  return ( int & )j; ^DD]jx  
最后执行i = j; 9J*.'Y  
可见,参数被正确的选择了。 =XVw{\#9 b  
+ JsMYv  
bZLY#g7L"  
-a !?%  
ka0MuQ M  
八. 中期总结 uWkW T.>$  
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: XU_gvz  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 f["c,,[  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ]De<'x}  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor XkDIP4v%  
I|(r1.[K  
p C^d-Ii  
8MU+i%hd  
4}`z^P<C  
$i1$nc8  
九. 简化 wNtC5  
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。 :<hM@>eFn  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 #A\@)wJ  
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: {\hjKP  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 f3^Anaa]l  
  +-*/&|^等 {u~JR(C:  
2. 返回引用。 ]lqLC  
  =,各种复合赋值等 9(6f:D  
3. 返回固定类型。 3N257]  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Lcb5^e?'Q  
4. 原样返回。 r'8qZJgm  
  operator, HAwdu1$8  
5. 返回解引用的类型。 5X&Y~w,poU  
  operator*(单目) 2u Zb2O  
6. 返回地址。 _0}u0fk  
  operator&(单目) @ Z.BYC  
7. 下表访问返回类型。 42M_  %l_  
  operator[] 41g "7Mk  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 CVE(N/&b  
  operator<<和operator>> 5:|9pe)  
Np7+g`nG  
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。 tTOBKA89  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: OY Sq)!:  
'h R0JXy  
template < typename Left > GHY+q{'#V_  
struct value_return ZmI0|r}QbY  
  { f*}}Az.4  
template < typename T > "%lIB{  
  struct result_1 xqs ,4bcbY  
  { ox*1F+Xri  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; -^+fZBU;  
} ; ^hNl6)hR  
8yk7d76Y  
template < typename T1, typename T2 > u8.F_'`z  
  struct result_2 ;*QK^#  
  { y 4U|~\]  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ~[%_]/#&%z  
} ; ncqAof(/  
} ; oR7[[H.4  
,?P<=M  
G9|2 KUG  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait /yHjd s  
pT{is.RM  
下面我们来剥离functor中的operator() :{+~i.*  
首先operator里面的代码全是下面的形式: rGQ2 ve  
Bv<aB(c  
return l(t) op r(t) [Do^EJ  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) hC[ =e`j  
return op l(t) ]VL} eHZ  
return op l(t1, t2) Z_[ P7P  
return l(t) op 9U8x&Z]P  
return l(t1, t2) op ,Qx]_gZ`  
return l(t)[r(t)] Idb*,l|<  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] M287Z[  
~7 `,}) d  
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: 7Xx3s@  
单目: return f(l(t), r(t)); n]df)a  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); "iTjiH)Q(  
双目: return f(l(t)); R2v9gz;W  
return f(l(t1, t2)); !( >U3N  
下面就是f的实现,以operator/为例 LaO8)lqR  
a*-9n-U@[k  
struct meta_divide (<YBvpt4>  
  { !KMl'kswe:  
template < typename T1, typename T2 > /jNvHo^B  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ! ui   
  { ^3[_4av  
  return t1 / t2; 3_<l`6^Ns/  
} ,`JYFh M  
} ; $33E-^  
 $TfB72  
这个工作可以让宏来做: (?m{G Q  
2TU V9Z  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ (>vyWd]  
template < typename T1, typename T2 > \ O 2-n-  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 6#7hMQ0&;O  
以后可以直接用 H1f='k]SZ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) w i[9RD@  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 )7 q"l3e"u  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) k:I,$"y4  
OHi.5 (  
+N=HI1^54R  
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 "]#Ij6ml  
t5%cpkgh4  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > OKAU*}_  
class unary_op : public Rettype f[1cN`|z  
  { E/g"}yR  
    Left l; s> m2qSu  
public : `Jk0jj6Z  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 0u1ZU4+EC  
;+<IWDo  
template < typename T > }%p:Xv@X!  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const I% u 2 ce  
      { "Yh;3tI4*  
      return FuncType::execute(l(t)); GQ;0KIN  
    } n1J u =C  
xRe`Duy:  
    template < typename T1, typename T2 > #m,H1YH M  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `0\Z*^>  
      { PFuhvw~?  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); nm@ h5ON_  
    } RqgN<&g?  
} ; U xBd14-R_  
2uOYuM[7gH  
(oi:lC@h*  
同样还可以申明一个binary_op h{gFqkDoTI  
`wXK&R<`  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ]:OrGD"  
class binary_op : public Rettype B~w$j/sWU  
  { ,U3  
    Left l; N$6e KJ]  
Right r; Yy88 5  
public : ;.V/ngaj  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} .JPN';  
IplOXD  
template < typename T > 3Do0?~n  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >x{("``D0y  
      { )GkJ%o#H2  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); T9 /;$6s*  
    } cc|W1,q  
5E\.YqdV  
    template < typename T1, typename T2 > r }lGcG)  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N[p o)}hp  
      { k5I;Y:~`  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); [3jJQ3O,  
    } F{0\a;U@^  
} ; !l9{R8m>eJ  
%"0,o$  
xj3 qOx$  
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 WeM38&dWY  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 kJJT`Ba&/  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) +4s]#{mP  
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。 $Z:O&sD{  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 2)n`Bd  
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。。。 o]4]fLQ  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 x~V[}4E%>  
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) 3PE.7-HF  
下面是修改过的unary_op h m,{C  
I/`"lAFe  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 8@t8P5(vL  
class unary_op UGSZg|&6#*  
  { {V6&((E8  
Left l; #7i*Diqf9  
  )i~AXBt}  
public : p?i.<Z  
fOV_ >]u  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} lI<jYd 0fZ  
GGp.u@\r  
template < typename T > uzBQK  
  struct result_1 sp,-JZD  
  { Zz0bd473k?  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; FJ_7<4ET  
} ; <y@v v  
1Cw]~jh  
template < typename T1, typename T2 > }R%H?&P  
  struct result_2 qYC&0`:H  
  { \baY+,Dr+  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ZwkUd-=0i  
} ; F\ B/q  
=rA?,74  
template < typename T1, typename T2 > 4!IuTPmr  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const nGH6D2!F  
  { N&HI)X2&  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); >v]^nJl  
} iH8we,s'  
wXIRn?z  
template < typename T > B*T n@t W  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )[ V8YiyU  
  { F w 0m(7  
  return OpClass::execute(lt(t)); {DRk{>K,  
} V|8'3=Z=  
UxGu1a  
} ; wZ(1\ M(  
XQo\27Fo  
;|q<t  
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 C?\(?%B  
好啦,现在才真正完美了。 \O5L#dc#  
现在在picker里面就可以这么添加了: Anz{u$0M[  
qYK^S4L  
template < typename Right > MgXZN{  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const o701RG ~)  
  { csy6_q(  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); MTu\T  
} Sq5,}oT_{j  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 \Y4(+t=4  
h.edb6  
TTXF r  
w?ugZYwX*  
NM{)liP ;8  
十. bind -8 uS#  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 6u, g  
先来分析一下一段例子 _%e8GWf  
Xdn&%5rI  
B4y_{V  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Fi i(dmn  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 t<45[~[  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 (Ceruo S  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 i!a!qE.1  
我们来写个简单的。 `NIb? /!f  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: QTHY{:Rmu  
对于函数对象类的版本: t\M6 d6  
eC-&.Fl  
template < typename Func >  NNt n  
struct functor_trait 90vWqL!  
  { w!m4>w  
typedef typename Func::result_type result_type; 4|?(LHBD)  
} ; 1aAOT6h  
对于无参数函数的版本: ~O}r<PQ  
D_l$"35?  
template < typename Ret > zDvV%+RW)  
struct functor_trait < Ret ( * )() > $MR1 *_\V  
  { ctP+ECH  
typedef Ret result_type; n9Fq^^?  
} ; evyjHcCx  
对于单参数函数的版本: Xh8U}w<k6  
SoziFI  
template < typename Ret, typename V1 > G<CD 4:V  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > d]E=w6 +;Q  
  {  .\oz  
typedef Ret result_type; Ic'D# m  
} ; G#%Sokkb'  
对于双参数函数的版本: & DP"RWT/  
Oe Q[-e  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > <Y`(J#  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > A|"T8KSMB  
  { v?He]e'  
typedef Ret result_type; jkk%zu  
} ; _ s 3aaOL  
等等。。。 O~5t[  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy D"4*l5l  
b$@I(.X:  
template < typename Func > n*[ZS[I  
struct func_return rZgu`5 <a  
  { - |p eD L  
template < typename T > v.RA{a 9  
  struct result_1 -|V#U`mwF  
  { H,D5)1Uu  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; JZ}zXv   
} ; Q&I #  
Uh0g !zzp  
template < typename T1, typename T2 > fq>{5ODO  
  struct result_2 |eRE'Wd0  
  { &k'<xW?x  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ,u}wW*?,sT  
} ; + E{[j  
} ; ozY$}|sjDT  
H^'%$F?Ss  
G ]h  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 F:jNv3W1  
+(!/(2>~  
template < typename Func, typename aPicker > uihH")Mo  
class binder_1 OG{*:1EP  
  { =Htt'""DN  
Func fn; y{M7kYWtHV  
aPicker pk; r 1HG$^  
public : Kb ]}p  
,~3rY,y-  
template < typename T > @G;9eh0$  
  struct result_1 l$5nv5r  
  { reR@@O  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; @v`.^L{P  
} ; ViW2q"4=  
]U#of O  
template < typename T1, typename T2 > )"?'~5A  
  struct result_2 w<~[ad}  
  { <zpxodM@T  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; GJWGT`"  
} ; 0=&S?J#!  
H`M|B<.  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}  dw;<Q  
|[~ S&  
template < typename T > a=W%x{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const '`;=d<'  
  { Z'A 3\f   
  return fn(pk(t)); qMEd R;o  
} 0to`=;JI  
template < typename T1, typename T2 > nP[Z6h  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const KC"S0 6  
  { Rk5#5R n  
  return fn(pk(t1, t2)); b~UWFX#U  
} kB?/_a`]  
} ; 1>[#./@  
Ep(xlHTv  
mxEe -q  
一目了然不是么? }J?,?>Z  
最后实现bind >-V632(/{o  
z 8M\(<  
n><ad*|MX  
template < typename Func, typename aPicker > k5>UAea_  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) +8xT}mX  
  { <',k%:t  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); <b'*GBw$  
} ];CIo> b_(  
eV%{XR?y  
2个以上参数的bind可以同理实现。 auGK2i  
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。 z#Qe$`4&  
|(l]Xr&O  
十一. phoenix r<kgYU`  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: *A`ZcO=   
UU(Pg{DA 6  
for_each(v.begin(), v.end(), db_Qt'>  
( v6G1y[Wl  
do_ W;8A{3q%N0  
[ ea O'|@;{~  
  cout << _1 <<   " , " iOfO+3'Z_U  
] 1?w=v|b:P)  
.while_( -- _1), !4<D^ eh  
cout << var( " \n " ) ^O<v'\!z-  
) `oe=K{aX  
); dLGHbeZ[(  
WL(Y1>|j  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: <o9i;[+H-  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor tJ_Y6oFm=  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 f?ycZ  
那么我们就照着这个思路来实现吧: T*@o?U  
02J(*_o  
_R|_1xa=  
template < typename Cond, typename Actor > EKO'S+~  
class do_while :LB*l5\  
  { Ge({sy>X  
Cond cd; &0f/F:M  
Actor act; &u^]YE{  
public : x~uDCbL  
template < typename T > 3=U#v<  
  struct result_1 >o13?-S%e  
  { +5I5  
  typedef int result_type; G11KAq(  
} ; a~@f,bw  
w:nH_x#C4  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} U]+IP;YS  
Ohgu*5!o  
template < typename T > oMemF3M  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const UhDf6A`]  
  { l?IeZisX  
  do "*/IP9?]  
    { e wT K2  
  act(t); O Lt0Q.{  
  } @f"[*7Q`/  
  while (cd(t)); FO(QsR=\s  
  return   0 ; -rYb{<;ST  
} L<oQKe7Q:  
} ; T~$Eh6 D  
_'Jjt9@S  
L|<j/bP  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). b 1.S21  
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。 zqrqbqK5R  
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。 UrciCOQf  
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。 WJ-.?   
下面就是产生这个functor的类: OcWKK!A  
\ :s%;s51  
\z6UWZ  
template < typename Actor > d 4tL  
class do_while_actor !0? B=yA  
  { x6JV@wA&  
Actor act; 2gklGDJD  
public : z&n2JpLY7  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ;X]B0KFe7  
I)#8}[vK  
template < typename Cond > d3\?:}o,  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; %^E 7Iqc  
} ; ceJ#>Rj  
"9^b1UH<  
\tvL<U"'  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 bh5P98s  
最后,是那个do_ W tw,YFT  
6wu`;>  
fBZLWfp9  
class do_while_invoker #?r|6<4X  
  { PfU\.[l$  
public : #>KiX84  
template < typename Actor > NwOV2E6@OW  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 6q'Q ?Uw^  
  { ,6MJW#~]  
  return do_while_actor < Actor > (act); Hmm0H6&u  
} 'MX|=K!C  
} do_; 0+qC_ISns  
o:cTc:l)  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? @,= pG  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ,J+L_S+B~  
最后来说说怎么处理break和continue 9XQE5^  
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。 W+u,[_  
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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