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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda z!O;s ep?/  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 `Wg"m~l$N  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, ^4+NPk  
kN Ll|in@  
6QCV i  
1W{oj  
  class filler J8p;1-C"  
  { 5WJ ~%"O  
public : ndzADVP  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} a1y<Y`SC9  
} ; 'ia-h7QWS  
3qf#NJN}  
I9qFXvqL  
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: _<#92v !F  
3*~`z9-z  
SsTBjIX  
v_EgY2l(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); IDT\hTPIs  
g9|OhymB  
5L[imOM0  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 M,@M5o2u  
m+;U,[%[*E  
T`":Q1n  
<O0tg[ub  
二. 战前分析 i0K 2#}=^  
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。 (ct1i>g  
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 os"R'GYmf  
Qe>_\-f  
Ye&/O<G'V  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); \-pwA j?  
  /* --------------------------------------------- */  x _>1x#  
vector < int *> vp( 10 ); U&1O  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); kC%H E  
/* --------------------------------------------- */ :rQDA =Ps  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 4X]/8%]V  
/* --------------------------------------------- */ (m:Q'4Ep  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); T&dNjx  
  /* --------------------------------------------- */ EQ,`6UT>  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); _>\33V-?b  
/* --------------------------------------------- */ ElUFne=  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); jH9PD8D\  
@I?,!3`jS  
<Y7j'n  
/~u^@@.  
看了之后,我们可以思考一些问题: @3KSoA"^  
1._1, _2是什么? )VkVZf | 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。 klnNBo!  
2._1 = 1是在做什么?  94PI  
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。 dxAGO(  
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。 v)_c*+6u  
.O1w-,=  
GqL&hbpi  
三. 动工 5@%Gq)z5  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: `aAE4Ry?  
Zt! $"N.,  
e8("G[P >  
Z,2?TT|p  
template < typename T > \#]%S/_ A  
class assignment 'RKpMdoz  
  { ,]wQ]fpt  
T value; xaVX@ 3r.3  
public : >8I~i:hn  
assignment( const T & v) : value(v) {} 3]?='Qq.(  
template < typename T2 > Ebs]]a>PO  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 01-rBto$  
} ; h<3b+*wYJC  
OP=brLGu0  
x}K|\KXy  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 HJN GO[*g  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 1?H; c5?d&  
NzyEsZ]$  
"=s}xAM|A  
pP":,8Q{  
  class holder ^g6v#]&WA  
  { KJoa^e;~  
public : X5/j8=G H`  
template < typename T > 'uL$j=vB  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 0vfMJzk  
  { j[gqS%  
  return assignment < T > (t); ;%2+Tc-7I  
} ,dQ*0XO!  
} ; }EwE#sZ#  
l hYJectJa  
1gK^x^l*f  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 8Pa*d/5Y(  
Y QC.jnb2  
  static holder _1; '6qH@r4Z<  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 WuY#Kx~2  
U.SC,;N^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ,jC~U s<  
而不用手动写一个函数对象。 )u Hat#  
#Y7iJPO  
];Noe9o  
YT!iI   
四. 问题分析 @-S7)h>~  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 Fz(;Eo3  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 N\ Mdia  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 18%$Z$K,  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 A,EG0yb  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 8Gy]nD  
@4*eH\3  
五. 问题1:一致性 V=+|]`  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ,)xtl`fc  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Ne|CWUhO  
[DjlkA/Zg  
struct holder h\@X!Z,  
  { ;} Lf  
  // u3 LoP_|  
  template < typename T > yO7H!}y_  
T &   operator ()( const T & r) const A2\hmp@A@7  
  { JJ)  
  return (T & )r; VO:  
} Cj~e` VRhk  
} ; W895@  
>Vq07R  
这样的话assignment也必须相应改动: /'DAB**  
4uO88[=  
template < typename Left, typename Right > >qy62:co  
class assignment ]Whv%  
  { TxQsi"0c  
Left l; SHPDbBS  
Right r; X1B)(|7$  
public : (G+)v[f  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} :^?-bppYW  
template < typename T2 > ,/p+#|>C=  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } J)Yz@0#T(;  
} ; ,|$1(z*a{c  
-2}ons(  
同时,holder的operator=也需要改动: %u9 Q`  
Mj>Q V(L8t  
template < typename T > e/ g9r  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 6bj77CoB  
  { qmn l  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 8SroA$^n  
} r\fkx>  
$ZyOBxI  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 4Hf'/%kW  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 XLiwE$:t%  
~5|R`%  
return l(rhs) = r; fGe ie 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。 s~(`~Y4  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: &k*oG: J3  
ImB5F'HI$  
template < typename Tp > )g8Kicox5  
class constant_t $HOe){G  
  { b (H J|  
  const Tp t; wG s'qL"z  
public : M*T!nwb  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} EVqqOp1$v4  
template < typename T > au=@]n#<(  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const W^HE1Dt]  
  { 6X'0 T}  
  return t; 7fWZ/;p  
} wU'+4N".  
} ; !} x-o`a5  
mBye)q$  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 XkUwO ]  
下面就可以修改holder的operator=了 yZ=O+H  
&QQ6F>'T  
template < typename T > %b_0l<+  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 6j1C=O@S  
  { _Hx'<%hhI  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); TEer>gD:v  
} G,WLca[  
'HV@i)h0%V  
同时也要修改assignment的operator() x5g&?2[  
I4qS8~+#  
template < typename T2 > H^o_B1  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } '"Uhw$#t  
现在代码看起来就很一致了。 $P8AU81  
<M5fk?n,|  
六. 问题2:链式操作 6,1oLvU  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 pfc"^Gi8  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 4k{xo~+%,  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 Xep2 )3k>  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 _'y`hKeI[  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 4,YL15.  
R$dNdd9m  
template < typename T > q3v5gz^t  
struct result_1 ntPX?/  
  { N2j^fZd_  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; +>yh` Zb  
} ; yoieWnL}  
<7Yh<(R e^  
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: keQRS+9  
^g2Vz4u  
template < typename T > M'X,7hZ  
struct   ref Hv' OO@z  
  { +S#Xm4  
typedef T & reference; #_3ZF"[zq  
} ; /`#JM  
template < typename T > @Wm:Rz  
struct   ref < T &> NTK9`#SA  
  { |G/)<1P  
typedef T & reference; mss.\  
} ; =?]S8cth  
][//G|9  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: O\=Zo9(NHF  
&Vpr[S@:{  
template < typename T > C^_m>H3b  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const L"c.15\  
  { e^;:iJS  
  return l(t) = r(t); E}0g  
} 1jBIi  
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。 Xyz/CZPi  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 e*I92  
iW9  
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 6h&t%T  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: \v{HjqVkC  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 5K&A2zC|  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 }2c&ARQ.m>  
最后的布局是: 3)e{{]6  
                Add kQ2WdpZ/  
              /   \ `d/* sX?k  
            Divide   5 (6 }7z+  
            /   \ :1"k`AG  
          _1     3 T^$`Z.  
似乎一切都解决了?不。 uB6Mj dp6  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 ?djH!  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 I^n,v) 8  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: JXt_  
# eFdu  
template < typename Right > f\RTO63|O  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const "?iyvzo  
Right & rt) const F]<2nb7  
  { i>-#QKqJ  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); .>}Z3jUrf  
} 8y[Rwa  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 bl10kI:F  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 ?y  "M>#  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 `q  | )_  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 hc9 ON&L\>  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 4OAR ["f  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? O^ &m  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: N<Ym&$xR  
BT3yrq9  
template < class Action > nLANWQk9  
class picker : public Action w|0:0Rc~u  
  { /Q89y[  
public : Q TN24 q4  
picker( const Action & act) : Action(act) {} [P}mDX  
  // all the operator overloaded 7&]|c?([4  
} ; S {+Z.P  
v<(+ l)Ln  
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。 $|[N3  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: k#/cdK!K  
#2Vq"Zn  
template < typename Right > p)m5|GH24  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const w~=xO_%  
  { #IDLfQ5g  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ,S`F xJcE  
} OOABn*  
Fs=)*6}&  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > <{YzmN\Z  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 23'{{@30  
FKhgUnw  
template < typename T >   struct picker_maker @FF{lK?[  
  { DqmKD U  
typedef picker < constant_t < T >   > result; /+ais 3  
} ; 6V6Mo}QF s  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > NMC0y|G  
  { V_n tS& 2o  
typedef picker < T > result; t0/Ol'kgs  
} ; cBOt=vg,5  
Rz&}e@stl  
下面总的结构就有了: ,Qo:]Mj  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 >'WTVj`  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 xwHE,ykE  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 WyM2h  
至此链式操作完美实现。 ZnuRy:  
d6??OO=~>M  
A9J{>f  
七. 问题3 ]F;1l3I-  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 \F+".X#jh  
Ul 85-p  
template < typename T1, typename T2 > LN5q_ZvR  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~6QV?j  
  { OJM2t`}_t  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 9q[[ ,R  
} B| M@o^Tf  
\CS4aIp  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: j+gh*\:q  
xbHI 4A"Z  
template < typename T1, typename T2 > X%B$*y5  
struct result_2 !tx.2m*5  
  { gv(MX ;B#  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ![]6| G&  
} ; bwszfPM  
4/ q BD  
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? +Oo-8f*  
这个差事就留给了holder自己。 MhD=\Lpj\  
    y~M 6  
+Ll29Buyi  
template < int Order > M[-/&;`f@  
class holder; bB*cd!7y  
template <> $DnR[V}rR!  
class holder < 1 > `/i/AZ{  
  { ^AXH}g  
public : 1L?W+zMO  
template < typename T > 8A-*MU`+  
  struct result_1 9.#")%_p  
  { J^PFhu  
  typedef T & result;  R; &k/v  
} ; _oefp*iWS  
template < typename T1, typename T2 > 7,uD7R_  
  struct result_2 [;:ocy  
  { $kkL)O*"]  
  typedef T1 & result; NH=@[t) P,  
} ; k!WeE#"(  
template < typename T > x>A[~s"|N  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const m<*+^JN  
  { (VHPcoL  
  return (T & )r; WV p6/HS  
} R 4DfqX  
template < typename T1, typename T2 > NMrf I0tbG  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const "st+2#{  
  { txX>zR*)  
  return (T1 & )r1; Z\n^m^Z =  
} EF9Y=(0|  
} ; |;p.!FO  
4gmlK,a  
template <> g2u\gR5  
class holder < 2 > i;IhsKO0R  
  { Nm%#rZrN~Q  
public : Uw3wR!:  
template < typename T > |X6R 2I  
  struct result_1 Rz*GRe  
  { 6 lEv<)cC  
  typedef T & result; vuJEPn%  
} ; AOV{@ b(  
template < typename T1, typename T2 > _?I*:: I  
  struct result_2 #)S&Z><<  
  { 7lwFxP5QT  
  typedef T2 & result; ) <w`:wD  
} ; U5?QneK  
template < typename T > t23W=U  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ^L.'At  
  { hC]:+.Q+  
  return (T & )r; ?k^m|Z  
} :}gEt?TUhs  
template < typename T1, typename T2 > ZcTjOy?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const [ThAv Q_$  
  { L EFLKC  
  return (T2 & )r2; xv%]g= Q  
} iYlkc  
} ; W}%[i+  
6%wlz%Fp  
"t-9q  
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> >。 W!+=`[Ff  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ;Uy}(  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: r-]%R:U*  
)?6%d  
return l(i, j) = r(i, j); ={o)82LV  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) lB#7j  
5as5{"l  
  return ( int & )i; 'cc{sjG  
  return ( int & )j; Np$ue }yr  
最后执行i = j; GsiKL4|mj  
可见,参数被正确的选择了。 h1f 05  
j|XL$Q  
-q? ,  
 ]4K4Nh~  
VAqZ`y  
八. 中期总结 .}(X19R  
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: 3h A5"G+7  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 #n|eq{fkK  
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$%h w+"4  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Ya!PV&"Z  
'tX}6wurf  
mSk";UCn  
WQB V~.<Yv  
G%K&f1q%  
xNLgcb@v>  
九. 简化 q:vGGK^  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 8{6`?qst@  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 f*p=j(sF  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ,;<M+V3+  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 HJlxpX$_  
  +-*/&|^等 _|;{{8*?  
2. 返回引用。 z 8#{=e  
  =,各种复合赋值等 7>AM zNj  
3. 返回固定类型。 D^f;X.Qm  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ,,7hVw  
4. 原样返回。 j}fSz)`i  
  operator, rQ&XHG>Q*  
5. 返回解引用的类型。 W?[ C au-  
  operator*(单目) ?t/\ ID  
6. 返回地址。 ln6=XDu  
  operator&(单目) OE_V6 Er  
7. 下表访问返回类型。 p )WRsJ8  
  operator[] J90 )v7  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ##Qy6Dc  
  operator<<和operator>> 4Bt)t#0  
d-8{}Q  
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。 E #!.;AQ  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: &(|Ot`el]v  
]c6h'}  
template < typename Left > ,zZ@QW5  
struct value_return N-45LS@  
  { C+dz0u3s  
template < typename T > 7)FYAk$@  
  struct result_1 joNV4v"=`  
  { >Qg-dJt[  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; D/,(xWaT  
} ; 1Cw$^jd  
q &S@\b  
template < typename T1, typename T2 > O2U}jHsd  
  struct result_2 ~Qf\DTM&  
  { k$kxw_N5d  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 5Z=GFKf|  
} ; } na@gn  
} ; S5YEz XG  
iI &z5Q2  
]c]^(C  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 3/]~#y%2  
_p^Wc.[~M  
下面我们来剥离functor中的operator() f6PYB&<1  
首先operator里面的代码全是下面的形式: J.O{+{&cd  
KJs`[,;<  
return l(t) op r(t) Kb'4W-&u!  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) LX=cx$K  
return op l(t) %Z-xh< &  
return op l(t1, t2) u 7 <VD  
return l(t) op +&E\w,Vq^  
return l(t1, t2) op p=|S %  
return l(t)[r(t)] BQs\!~Ux2  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] !"'6$"U\K  
z<J2e^j  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: RS@G.|  
单目: return f(l(t), r(t)); :u)Qs#'29  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); YHxQb$v)  
双目: return f(l(t)); uh>"TeOi  
return f(l(t1, t2)); - Nt8'-  
下面就是f的实现,以operator/为例 B$S@xD $  
~~Rq$'q}  
struct meta_divide |Nadk(}  
  { [ /<kPi  
template < typename T1, typename T2 > <)Y jVGG  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 8I<j"6`+Q  
  { A.RG8"  
  return t1 / t2; `\/\C[Gg  
} $FZcvo3@*S  
} ; p Ohjq#}  
^/xb-tuV  
这个工作可以让宏来做: @xk;]H80  
t[AA=  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ .z*}%,G  
template < typename T1, typename T2 > \ 0WyOORuK  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; u<+"#.[2v~  
以后可以直接用 Ag&K@%|*  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) /_yAd,^-+  
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 h<n2pz}  
(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。。。) kUr/*an  
R38 \&F  
Yjl:i*u/  
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 $I<\Yuy-M9  
D u_ ;!E  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > yQ&C]{>TS  
class unary_op : public Rettype Ht@5@(W]I  
  { h8;H<Y;yQ  
    Left l; ]LMtZUz  
public : %zhSSB =BJ  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 3T[zieX  
czB),vooz  
template < typename T > b'vIX< g  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const z(#dL>d$'  
      { :8N{;aui  
      return FuncType::execute(l(t)); IYr}%:P)  
    } ;1>V7+/  
nB/`~_9  
    template < typename T1, typename T2 > ?u0qYep:  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const i@ 86Ez  
      { D r"PS >.  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); H29vuGQjq  
    } k7(lwEgNG  
} ; k,ezB+  
Qv)DSl  
&v feBth  
同样还可以申明一个binary_op ?=HoU3  
J0o,ZH9  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > p4 $4;)  
class binary_op : public Rettype `7.$ A U  
  { ij.NSyk9  
    Left l; Z2-"NB  
Right r; Fc|N6I'o  
public : #eF k  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} #T8PgmR  
EOS[MjX+J  
template < typename T > -U;=]o1  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const c_aj-`BKp  
      { -a'D~EGB^  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Lzx/9PPYn  
    } N9u {)u  
4E$d"D5]>p  
    template < typename T1, typename T2 > \{qtdTd  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +F>erdV  
      { K?yMy,9%Yw  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 7Jpq7;  
    } AE Abny q  
} ; V@\u<LO0G  
c<{~j~+  
R'oGsaPB2  
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 h dqr~9  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 $8Z4jo  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) S7@/d HN  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 R_vK^Da  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! oq,*@5xV2  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 &gI*[5v  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 vtc%MG1  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) Ga pM~~  
下面是修改过的unary_op /!60oV4p0  
#E#@6ZomT  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > (^]3l%Ed  
class unary_op /PG%Y]l0b  
  { z9v70 q  
Left l; vOl3utu7  
  2Tv W 6  
public : //bQD>NBO  
Fw^^sB  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} b27t-p8  
Rhw+~gd*F  
template < typename T > s~c cx"HH  
  struct result_1 KbH|'/w  
  { 6B}V{2  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Un&rP70  
} ; Dw,LB>Eq,  
n>)h9q S  
template < typename T1, typename T2 > v7f[$s$m  
  struct result_2 )"63g   
  { V5 Gy|X  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 8< J3Xe  
} ; PK&X | h  
7lr;S(C  
template < typename T1, typename T2 > >A}ra^gU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?q y*`  
  { }|RL6p-/'  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); m &[(xVM  
} ( v$ i  
OJ.oHf=K!  
template < typename T > _P%PjFQ)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  \7e4t  
  { KYq<n& s  
  return OpClass::execute(lt(t)); IU"8.(;o  
} ly@%1  
x6vkd%fCj  
} ; Q v},X~^R  
g9IIC5  
VS65SxHA  
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 BU|m{YZ$  
好啦,现在才真正完美了。 /)4Q%Zp  
现在在picker里面就可以这么添加了: {&FOa'bP  
r>rL[`p(2  
template < typename Right > ]#rN z"  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ^Gi WU +`  
  { 'G`xD3 E3,  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); yz)Nco]  
}  gA19f  
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。 x$pz(Q&v  
_6]tbni?v  
Mv:\T%]  
`u8(qGg7GF  
r'@7aT&_  
十. bind bKh}Y`  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 d~T@fa  
先来分析一下一段例子 <<9|*Tz  
M-8d*#_P  
{<cgeH  
int foo( int x, int y) { return x - y;} KSU hB  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 +hs:W'`%  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 +KIBbXF7  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 _9S"rH[  
我们来写个简单的。 -@~4:o  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ,<TJh[TzC6  
对于函数对象类的版本: s1X?]A  
^xr & E  
template < typename Func > m,F4N$  
struct functor_trait r_o\72  
  { J~N!. i  
typedef typename Func::result_type result_type; MI`<U:-lP  
} ; 1b@]^Ue  
对于无参数函数的版本: [5GzY`/m  
S5cs(}Bq  
template < typename Ret >  7uzc1}r  
struct functor_trait < Ret ( * )() > K'[kl'  
  { )W1[{?  
typedef Ret result_type; wid  
} ; eXkpU7w;  
对于单参数函数的版本: @J6V ,  
]@l;;Sp  
template < typename Ret, typename V1 > O_*tDq,e  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > _?XR;2 ]  
  { s|R`$+'{  
typedef Ret result_type; 0 n|>/i  
} ; [9y y<Z5  
对于双参数函数的版本: 1=^|  
? O9|  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > #5X+. !L  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > b >'c   
  { O`;o"\P<  
typedef Ret result_type; Z[kVVE9b?  
} ; Krr51` hZH  
等等。。。 .pblI  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy c Hnd gUW]  
|"}rC >+  
template < typename Func > A|m0.'/   
struct func_return 7&Ie3[Rm_3  
  { -r[O_[g w  
template < typename T > :GM3n$  
  struct result_1 $7p0<<Nck  
  { {k']nI.>  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; (Y"./BDY  
} ; p<B*)1Tj0  
D% 2S!  
template < typename T1, typename T2 > j% '~l#nw  
  struct result_2 NFf?~I&mfu  
  { Uu|R]azbO  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 6)~7Uf:<v  
} ; Zy>y7O(,  
} ; M2A_T.F=H  
98CS|NEe  
c3O&sa V!  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 G6X5`eLQ  
i,l$1g-i  
template < typename Func, typename aPicker > YIHGXi<"n  
class binder_1 bq{eu#rQJ  
  {  X$_z"t  
Func fn; )%hW3w  
aPicker pk; Yr>7c1FZi  
public : WH. 3  
fhro"5/4  
template < typename T > O/oLQoH  
  struct result_1 161IWos  
  {  |  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Q%0 N\  
} ; \CYKj_c  
&p55Cg@e)  
template < typename T1, typename T2 > > v4+@o[~  
  struct result_2 %'Z`425a  
  { nDz.61$[  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; , ksr%gR+  
} ; 9ol&p>  
9]g`VD6 <v  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 6N/6WrQEeg  
*tl;0<n  
template < typename T > yY"n:&T(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Wyb+K)Tg  
  { z#d*Odc  
  return fn(pk(t)); ]5e|W Q>*X  
} zTw<9Nf  
template < typename T1, typename T2 > .Z@iz5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @ b} -<~  
  { gdg "g6b  
  return fn(pk(t1, t2)); p }3$7CR/  
} R^yh,  
} ; 43!E>mq  
UDlM?r:f  
(:RYd6i  
一目了然不是么? 3O|2Z~>3  
最后实现bind Bsj^R\  
QGnUPiD^  
VP1 z"j:  
template < typename Func, typename aPicker > lXutZ<S[  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) M'@  
  { 4!-/m7%eF  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ah#jvp  
} +*wo iSD  
7H?lR~w  
2个以上参数的bind可以同理实现。 r(g# 3i4Q  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 N^'(`"J s  
xN!In-v[j;  
十一. phoenix Xj<xen(  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 4@M`BH`  
9dva]$^:*1  
for_each(v.begin(), v.end(), }eSrJgF4M  
( &3\3wcZ,q  
do_ ~eXI}KhBw6  
[ $?DEO[p.  
  cout << _1 <<   " , "  *1 *i5c  
] sl)]yCD|5  
.while_( -- _1), >oapw5~5  
cout << var( " \n " ) <Kk?BRxi  
) Xc<Hm  
); )k81  
OZ&SxR%q4  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: .lGN Fx  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor D4T(Dce  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 4 i`FSO  
那么我们就照着这个思路来实现吧: .qCI!%fg  
8`Tj*7Y=  
ksyQ_4^SO  
template < typename Cond, typename Actor > pV$A?b"?*  
class do_while 7s 0pH+  
  { -=qHwcId  
Cond cd; O:#/To'  
Actor act; Z OqD.=O(  
public : gj4ONmY  
template < typename T > }synU]^7\  
  struct result_1 *56q4\1  
  { Sd\oL*lN  
  typedef int result_type; {z@a{L:SC  
} ; Q'aVdJN,  
ov1#BeQ  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Mz;KXP  
*~d<]U5h  
template < typename T > m>!aI?g  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const b:$q5  
  { so A] f  
  do zG<>-?q~'  
    { b6@0?_n  
  act(t); %z-n2%  
  } w=[ITQ|W%  
  while (cd(t)); Wli!s~c5Fo  
  return   0 ; m(CsO|pz  
} (w Q,($@  
} ; ^j2z\yo  
CUj$ <ay=  
u|(Iu}sE=  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). b\H,+|i K  
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。 J4?SC+\  
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。 xj JoWB  
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。 VI)hA ^ S  
下面就是产生这个functor的类: SU(J  
xN6}4JB  
fbkAu  
template < typename Actor > f 2k~(@!h  
class do_while_actor DKG; up0  
  { ;bFd*8?;  
Actor act; ~l*[=0}  
public : Q fL8@W~e  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} @QDpw1;V'  
uC2qP)m,^  
template < typename Cond > h@Ix9!?+  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; jgBJs^JgYG  
} ; n%6=w9.%c  
H^g&e$d0  
X|y0pH:S  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 <SRo2rjRa  
最后,是那个do_ @`aPr26>?  
|pE ~  
PrF('PH7i  
class do_while_invoker 3lgD,_&  
  { x6Q_+!mnk  
public : jIWX6  
template < typename Actor > T;3B_ lu]  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 0&c<1;  
  { Rd|^C$6  
  return do_while_actor < Actor > (act); J$ &2GAi  
} Cf@N>N#t)  
} do_; 3vEwui-5  
+xNq8yS  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? I<S*"[nV  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 F mQiy+.|  
最后来说说怎么处理break和continue +d3h @gp  
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。 >skl-f  
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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