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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda W}N7jPO}  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 k]C k%[d  
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, N p*T[J  
w >%^pO~}`  
`\|@w@f|;  
4%zy$,|e  
  class filler $UdBZT-  
  { *iY:R  
public : ~ES%=if~Y  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 00'SceL=`  
} ; :/%Y"0  
t9MCT$U  
(,t[`z  
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: */JYP +  
Z m%,L$F*L  
n_rpT .[  
=-~))!(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); >itNa.K  
qBcbMa9m  
?9O#b1f N  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 @%*2\8}C!  
wdf;LM  
L1I1SFG  
x:4R?!M.  
二. 战前分析 &o7PB` (l  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 XN6$TNsD$  
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 K!qOO  
+c!HXX  
%o4v} mzV  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ^n<YO=|u  
  /* --------------------------------------------- */ T n/Zs|  
vector < int *> vp( 10 ); k!z<=WA  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); !ht2*8$lQ  
/* --------------------------------------------- */ rr2 !H%:  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); pnE]B0e  
/* --------------------------------------------- */ 9xj }<WM  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); j0X^,ot@m  
  /* --------------------------------------------- */ !W8=\:D[  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); /n(0w`   
/* --------------------------------------------- */ 1kpw*$P0  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Nu?A>Q  
) 3"!Q+  
i ]8bj5j{  
T [xIn+w  
看了之后,我们可以思考一些问题: {4A,&pR  
1._1, _2是什么? WkE="E}  
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。 l1lYb;C  
2._1 = 1是在做什么? eGg6wd  
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。 \-]tvgA~&  
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。 VpY D/Oj4;  
8<T~AU8'*  
%z1^  
三. 动工 $z*"@  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: m:`M&Xs&  
@v@F%JCZ  
mF~]P8  
41d+z>a]  
template < typename T > / [49iIzC  
class assignment 6lg]5d2CD  
  { '" %0UflJS  
T value; D8u`6/^  
public : wG7>2*(  
assignment( const T & v) : value(v) {} RD)Vb$.B:  
template < typename T2 > ;b=diZE  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } \+sa[jK  
} ; elhP!"G  
gl`J(  
YJHb\Cf.  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 W/,:-R&'>  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 7- LjBlH  
XKZsX1=@R  
psmDGSm,&  
b/m.VL  
  class holder |hi,]D^Kc  
  { 4.wrY6+V  
public : BI-'&kPk  
template < typename T > L>1y[ Q  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const v@GhwL  
  { )h 6w@TF  
  return assignment < T > (t); T}msF  
} n!~ $Z/  
} ; ?yj g\S?L  
9#hp]0S6  
e4Qjx*[G  
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: j #: ARb  
BH~zeJ*Pr  
  static holder _1; i?M-~EKu  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 \MmOI<Hd-  
+2eri_p  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); S& IW]ffK  
而不用手动写一个函数对象。 c u";rnj  
<a=OiY  
#&r}J  
}AB_i'C0  
四. 问题分析 8LPWT!S  
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。 @73kry v  
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。 zGz}.-F  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 wy:Gy9\  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 }0anssC  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 VO {z)_  
']\SX*z?  
五. 问题1:一致性 S},Cz  
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?| :tnW ivrwR  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 b3[!1i  
]v>[r?X#V  
struct holder (j@c946z""  
  { (gVN<Es  
  // P* &0HbJ  
  template < typename T > 3ww\Z8UeK  
T &   operator ()( const T & r) const @VIY=qh  
  { yO@1#  
  return (T & )r; 4<PupJ  
} j8 2w 3  
} ; jz=V*p}6  
E`qX|n  
这样的话assignment也必须相应改动: oO3 ^9?Z  
V;CRs\aYf  
template < typename Left, typename Right > 2TB'HNTFx  
class assignment (b[=~Nh'  
  { 8Ara^Xh}q  
Left l; *}#HBZe(9  
Right r; V?.=_T<  
public : 1oiSmW\  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} {2Tu_2>  
template < typename T2 > @f|~$$k=  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } LfW:G5@-  
} ; ZQ`4'|"  
tg 'gR  
同时,holder的operator=也需要改动: G~u$BV'  
toD!RE  
template < typename T > z ULH gG  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const "'Gq4<&y  
  { KTmwkZcfYD  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ]:2Ro:4Yv  
} 9$9a BW  
z!b:|*m]w  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 Uy|!f]"?  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 8q6Le{G  
>f^kp8`3{Y  
return l(rhs) = r; Dt7z<1-)l  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 KI*b We  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: d { P$}b  
k^;/@:  
template < typename Tp > 'ta&qp  
class constant_t 4 )}>dxv  
  { go6; _  
  const Tp t; FGc#_4SiL  
public : Ny`SE\B+/  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} L">jSZW[[  
template < typename T > /5epDDP-t5  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const )`Qr=DIsW  
  { $ Fc}K+  
  return t; ]Y->EME:W  
} qSD`S1'2;  
} ; K+L9cv4 |*  
zZ51jA9x  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 vg X7B4  
下面就可以修改holder的operator=了 Ji=`XsV  
Cl& )#  
template < typename T > k'e1ZAn  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const $JBb] v8_  
  { |7Z}#eP//  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); vF@|cTRR)  
} MZX@Gi<S[  
;F%EW`7  
同时也要修改assignment的operator() [;-;{ *{G  
]JmE(Y1(1  
template < typename T2 > 7rGp^  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } HKOSS-`5  
现在代码看起来就很一致了。 )`W|J%w+  
n >E1\($  
六. 问题2:链式操作 c;yp}k]\  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Ho&f[T(  
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。 w_QWTD 0  
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。 |VyN>&r~6  
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。 0oi.k;  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 1`Bhis9X8  
n1R{[\ >1  
template < typename T > $kR%G{j 4  
struct result_1 mQU t 'j4  
  { ?f:0GE7  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; w'xPKO$bzR  
} ; ^foCcO  
-J]N &[  
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: ,CqGO %DY  
*9F{+)A  
template < typename T > RR/?"d?&  
struct   ref mv$gL  
  { :8+x&zn  
typedef T & reference; G/(tgQ  
} ; =XSupM[T  
template < typename T > n{m[ j+UG  
struct   ref < T &> 6HVX4Z#VH  
  { 8f'r_,"  
typedef T & reference; Nh4&3"g|  
} ; !L)|N<  
Z)u_2e  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: {p(6bsn_#]  
Q+U" %   
template < typename T > ?xQm_ 91X^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const bNvc@oo  
  { LTb#1JC  
  return l(t) = r(t); THCvcU?X  
} o6 :]Hvqjr  
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。 .=Uu{F  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 A5ckosYyNA  
I "R<XX  
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 ;_=dB[M  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: b0N7[M1Xl  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 +ul.P)1J6  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 PvxU.  
最后的布局是: 7Mh!@Rd_V  
                Add  6\QsK96_  
              /   \ p%\&M bA  
            Divide   5 Cv`dK=n>  
            /   \ ,LU|WXRB  
          _1     3 MBol_#H  
似乎一切都解决了?不。 M=5hp&=  
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。 HJe6h. P  
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。 ]9 9; 7  
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: '|yBz1uL  
3#`Sk`z<  
template < typename Right > _Vt CC/  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const PiNf;b^9  
Right & rt) const .;:dG  
  { fQ2U |  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ~(.&nysZ-  
} v dU)  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 qcBamf  
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。 ,@8*c0Y~<!  
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\Rvt$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。 X;dUlSi  
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。 q9$K.=_5  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? [Lid%2O3ZR  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 0T:U(5Y9  
W3B:)<f  
template < class Action > *adwCiB  
class picker : public Action Xc G   
  { ^^[A\'  
public : }FkF1?C  
picker( const Action & act) : Action(act) {} IG8I<+<o  
  // all the operator overloaded Gmmh&Uj  
} ; >ZnnGX6$(  
6{[ uCxxl  
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。 x\Kt}/97e  
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: *XG.?%x*|  
/+?eSgM/  
template < typename Right > SJ&+"S&  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const >ti)m >f  
  { 4FJA+  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); *#o2b-[V  
} ?; tz  
C ?aa)H  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > '.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。 Pt7yYl&n7^  
I=4G+h5p  
template < typename T >   struct picker_maker qfgw^2aUa  
  { <e$%m(]  
typedef picker < constant_t < T >   > result; \`>f?}4  
} ; i [2bz+Z?  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ?H21Ru>:*  
  { ?p &Xf>K  
typedef picker < T > result; /wJocx]vQ  
} ; +-MieiKv  
8} |!p>  
下面总的结构就有了: 6JE_rAab  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 :}Z Y*ind  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 /k=k rAz.  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 X->` ~-aj  
至此链式操作完美实现。 g"X!&$ &  
d5lD!  
vH>s2\V"  
七. 问题3 VI8/@A1Gv  
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。 y:R+;91  
/*m6-DC  
template < typename T1, typename T2 > li%A?_/m<&  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const kntULI$`  
  { O`0\f8/.?  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); /3qKsv#  
} NnO%D^P]  
j%fi*2uX  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: kC/An@J^#  
[g$IN/o%  
template < typename T1, typename T2 > } v3w-  
struct result_2 lLNI5C  
  { [&:dPd1_  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; O\}w&BE:h  
} ; UMlvu?u2p1  
zl)r3#6hW  
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? *:Y9&s^6j  
这个差事就留给了holder自己。 sn yA  
    9Q&]5| x  
gmtS3,  
template < int Order > ,? V YrL  
class holder; |pR'#M4j4A  
template <> \N)!]jq  
class holder < 1 > >\!k~Zi  
  { XPMvAZL  
public : >9X+\eg-  
template < typename T > Cuo"6, M  
  struct result_1 OwLJS5r@<-  
  { |5\: E}1  
  typedef T & result; @Qd5a(5WM  
} ; SQDc%I>b  
template < typename T1, typename T2 > #QiNSS  
  struct result_2 q `L}\}o  
  { __)"-\w-_(  
  typedef T1 & result; 14p{V} f3  
} ; ?)e6:T(  
template < typename T > `6{4?v  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const d@ tD0s  
  { F& ['w-n%  
  return (T & )r; +l>X Z  
} {/!Yavx  
template < typename T1, typename T2 > Ob|v$C  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const &8hW~G>(m  
  { z<8WN[fB  
  return (T1 & )r1; aa\?k\h'7X  
} QMwV6cA  
} ; ^aY,Wq  
z O6Sl[)  
template <> - 4B&{P  
class holder < 2 > >%85S>e  
  { -Vj112 fI  
public : Gvc/o$_  
template < typename T > C59H| S  
  struct result_1 ^P owL:  
  { 7:wf!\@ I  
  typedef T & result; T$tO[QR/  
} ; ePTN^#|W  
template < typename T1, typename T2 > HLl"=m1/>  
  struct result_2 &a";jO GB  
  { J%8hf%! ud  
  typedef T2 & result; DC*6=m_  
} ; me@EKspX  
template < typename T > +$B#] ,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const "Fqrk>Q~  
  { laaoIL^  
  return (T & )r; y_{v&AGmgm  
} %DhLU~VX  
template < typename T1, typename T2 > zCSLV>.F  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const yz_xWx#9  
  { CMHg]la  
  return (T2 & )r2; H;RgYu2J  
} vPx#TXY=b}  
} ; DO ,7vMO  
wyv%c/WlS  
hr/|Fn+kA  
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> >。 [ P%'p-Hg_  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: gBo~NLrf  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ]0 ;,M  
E# *`u  
return l(i, j) = r(i, j); nLBi} T  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) $TavvO%#  
~{!,ZnO*  
  return ( int & )i; 5z"[{ #/  
  return ( int & )j; }xytV5a^  
最后执行i = j; N#7_)S[@0l  
可见,参数被正确的选择了。 PF: E{_~  
WFMQ;  
@D@'S:3  
bE2{^5iG  
?/24-n  
八. 中期总结 :w:ql/?X  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: q4ej7T8  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 r }Nq"s<  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 [N1[khY`  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor #5_pE1  
8rSu,&<  
[ jgC`  
&A~(9IV  
d$v{oC }  
t)b /c:ql  
九. 简化 d(6&kXK  
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。 "gq _^&  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 *uMtl'  
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: 5C"A*Fg?;  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ;%xG bg!lg  
  +-*/&|^等 Xe\,:~  
2. 返回引用。 UJGmaE  
  =,各种复合赋值等 v{TISgZ  
3. 返回固定类型。 pt8#cU\  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) K@;ls  
4. 原样返回。 f{f|frs  
  operator, > V%3w7  
5. 返回解引用的类型。 M@O<b-  
  operator*(单目) EO \@#",a  
6. 返回地址。 (1?k_!)T  
  operator&(单目) %~YQl N  
7. 下表访问返回类型。 s h^&3}  
  operator[] o$bD?Zn  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 6Pu5 k;H  
  operator<<和operator>> m4kUA"n5  
K iG/XnS  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 >rzpYc'~w  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: %#b+ =J  
WJ(E3bb  
template < typename Left > 7(bE;(4  
struct value_return vxx7aPjC  
  { ]; G$~[  
template < typename T > ppo\cy;  
  struct result_1 gSu3\keF  
  { t"Djh^=y  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; &y=~:1&f  
} ; ,R;wk=k  
JIyIQg'5i  
template < typename T1, typename T2 > cE0Kvqe`  
  struct result_2 [!E~pW%|n  
  { v_Y'o _  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; )t$|'c}  
} ; JK9}Kb};  
} ; )0NE_AZ?  
:N([s(}!$2  
1u0 NG)*f  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Nm]\0m0p-  
7lz"^  
下面我们来剥离functor中的operator() 1p9+c~4l:  
首先operator里面的代码全是下面的形式: z!6:Dt6^  
v/yt C/WH"  
return l(t) op r(t) Fv6<Cz6L  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ) Pdl[+a  
return op l(t) "*E%?MG  
return op l(t1, t2) ard<T}|N  
return l(t) op :9`T.V<?  
return l(t1, t2) op r%/*,lLO  
return l(t)[r(t)] Ih.6"ISK}  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Lh5d2}tcO  
P]G`Y>#$r  
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: DEw_dOJ(  
单目: return f(l(t), r(t)); bLysUj5[5  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); iZ3%'~K<3J  
双目: return f(l(t)); V nv9 <=R  
return f(l(t1, t2)); $(6 .K-D  
下面就是f的实现,以operator/为例 5Go&+|cvJ  
+0Rr5^8u  
struct meta_divide bt,^-gt@  
  { qi\!<clv  
template < typename T1, typename T2 > 0} UJP   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Tej-mr3P  
  { 0UmKS\P  
  return t1 / t2; lr[a~ca\  
} KGclo-,  
} ; E Cx_ [|3{  
oA kF  
这个工作可以让宏来做: :A,V<Es}I"  
$GyO+xF  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ o Ohm`7iy  
template < typename T1, typename T2 > \ *@q+A1P7@  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; |yi3y `f  
以后可以直接用 rdsm /^,s  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) d]OoJK9&&  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 Vs~^r>  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) |#x;}_>7  
%6}S'yL  
E/ <[G?  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 _=1SR\  
A / N$  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > <_ 02)6j  
class unary_op : public Rettype ^j?\_r'j  
  { jGzs; bE  
    Left l; ujZki.x  
public : "-y\F}TE  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 2,O-/A;tW*  
_F^k>Lq&d  
template < typename T > "aN<3b  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >wjWX{&?  
      { ;^ :9huN  
      return FuncType::execute(l(t)); #D3e\(  
    } +(5H$O{h  
jMUE&/k  
    template < typename T1, typename T2 > br}.s@~  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pr\yc  
      { I]>-~_  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); GBvB0kC)c  
    } h:(Jes2  
} ; PG9won5_  
+~=>72/r  
_Kx  /z  
同样还可以申明一个binary_op -Q;5A;sr2  
!o*BRR*  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > #6_?7 (X  
class binary_op : public Rettype {o7ibw=E)  
  { .9> e r  
    Left l; Ly\$?3 h  
Right r; XZuJ<]}X,  
public : jHBn^Nly  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} (o{-1Dg)  
'g#Ml`cm  
template < typename T > 88h-.\%Z  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z?[;Japg  
      { m~r^@D  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); pq*b"Jku1  
    } A,MRK#1u  
z7MJxjH  
    template < typename T1, typename T2 > IoJkM-^H&)  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const W<yh{u&,  
      { R+gh 2 6e  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); w@.E}%bwq  
    } '/b,3:  
} ; 5bv(J  T  
wlC_rRj~  
,Zzh.z::D  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 s[h'W~  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Mc~(S$FU$  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) WDY,?  
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。 sqei(OXy  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! fV Ah</aZ  
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。。。 l:8gCi  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 rYeFYPS  
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) <y6M@(b  
下面是修改过的unary_op X82sw>Y  
`HgT5}  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > :De}5BMy  
class unary_op hBz~FB];&  
  { Bca\grA  
Left l; 8G1Tpn  
  Yj/S(4(h?  
public : qeBfE  
0D/j2cT("k  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} &y mfA{s  
3kdTteyy+  
template < typename T > Xl2Fgg}#  
  struct result_1 '-4);:(^  
  { X/];*='Q  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; $9+}$lpPd  
} ; WA8Qt\Q  
2 Nr j@q  
template < typename T1, typename T2 > @GBS-iT3  
  struct result_2 D+LeZBJ  
  { rV"<1y:g  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; >VE,/?71@  
} ; hp%|n:.G  
nDkyo>t .  
template < typename T1, typename T2 > R8c1~'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ol~sCr  
  { )2g\GRg6  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); H-nk\ K<|  
} Ii,e=RG>  
FaPX[{_E  
template < typename T > ?2 u_E "  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const gJ+MoAM"  
  { FdKp@&O+1  
  return OpClass::execute(lt(t)); $iEM$  
} *,%H1)Tj}  
7F>5<Gv:-  
} ; mF%>pj&b  
;jfjRcU  
O9r3^y\>I  
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 <[Q#}/$"  
好啦,现在才真正完美了。 g*N~r['dZ  
现在在picker里面就可以这么添加了: ES;7_.q  
t*.O >$[  
template < typename Right > #y&3`Nz3  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 1 C{n!l  
  { )r~$N0\D  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 1/j J;}  
} ua/A &XQx  
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。 Y 1rU  
$LRvPan`  
1tDd4r?Y  
e#:.JbJ:D  
D(Pd?iQIO  
十. bind >DBaKLu\  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 F-R4S^eV  
先来分析一下一段例子 +;c)GNQ)6:  
6{B$_Usg  
8L`J](y  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ;+'x_'a  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 #K.OJJaG  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Wz)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。 kO{A]LnAH  
我们来写个简单的。 RZ#b)l  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: z lco? Rt  
对于函数对象类的版本: yDg`9q.ckm  
}dQW -U  
template < typename Func > nsIx5UA_n  
struct functor_trait qPDe;$J)  
  { J,Du:|3o  
typedef typename Func::result_type result_type; _CN5,mLNRk  
} ; LG0+A}E=C  
对于无参数函数的版本: `qnSq(tNq  
^&F8NEb=2>  
template < typename Ret > lqh+yX%*  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 1 41@$mMzE  
  { Y> ElE-  
typedef Ret result_type; eLWD?-v%  
} ; }iZO0C  
对于单参数函数的版本: wXI6KN-  
 -i*{8t  
template < typename Ret, typename V1 > Q{-T;T  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > fGS5{dti  
  { 9>?3FMKdY  
typedef Ret result_type; 9jW/"  
} ; tk=~b} 8  
对于双参数函数的版本: EAafi <n  
4+46z|  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > s[6y|{&ze  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > q$IgkL  
  { OwRH :l  
typedef Ret result_type; :+Ti^FF`w  
} ; Zw6UH;5  
等等。。。 kD1[6cJ!=.  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy .YOC|\  
tA;#yM;  
template < typename Func > 6[wAX  
struct func_return e+416 ~X v  
  { mtfEK3?2*  
template < typename T > h|m>JDxn  
  struct result_1 o& -c5X4  
  { wP-BaB$_  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 3pQ^vbQ"  
} ; leY fF  
Y9^;TQ+#  
template < typename T1, typename T2 > %#gHa  
  struct result_2 /D@(o`a  
  { oY;=$8y<q  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; .MUoNk!  
} ; d4(!9O.\  
} ; ZV,1IaO  
U_\3preF  
~m0l_:SF  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 *.g@6IkAQ  
)2lzPK t  
template < typename Func, typename aPicker > -`d9dJ dB  
class binder_1 HzuB.B<  
  { 6xfG`7Az  
Func fn; bi =IIVlH  
aPicker pk; @)hrj2Jw  
public : H6fR6Kr4j  
@20~R/vh  
template < typename T > '5V#sq;Z  
  struct result_1 X.YMb .\<  
  { o>G^)aRa  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; W5#5RK"uX  
} ; |N^z=g P[  
fD>0  
template < typename T1, typename T2 > wlY6h4c  
  struct result_2 ?n]e5R(cj  
  { 4t Z. T9d  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; [>pqf  
} ;  4hzS  
s3., N|  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} G\HU%J  
.W9/*cZV0  
template < typename T > ;4g_~fB  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /nX+*L}d/  
  { 1.5lJ:[G  
  return fn(pk(t)); (ex^=fv  
} E\%'/3o  
template < typename T1, typename T2 > @3 UVl^T  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const o`@B*, @  
  { E?& x5?  
  return fn(pk(t1, t2)); 7%(|)3"V  
} R+s_uwS  
} ; K%p*:P  
-}ebn*7i\  
YS_9M Pi  
一目了然不是么? <?TJ-   
最后实现bind E"[^^<I  
J{Z-4y  
t?-7Z6  
template < typename Func, typename aPicker > J)l]<##  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) OGy/8B2c  
  { + njE  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); {d;eZt `  
} bW`@9 =E  
dwc$?Bg,5  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Z {ntF  
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。 zr0_SCh;2  
i*9l  
十一. phoenix |U_48  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: lA4Bq  
|wf:|%  
for_each(v.begin(), v.end(), l|-TGjsX  
( cLQvzd:h=  
do_ I +,D,Vg  
[ f77uqv(Y  
  cout << _1 <<   " , " B[ f{Ys  
] ?l_>rSly5  
.while_( -- _1), }P$48o VY  
cout << var( " \n " ) }9=\#Le~\  
) IbpE@C  
); xG_ ;F  
`8F%bc54iw  
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: sBIqee'T  
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 o'Q)V  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 SaEe7eHd  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ?lb1K'(  
US)wr  
+G&h  
template < typename Cond, typename Actor > Y*``C):K%  
class do_while $JTy`g0>x  
  { :~^ec|tp  
Cond cd; J+&AtGq]u  
Actor act; 1vu4}%nD  
public : xIF z@9+k  
template < typename T > >TsJ0E?3x  
  struct result_1 >b-rAO\{}  
  { ?9i7+Y"  
  typedef int result_type; `sN3iD!@R  
} ; i{VjSWq  
0+8ThZ?n  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} p;j$i6YJ  
mN?'Aey  
template < typename T > v?<x"XKR  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |Xd[%W)  
  { <_ */  
  do )+ Wr- Yay  
    { vD) LRO Z  
  act(t); _OcgD<  
  } ue/6DwUv  
  while (cd(t)); 5%?La`C9[  
  return   0 ; &tD`~  
} $7)O&T*q'  
} ; *^c4q|G.-  
z.Y7u3K.8  
h1K 3A5  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). FTCp3g  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 'A !Dg  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 w}NgFrL  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 >o 3X)  
下面就是产生这个functor的类: 8+gx?pb  
g,y`[dr  
7L;yN..0  
template < typename Actor > 9aZ3W<N`M  
class do_while_actor 0 nWV1)Q0=  
  { 8)"KPr63M  
Actor act; 2y_rsu\  
public : J-?\,N1R7  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} dhK$ XG  
(P`{0^O"}  
template < typename Cond > mSw OP  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; #yr19i ?  
} ; P603P  
0A?w,A`"  
2z0HB+Y}x  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 U"m!f*a  
最后,是那个do_ $Q{1^  
82J0t}:U  
>j`*-(`2fa  
class do_while_invoker ~BS*x+M  
  { bk6$+T=>  
public : Go`omh b  
template < typename Actor > oN `tZ;a  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const bq(*r:`"  
  { "E''ZBLO~  
  return do_while_actor < Actor > (act); ejr"(m(Xe  
} p Hg8(ru|  
} do_; C4 Wdt  
3l L:vD5(  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? lC_zSmT  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 [tD*\\IA  
最后来说说怎么处理break和continue \o % ES  
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。 --^D)n  
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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