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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ?t%5/  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 &WRoNc  
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, ~ ZDdzp>  
tllg$CQ5  
qzmZ/z96  
#tfJ?w`  
  class filler { U<h tl4  
  { 4Sl^cKb$7  
public : eo,]b1C2n  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 3&*%>)  
} ; Rd!.8K[  
E nUo B<  
.ev]tu2N  
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: wGxLs>| 4  
Ip0Zf?  
_Ey8P0-I  
WUV Q_<i+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); M<L<mP}  
i@;a%$5  
(#,.;Y  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 v|'N|k l  
i'u;"ot=  
7xcYM  
j>:T)zhyY  
二. 战前分析 @]7\.>)  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 GkO6r'MVE  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 L7b{H2 2  
BA5= D>T-  
y7Ub~q U  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Xg)yz~Ug  
  /* --------------------------------------------- */ }B.C#Y$@  
vector < int *> vp( 10 ); j)0R*_-B[  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 2U+&F'&Q  
/* --------------------------------------------- */ 0jS/U|0  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 3_>1j  
/* --------------------------------------------- */ 7/yd@#$X  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); lu}[XN  
  /* --------------------------------------------- */ LH8?0 N[  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); i0!F  
/* --------------------------------------------- */ uXC?fMWp.  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); O*PHo_&G  
) jvkwC  
RAxz+1JT  
&sWyh[`P  
看了之后,我们可以思考一些问题: kr/h^e  
1._1, _2是什么? loB/w{r*x  
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。 WI9.?(5q  
2._1 = 1是在做什么? 7lpVK]  
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。 X>4`{x`  
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。 9..k/cH  
Rju8%FRO  
Z8@]e}n  
三. 动工 u0e#iX  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: |{nI.>  
LKZI@i)  
}X?*o `sW  
aVb]H0  
template < typename T > *l^'v9  
class assignment d7P @_jO6  
  { pSP_cYa#(#  
T value; KWUz]>Z  
public : )X/Faje  
assignment( const T & v) : value(v) {} *X #e  
template < typename T2 > ^m=%Ctu#  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } P(;c`   
} ; ,W-0qN&%/  
X3nhqQTZ  
g2]-Q.  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 O /&%`&2  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment a< EC]-nw  
QhUr aZ  
75HL  
f0s &9H  
  class holder a\w | tf  
  { \2,18E  
public : -(.7/G'Vk>  
template < typename T > 57>ne)51  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const _XZ=4s  
  { 8hfh,v5(  
  return assignment < T > (t); gT OMD  
} Uz|]}t5V  
} ; \7/_+)0}'  
G= cxc_9  
{ 1%ZyY  
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: Y zS*p~|  
E2|iAT+=.  
  static holder _1; M<unQ1+wh  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ;%<4U^2  
s>\g03=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); @45H8|:k  
而不用手动写一个函数对象。 [u80-x<  
(do=o&9p m  
Ak Tw?v'  
D3xaR   
四. 问题分析 D 8Rmxq!  
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。 @U{M"1zZe  
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。 8 36m5/kH[  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 _vH!0@QFU  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 hH}/v0_jb  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 e9_+$Oo  
6sl<Z=E#  
五. 问题1:一致性 VWy:U#;+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?| XB-|gPk  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 j*4S]!  
`uA&w}(G  
struct holder Nh9!lBm*]  
  { =bWq 3aP)P  
  // }!V<"d,!  
  template < typename T > !d .>r 7w  
T &   operator ()( const T & r) const )`mF.87b&h  
  { dY<#a,eS  
  return (T & )r; ; ZV^e  
} L0b] ^_ tI  
} ; QV$dKjMS  
Vor9 ?F&w  
这样的话assignment也必须相应改动: IGT_ 5te  
7RE6y(V1  
template < typename Left, typename Right > B:4qW[U#  
class assignment ~^~RltY  
  { FM"BTA:C  
Left l; ~#_$?_/(  
Right r; lMez!qx,=  
public : N>%KV8>{L  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} y=xe<#L  
template < typename T2 > g/Jj]X#r  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } cGta4;  
} ; IQ=|Kj9h  
K)UOx#xe1  
同时,holder的operator=也需要改动: "!6~*!]c  
Y0O<]2yVx  
template < typename T > xKST-:c+  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const P=[x!}.I  
  { 14 'x-w^~k  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); up3<=u{>  
} 1r& ?J.z25  
C$G88hesn  
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。 Q EGanpz  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 YCBML!L  
rqe_zyc&  
return l(rhs) = r; 6XL9 qb~X  
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。 /{ MH'  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: efkie}  
p]|ME  
template < typename Tp > ":#x\;  
class constant_t w^E]N  
  { x ETVt q  
  const Tp t; q\ y#  
public : 0*IY%=i  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} | ,l=v`/  
template < typename T > sFM>gG  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const n[:AV  
  { \BcJDdL  
  return t; 9hLmrYNM1  
} RyQ\5^z  
} ; X:-bAu}D  
PSqtZN  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。  ~uZLe\>K  
下面就可以修改holder的operator=了 VfC[U)w*vm  
.y_bV=  
template < typename T > \3(| c#c  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const UH,4b`b  
  { +fCyR  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); k&_u\D"^"%  
}  !QW 0  
GlgORy=>  
同时也要修改assignment的operator() +JAfHQm-  
VBsFT2XiL  
template < typename T2 > iLd"tn'  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 6dR-HhF  
现在代码看起来就很一致了。 KYmWfM3^  
? ]:EmP  
六. 问题2:链式操作 g yH7((#i  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 sEJ;t0.LX  
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。 -anFt+f-  
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。 dYew 7  
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。 ;0Ct\[eh  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct OG?j6q hpl  
tqwk?[y}+l  
template < typename T > IJBJebqL  
struct result_1 p<0kmA<B/  
  { )>X|o$2  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; . I&)MZ>n  
} ; &~JfDe9IS  
W/ZahPPq  
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: -2jBs-z  
v!{'23`87  
template < typename T > vD)A)  
struct   ref D.&eM4MZ  
  { $7gB&T.x  
typedef T & reference; zEPx  
} ; EO 9kE.g  
template < typename T > "J[i=~(  
struct   ref < T &> Xm^h5jAr  
  { 7ru9dg1?  
typedef T & reference; vrm{Ql&  
} ; %L\{kUam  
K'{W9~9Lq  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 1nlE3Y?AV  
1l|A[ G  
template < typename T > $YGIN7_Gg  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const $kD`$L@U  
  { mb~=Xyk&  
  return l(t) = r(t); 6PQJgki  
} DtJTnvG~B  
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。 %M;_(jda  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 TA@tRGP>  
(9YYv+GGd*  
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 +zVcOS*-  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: rz[uuY7  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 gGI#QPT`X  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 .y;\puNq  
最后的布局是: @cS1w'=  
                Add JW%/^'  
              /   \ |?fW!y  
            Divide   5 %];h|[ax]  
            /   \ (Xr_ np @  
          _1     3 9#EHXgz  
似乎一切都解决了?不。 6L:tr LuQ  
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。 rKy-u  
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。 ,. 6J6{  
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: P+;CE|J`X  
*b6I%MZn  
template < typename Right > z*dQIC  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Mg a@JA"  
Right & rt) const Ha=_u+@  
  { )O2Nlk~l&  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); nI`f_sp  
} c4ZuW_&:  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 k"q!|+&Fs  
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。 HvqF@/xh  
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。 mX<Fuu}E*Z  
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。 \ifK~?  
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。 &*G5J7%w  
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? c|\ZRBdI  
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: Sc4obcw%  
cQ3W;F8|n  
template < class Action > L(WL,xnBy  
class picker : public Action S' (cqO}=F  
  { @pF fpHq?>  
public : lC'{QUC  
picker( const Action & act) : Action(act) {} yqC Q24  
  // all the operator overloaded kCaO\#ta  
} ; AfbB~LlBq  
T~i%j@Q.6  
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。 KA5~">l  
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: ~ON1Zw[+  
"3{#d9Gs  
template < typename Right > H&w:`JYDL3  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const +Dx1/I  
  { Vs#"SpH{'  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); _ztZ> '  
} eu# ,WwlG  
.]W ;2G  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > {]wIM^$6+  
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。 Ds%9cp*6  
w)+wj[6 E  
template < typename T >   struct picker_maker )E'Fke  
  {  9R9__w;  
typedef picker < constant_t < T >   > result; z$JX'(<Z7  
} ; "$XYIuT  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ,Bisu:v6FW  
  {  !M  
typedef picker < T > result; QBy{| sQ`  
} ; 4p.^'2m  
!ZFr7Xz  
下面总的结构就有了: x^A7'ad0  
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。 O^5UB~  
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。 >T<6fpXuk2  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 o^3FL||P#r  
至此链式操作完美实现。 6X/wd k  
Zp?4uQ)[W  
otO j^xU  
七. 问题3 w/ TKRCO3  
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。 U^MuZ  
cv}aS_`f  
template < typename T1, typename T2 > (a[.vw^g  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6?N4l ]l  
  { Kx~$Bor_!  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); (8.{+8o  
} >c<pDNt?  
z v>Oh#  
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: e@E17l-  
_a](V6  
template < typename T1, typename T2 > )l&D]3$6K  
struct result_2 zh\$t]d<I  
  { F/>*If s  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ]4`t\YaT  
} ; hq=,Z1J  
yub{8f;v  
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? K UKACUL  
这个差事就留给了holder自己。 hoenQ6N^:  
    `H>b5  
8V9 [a*9  
template < int Order > 4WC9US-k  
class holder; 9Hd;35 3Q  
template <> {T=52h=e  
class holder < 1 > 8TE>IPjm  
  { ]dSK wxk  
public : kZLMtj-   
template < typename T > WF2NG;f=  
  struct result_1 qi(*ty  
  { qj!eLA-aD  
  typedef T & result; r3qf[?3`6  
} ; EF#QH _X  
template < typename T1, typename T2 > :]PM_V|  
  struct result_2 KVkMU?6  
  { "7,FXTaer  
  typedef T1 & result; (u hd "  
} ; Tde0~j}  
template < typename T > s =Umj'1k  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const oFDz;6  
  { Y ya`&V  
  return (T & )r; h1[WhBL-O  
} -)jax  
template < typename T1, typename T2 > ibpzeuUl  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 3GH(wSv9\  
  { rY0u|8.5Q  
  return (T1 & )r1; ;apzAF  
} HN6}R|IH  
} ; 6/Fzco#N  
n6MM5h/#r  
template <> F'JY?  
class holder < 2 > vUA0FoOp  
  { cXnKCzSxZq  
public : j(rL  
template < typename T > h3* x[W  
  struct result_1 _[K"gu  
  { =1p8 i  
  typedef T & result; A"v{~  
} ; ?GA&f2]a  
template < typename T1, typename T2 > g(C|!}ex/  
  struct result_2 @n&<B`/  
  { O#a6+W"U  
  typedef T2 & result; 23!;}zHp  
} ; V 9wI\0  
template < typename T > kc `V4b%  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ->^~KVh&  
  { laKuOx}  
  return (T & )r; ao" %WX  
} b5G}3)'w  
template < typename T1, typename T2 > `d]IX^;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 'XrRhF (  
  { oR1^/e  
  return (T2 & )r2; l_tw<`Ep  
} nlYR-.  
} ; Yap?^&GV  
cF)/^5Z  
>LC<O.  
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> >。 *OJ/V O  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: !" #9<~Q,p  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: '_\;jFAM  
"@A![iP  
return l(i, j) = r(i, j); 57a2^  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) &3F}6W6A  
IQ< MyB(  
  return ( int & )i; NcOPL\  
  return ( int & )j; i,A#&YDl  
最后执行i = j; U[L9*=P;  
可见,参数被正确的选择了。 Wz4&7KYY  
Pi,QHb`>  
Pg9hW  
'i;|c  
FGO[ |]7IN  
八. 中期总结 -K,-h[ o  
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: ]<(]u#g_d  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 \!IMaB]  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 2sNK  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor :@W.K5  
NNhL*C[_7  
Xs&TJ8a  
uw\2qU3gk  
Uz cx6sw  
2%*MW"Q  
九. 简化 ] Z8Vj7~  
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。 b2 _Yu^  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Sxdsv9w  
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: p4IZ   
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 t }IkK=f  
  +-*/&|^等 T=hho Gn  
2. 返回引用。 v_e9}yI   
  =,各种复合赋值等 J"=1/,AS  
3. 返回固定类型。 J q{7R  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Wg{k$T_>  
4. 原样返回。 lis/`B\x  
  operator, *  tCS  
5. 返回解引用的类型。 h)~=Dm  
  operator*(单目)  Qk!;M |  
6. 返回地址。  +`7KSwa  
  operator&(单目) xq6cKtSv  
7. 下表访问返回类型。 ,+`61J3W  
  operator[] (-]r~Ol^  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 q-nSLE+_;  
  operator<<和operator>> x^Yl*iq  
%Qg+R26U  
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。 hcVJBK  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: eh1Q7 ~  
o6f_l^+H  
template < typename Left > nJPyM/p  
struct value_return vR0 ];{  
  { cvwhSdZu8  
template < typename T > dKl^jsd  
  struct result_1 hTP:[w)  
  { 6wco&7   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 98 8]}{w  
} ; | mu+9   
1ygpp0IGJ  
template < typename T1, typename T2 > 1c JF/"v  
  struct result_2 iU6Gp-<M ,  
  { r=yK,d/1  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Ai D[SR  
} ; Fnk_\d6Ma  
} ; E\gim<]  
Z3[S]jC  
Y#!h9F  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 4f(Kt,0  
6} FO[  
下面我们来剥离functor中的operator() %OgS^_tu  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Sq:0w  
$}")1|U,X  
return l(t) op r(t) As+t##gN  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) -v6M<  
return op l(t) x `V;Y]7'  
return op l(t1, t2) p ?wI9GY  
return l(t) op '`1CBU$  
return l(t1, t2) op (98Nzgxgx}  
return l(t)[r(t)] :eo  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] CK, 6ytB  
e #/E~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: zhY+x<-  
单目: return f(l(t), r(t)); hzk6rYg1  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); nQ|r"|g  
双目: return f(l(t)); r\nx=  
return f(l(t1, t2)); ie-vqLc  
下面就是f的实现,以operator/为例 zE;bBwy&  
1s1=rZ!  
struct meta_divide 5U_H>oD  
  { <0S=,!  
template < typename T1, typename T2 > S*AERm   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) |yo\R{&6  
  { V.wqZ {G  
  return t1 / t2; 64:fs?H  
} $%VuSrZ&  
} ; Qp`gswvE  
HHqwq.zIy  
这个工作可以让宏来做: Gycm,Cy  
dg4vc][  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Vf(6!iRP@  
template < typename T1, typename T2 > \ Wu)>U  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; tH'2gl   
以后可以直接用 YJ(*wByM  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) lsN~*q?~]  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 02BuX]_0g  
(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。。。) 'l,V*5L  
u^029sH6j  
%'0T Xr$  
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 1>L(ul(qGF  
4Vq%N  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > \@&_>us  
class unary_op : public Rettype :x_'i_w  
  { TIvRhbu  
    Left l; 'mV9{lj7E  
public : gk`zA  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} +**!@uY  
.5  
template < typename T > h<~7"ONhV  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const soCi[j$lH  
      { 0Ia($.1mY  
      return FuncType::execute(l(t)); iX3HtIBj'  
    } N>>uCkC  
?)e37  
    template < typename T1, typename T2 > ^_lzZOhG  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |F#1C9]P  
      { :T9< d er,  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); %u;~kP|S%  
    } z2Z^~, i  
} ; 7=(Hy\Q5xH  
<id}<H  
1{P'7IEj  
同样还可以申明一个binary_op tnLAJ+ -M  
,!U=|c"k)  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > &IlU|4`R%  
class binary_op : public Rettype `Qeg   
  { VE8;sGaJ  
    Left l; 0@AAulRl  
Right r; d:yqj:  
public : ~Ch+5A;  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ]5%/3P,/  
`mN4_\]  
template < typename T > \rPbK+G.  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6d+p7x  
      { Afk$?wkL  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); yV^s,P1  
    } t'ZWc\  
<I"S#M7-s  
    template < typename T1, typename T2 > a@R]X5[O  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xZV1k~C  
      { u_rdmyq$x/  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); |2KAo!PI  
    } 2YDM9`5xs\  
} ; ~RWktv  
MMj9{ou  
,*7d  
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 -ig6w.%lk  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 $HJwb-I  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) R"K#7{p9  
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。 GaSPJt   
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! wgw(YU  
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。。。 'R_g">B.  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 `:axzCrCfR  
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) \m1~jMz*>k  
下面是修改过的unary_op u,6~qQczE  
}3?n~s\)6f  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > +a*tO@HG  
class unary_op \G-KplKS  
  { &~W:xg(jN  
Left l; zk( U8C+  
  YQY%M>F@d%  
public : 3$X'Y]5a  
HbW0wuI  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} QcpXn4/*  
l<);s  
template < typename T > H<3I 5Kgt  
  struct result_1 9V5-%Iv  
  { ooQQ-?"m  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; NC38fiH_N  
} ; <n#DT  
*BR^U$,e  
template < typename T1, typename T2 > ]KmO$4  
  struct result_2 "&3h2(#%  
  { ~ yX2\i"  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; GI&h`X5,e  
} ; KVJ_E!i  
 f& CBU  
template < typename T1, typename T2 > 8w.YYo8`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pxa(  
  { [Vma^B$7Vj  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ,{mCf ^  
} ?Ec7" hK  
f`Fi#EKT  
template < typename T > MNV % =G  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Gh}*q|Lz  
  { ukUGvK  
  return OpClass::execute(lt(t)); v\{!THCSh  
} ,S!azN=  
}+sT4'Ah>  
} ; Er{>p|n =  
yNTK .  
ej"+:. "\e  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug L+q/){Dd(  
好啦,现在才真正完美了。 >:b Q  
现在在picker里面就可以这么添加了: @/31IOIV]`  
=y-@AU8  
template < typename Right > *Em,*!  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Cid ;z  
  { GmP@;[H"  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 8Q'0h m?  
} -jiG7OL  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 OtNd,U.dE  
1 9CK+;b  
H/37)&$E(  
J_4!2v!6e  
FIsyiSY<j  
十. bind kbe-1 <72  
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。 .*)2SNH  
先来分析一下一段例子 a8UwhjFO  
7K98#;a)5  
zld#qG6  
int foo( int x, int y) { return x - y;} c.e2M/  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 i,/0/?)*_  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 NN?`"Fww  
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。 gp\<p-}  
我们来写个简单的。 uu>Pkfo  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: @8I4[TE  
对于函数对象类的版本: ;N?]eM}yf  
p|p l  
template < typename Func > ^\S~?0^m  
struct functor_trait Ug<#en  
  { qO|R^De  
typedef typename Func::result_type result_type; Bn &Ws  
} ; q1KZ5G)6GJ  
对于无参数函数的版本: \}|o1Xh2  
Sxh]R+Xb  
template < typename Ret > :Nz2z[W$  
struct functor_trait < Ret ( * )() > =7m)sxj]w  
  { ~o~!+`@q  
typedef Ret result_type; pW J Fz-  
} ; V: TM]  
对于单参数函数的版本: m3/O.DY%0  
_dhgAx-H)h  
template < typename Ret, typename V1 > #;2n;.a  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > !'9Feoez  
  { 9~/J35  
typedef Ret result_type; z?*w8kU&>  
} ;  KJaXg;,H  
对于双参数函数的版本: 8b;1F Q'  
Eu@huN*/  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > +Z !)^j  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > x#xFh0CA  
  { ?WqT[MnK  
typedef Ret result_type; WGZ9B^A  
} ; n|RJ;d30Q  
等等。。。 st:`y=F_  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 0vD7v  
sg3OL/"  
template < typename Func > E^/t$M|H  
struct func_return gf &Pn  
  { b)qoh^  
template < typename T > &-Gqdnc  
  struct result_1 SBfT20z[  
  { &;[Io  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; yy i#Mo ,  
} ; Tz8PSk1[  
PGhY>$q>b  
template < typename T1, typename T2 > vZaZc}AyL  
  struct result_2 r")`Ph@yp  
  { <66X Xh.  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; H Y&DmE  
} ; $j5K8Ad  
} ; KWowN;  
/'l{E  
_/-jX  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 *rs5]U<  
ff,pvk8N5  
template < typename Func, typename aPicker > wsZF;8ut  
class binder_1 -.u]GeMy  
  { `1$@|FgyC  
Func fn; K/j3a[.  
aPicker pk; bpJ(XN}E  
public : bMg(B-uF7  
(2J: #  
template < typename T > r ~jm`y  
  struct result_1 ([T>.s  
  { O`x;,6Vr  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; q<[P6}.  
} ; zZPuha8  
e6R}0w~G  
template < typename T1, typename T2 > _~IR6dKE  
  struct result_2 X0bN3N  
  { R_W+Ylob  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; n'wU;!W9  
} ; /YP{,#p  
BP'36?=Zo  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} -3t7*  
\qdHX  
template < typename T > :~e>Ob[,"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Neq+16*u  
  { D/Z6C&/I  
  return fn(pk(t)); &=Ar  
} ,<n}W+3  
template < typename T1, typename T2 > S!jTyY7e  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const p4.wh|n  
  { Se :.4<  
  return fn(pk(t1, t2)); 2,$8icM  
} Cc+t}"^  
} ; l2zFKCGF(  
@Owb?(6?  
cs,N <|  
一目了然不是么? +%zAQeb  
最后实现bind 7 E r23Q  
j"ThEx0  
Y;dz,}re  
template < typename Func, typename aPicker > 2iY3Lsna  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) [YRz*5   
  { mXRB7k  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); }iXDa?6%  
} \\r)Ue]  
B8.Pn  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ] bM)t<  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 6}gls}[0{e  
1L%CJ+Q#0i  
十一. phoenix 8 ##-EN;ag  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: g`{;(/M+  
 8{wwd:6  
for_each(v.begin(), v.end(), 9oRy)_5Z(=  
( /[a~3^Gs^  
do_ q.KG^=10  
[ -[ *,^Ti`  
  cout << _1 <<   " , " SN9kFFIPb=  
] m'Amli@[  
.while_( -- _1), ''q@>  
cout << var( " \n " ) k$R~R-'  
) ~ Sg5:T3  
); b*;Si7-  
?J%1#1L"/  
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: 0[R L>;D:  
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 Ye"o6_U "  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Eza`Z` ^el  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Sz%t JD..  
'-r).Xk  
6LOnU~l,  
template < typename Cond, typename Actor > &vo--V1|  
class do_while 9v;Vv0k_  
  { Od)Uv1  
Cond cd; Jv>gwV{  
Actor act; b(*!$EB  
public : ?x$"+,  
template < typename T > i2@VB6]?  
  struct result_1 fV &KM*W*@  
  { *"+=K,#D  
  typedef int result_type; #zG&|<hc  
} ; _D+}q_  
j| v%)A  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} (_niMQtF}  
\a5U8shc  
template < typename T > ]9YJ,d@J  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $yn];0$J  
  { )<oJnxe]  
  do 3)F |*F3R  
    { =!kk|_0%E  
  act(t); W^0w  
  } jlkmLcpf  
  while (cd(t)); 3p3 9`"~  
  return   0 ; @KWb+?_H{<  
} H35S#+KX  
} ;  J}htu  
3/aMJR:o  
Hc!  mB  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). B( ]M&  
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。 i'a?kSy  
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。 8e*,jH3  
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。 @XgKYm   
下面就是产生这个functor的类: w zYzug  
K0H'4' I  
NE"@Bk cm  
template < typename Actor > p6 ]7&{>  
class do_while_actor xO$lsZPG  
  { $:cE ^8K  
Actor act;  tR}MrM  
public : C\3y {s  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ~8~aJ^[  
c2h{6;bfY  
template < typename Cond > &qMPq->  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; M2HomO/X)  
} ; iWRH{mK  
H(R1o~  
I CZ4 A{I  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 VYu~26Zr  
最后,是那个do_ XF Patd  
dq7x3v^"ZG  
bHPYp5UwN  
class do_while_invoker CUO+9X-<8  
  { EqyeJq .  
public : )` SE S."  
template < typename Actor > !Nu<xq@!  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ?p9VO.^5  
  { fdxLAC  
  return do_while_actor < Actor > (act); 1QqYQafA  
} 8B7cBkl:  
} do_; +vYoB$!  
u}>#Eb  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? |S_T^'<W  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。  !;EjB*&  
最后来说说怎么处理break和continue /mXBvY  
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。 6FUw"|\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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