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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda iu=Mq|t0  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 4'#=_J  
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, 1$E[`` n  
ZrEou}z(*  
N\ Mdia  
4h!yh2c..  
  class filler u;nn:K1QFr  
  { =@4 ,szLO  
public : _@XueNU1hS  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} )?SFIQ=  
} ; q!0HsF  
;hq_}.  
? 3fnt"  
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: Zj]tiN f\"  
2*w`l|Sx  
npkT>dB+  
<Nrtkf4-O  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); cD`?" n  
$m5Iv_  
N<<wg{QO  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 2(GY k  
yxu7YGp%  
|khFQ(  
h='&^1  
二. 战前分析 "" ^n^$  
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。 /7S g/d%c  
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 2 oL$I(83  
"B__a(  
sYXLVJ>b  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Ou4hAm91s  
  /* --------------------------------------------- */ \ky oA Z  
vector < int *> vp( 10 ); 2<J2#}+ \  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); $bMmyDw  
/* --------------------------------------------- */ dRzeHuF92  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); SbUac<  
/* --------------------------------------------- */ [AFR \{  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Xmmj.ZUr  
  /* --------------------------------------------- */ x4kQGe(  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); [g"nu0sOK  
/* --------------------------------------------- */ NKFeND  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); <Af&Q0J  
] rqx><!  
~P}ng{x4z  
cy6YajOk7  
看了之后,我们可以思考一些问题: 9 AD*  
1._1, _2是什么? Da[#X`Kp$  
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。 Y]6d Yq{k  
2._1 = 1是在做什么? cCiDe`T\F  
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。 t3.;qDy  
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。 \25EI]  
:&&s*_  
VgbT/v  
三. 动工 GBS+ 4xL|  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 7R5ebMW V  
*\:sHVyG(  
a6h+?Q7uF  
`j'1V1  
template < typename T > a6 :hH@,  
class assignment T-4dD  
  { 3jfAv@I~  
T value; wU'+4N".  
public : 0[Yks NNl1  
assignment( const T & v) : value(v) {} +pK35u  
template < typename T2 > EFtn !T  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 3hJ51=_0^  
} ; M7Xn=jc  
be-HF;lZe'  
@`B_Q v@  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 UT{`'#iT  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment w `d9" n  
H0B=X l[  
{ **W7\h  
*@@dO_%6  
  class holder "-:g.x*d  
  { \L?A4Qx)_  
public : h~%8p ]  
template < typename T > vY4}vHH2  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const WyB^b-QmDh  
  { @6!Myez'  
  return assignment < T > (t); ryz NM3  
} iSOyp\E|  
} ; Dh}d-m_5  
 Uv<nJM  
4,YL15.  
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: ^u90N>Dvq  
q3v5gz^t  
  static holder _1; ntPX?/  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 N2j^fZd_  
WCqa[=v)t  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); _ A{F2M  
而不用手动写一个函数对象。 fWIWRsy%  
>Z gV8X:  
`l70i2xcj  
V#Y"0l+~  
四. 问题分析 V4Qy^nn1  
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。 x@)cj  
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。 M.qv'zV`xG  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 1n6%EC|X  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Z{ 9Io/  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ($UUgjv F  
>^,?0HP  
五. 问题1:一致性 "Il) _Ui  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ;2 ?fz@KZ  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 XCyb[(4  
D^s#pOZS  
struct holder &>Z;>6J,  
  { [\fwnS_1  
  // E}0g  
  template < typename T > 1jBIi  
T &   operator ()( const T & r) const Xyz/CZPi  
  { Zv mkb%8  
  return (T & )r; ;5T}@4m|r  
} yP` K [/  
} ; FH%: NO  
 Ks^wX  
这样的话assignment也必须相应改动: nHF~a?|FT  
`|92!Ej  
template < typename Left, typename Right > ;1_3E2E$  
class assignment Fwvc+ a  
  { Tk 'Pv  
Left l; ;>5]KNj  
Right r; Dequ'  
public : uB6Mj dp6  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} $Dv5TUKw  
template < typename T2 > 9`H4"H>yG  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } tblduiN   
} ; # eFdu  
f\RTO63|O  
同时,holder的operator=也需要改动: "?iyvzo  
F]<2nb7  
template < typename T > y>T>  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const s`v$r,N0  
  { y La E]  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Be\@n xV[  
} Jko=E   
 r/)ZKO,  
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。 <4zSh3  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 fceO|mSz_  
qf@P9M  
return l(rhs) = r; vwa*'C  
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。 j`Ek:  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ]|K6Z>V  
&?xtmg<d  
template < typename Tp > f4f)9n  
class constant_t f?16%Rk<  
  { (m2_Eh;  
  const Tp t; ?h| DeD!s  
public : nC?Lz1re  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} VT~%);.#  
template < typename T > dd +lQJ c  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const k#/cdK!K  
  { #2Vq"Zn  
  return t; jlqSw4_  
} #IDLfQ5g  
} ; OOABn*  
79o=HiOF99  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 \W=Z`w3  
下面就可以修改holder的operator=了 ^;[_CF _  
$Tt.r  
template < typename T > @W==)S%O  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const :>H{?  
  { ug"4P.wI  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); )7#3n(_np  
} N K@6U_/W  
TnKOr~@*  
同时也要修改assignment的operator() hOFvM&$  
>r}?v3QW  
template < typename T2 > .*W7Z8!e  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Cy5iEI#  
现在代码看起来就很一致了。 { utnbtmu  
WyM2h  
六. 问题2:链式操作 uc]5p(9Hb  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 d6??OO=~>M  
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。 #i*PwgC%_  
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。 \O,yWyU4  
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。 T#I}w\XlhP  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 4+p1`  
U.I 7p  
template < typename T > W+4Bx=Mj  
struct result_1 (Gapv9R  
  { [a~@6*=  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 4N3O<)C)@  
} ; hKnV=Ha(  
7*WO9R/  
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: y4=T0[ V  
F8/n;  
template < typename T > Qs8yJH`v  
struct   ref @$%.iQ7A;  
  { yOP$~L#TWs  
typedef T & reference; 0&\71txrzg  
} ; DPmY_[OAE  
template < typename T > .vi0DuD6  
struct   ref < T &> ^4Se=Hr z2  
  { qa8?bNd'f  
typedef T & reference; fgF@ x  
} ; /V] i3ac  
p=i6~   
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Xw|-v$'y  
v v5rA 6+  
template < typename T > J^PFhu  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const  R; &k/v  
  { hD,|CQ  
  return l(t) = r(t); D+q z`  
} Z^WI~B0nt  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 E4.A$/s8[  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 pY%KI  
=n@\m <  
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 W,!7_nl"u  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: i!(5y>I_  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 x~D8XN{  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 2<'ol65/c  
最后的布局是: WV p6/HS  
                Add ]zIIi%  
              /   \ \SYeDy  
            Divide   5 &#.>-D{  
            /   \ 2Ib 1D  
          _1     3 sP=^5K`g  
似乎一切都解决了?不。 ]j$(so"  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 mGF)Ot R  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 h^14/L=|  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: K&"X7fQ  
OW!y7  
template < typename Right > EyBTja(4  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const jj ' epbA  
Right & rt) const =k1sF3.V'c  
  { ']1a  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); nCA~=[&H  
} REsw=P!b  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 G"6XJYoI  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 Vk[M .=J  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 `v2Xp3o4f  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 yi (IIW  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 <w?k<%( 4  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? ;W\?lGOs{  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: (_gt!i{h  
13Q87i5B  
template < class Action > RfCu5Kn  
class picker : public Action =xSf-\F  
  { G}}Lp~  
public : sEL0h4  
picker( const Action & act) : Action(act) {} |fgh ryI,  
  // all the operator overloaded #hXvGon$?  
} ; lJx5scN [  
Wdj|RKw  
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。 )vuIO(8F#  
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: $) qL=kR  
UDgX A  
template < typename Right > @zLyG#kHY  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const N!-P2)@  
  { :6o|6MC!  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 7$IR^  
} zzd PR}VG  
gp'k(rGH  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > )6o%6$c  
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。 <;1M!.)5  
{ qCFd  
template < typename T >   struct picker_maker t2m7Yh5B  
  { K<pZ*l  
typedef picker < constant_t < T >   > result; }-9 c1&m  
} ; y*=Ipdj  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > VG50n<m9  
  { Q=#FvsF#z3  
typedef picker < T > result; 2j ]uB0  
} ; $Ny:At  
?_T[]I'  
下面总的结构就有了: 8-@H zS%  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ;(K"w*  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 q:vGGK^  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 k_gl$`A  
至此链式操作完美实现。 ,;<M+V3+  
la^K|!|  
^U,Dx  
七. 问题3  <$K7f  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 p$*P@qm  
i4M%{]G3Y  
template < typename T1, typename T2 > BhiOV_}Hn  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const m5, &;~  
  { ^ _W] @m2  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); #GUD^#Jh  
} 8VC%4+.FF  
d-8{}Q  
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: f=7[GZoDn  
(io[O?te  
template < typename T1, typename T2 > ~b4kV)[ q  
struct result_2 /R>YDout}  
  { BE54L+$p  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ' hdLQ\J  
} ; 3bQq Nk  
5FsfJpw  
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? AWA J*6Z  
这个差事就留给了holder自己。 g?cxqC<  
    )a%E $`   
>T{TE"XyO|  
template < int Order > z>'vS+axV  
class holder; =CjWPZShV  
template <> ~w.y9)",  
class holder < 1 > 8~BLTZ  
  { |A+,M"F?  
public : J-5kvQi8  
template < typename T > e-VGJxR  
  struct result_1 wT-K g=-q  
  { 0}'/3Q  
  typedef T & result; K%u>'W  
} ; `f <w+u  
template < typename T1, typename T2 > XQtV$Lw  
  struct result_2 6:?mz;oP  
  { $ P2*qpqy  
  typedef T1 & result; tC.etoh  
} ; !HeQMz  
template < typename T > 2~ vvE  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const +&E\w,Vq^  
  { p=|S %  
  return (T & )r; BQs\!~Ux2  
} !"'6$"U\K  
template < typename T1, typename T2 > t oM+Bd:Y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const [lu+"V,<LJ  
  { X}ihYM3y/  
  return (T1 & )r1; U_Q;WPJ  
} - Nt8'-  
} ; 6^2='y~e  
46B'Ec  
template <> !JVv`YN  
class holder < 2 > F'JT7# eX  
  { 8I<j"6`+Q  
public : A.RG8"  
template < typename T > `\/\C[Gg  
  struct result_1 $FZcvo3@*S  
  { B$7Cjv  
  typedef T & result; `P$X`;SwE  
} ; +x~p&,w?  
template < typename T1, typename T2 > *)vy%\  
  struct result_2 R0|4KT-i  
  { ;hh.w??  
  typedef T2 & result; AOz~@i^  
} ; +4Q1s?`  
template < typename T > 7;Vmbt9  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const '?LqVzZI  
  { -<e_^  
  return (T & )r; /"^XrVi-  
} +k0UVZZX?  
template < typename T1, typename T2 > \XfLTv  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const D z[ ,;  
  { Ylgr]?Db*  
  return (T2 & )r2; j+>N&.zs  
} .B'ws/%5\  
} ; m/< @Qw  
 lsgZ  
z f >(Y7M  
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> >。 o|_9%o52'  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: j(M.7Z7^  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Bw9O)++  
c4s,T"H  
return l(i, j) = r(i, j); H;[?8h(  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ~D`  
Z4m+GFY  
  return ( int & )i; =c%gV]>G  
  return ( int & )j; #RKd >ig%  
最后执行i = j; Ds{DVdqA$c  
可见,参数被正确的选择了。 2(P<TP._E  
p<y \ ^a  
 RcZ&/MY  
vYq"W%  
kovJ9  
八. 中期总结 .&h|r>*|J  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: phwBil-vUU  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Fc|N6I'o  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 PO|gM8E1x?  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor \3hFb,/4k  
-U;=]o1  
jHV) TBr  
c(!pcB8  
q 2;CvoF  
mApl;D X  
九. 简化 o :j'd  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 K 28s<i`  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 162Dj$  
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: 3PkU>+.6  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 F'@ 9kdp  
  +-*/&|^等 R_vK^Da  
2. 返回引用。 O>9-iqP>`d  
  =,各种复合赋值等 8:Dkf v  
3. 返回固定类型。 U? ;Q\=>  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) /XdLdA!v  
4. 原样返回。 O8-Z >;  
  operator, 29&F_  
5. 返回解引用的类型。 a|k*A&5u2  
  operator*(单目) Fw^^sB  
6. 返回地址。 .Y }k@T40a  
  operator&(单目) F3x*dq2  
7. 下表访问返回类型。 6B}V{2  
  operator[] bzZ7L-yD  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 sXY{g0%  
  operator<<和operator>> hb>uHUb&  
j#YVv c%  
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。 t&IWKu#  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: OUN"'p%%  
Dj3,SJ*x  
template < typename Left > 7_eV.'h  
struct value_return Ym$`EN  
  { !yz3:Yzu  
template < typename T > kc2 8Q2  
  struct result_1 l>("L9  
  { EEvi_Z932  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; >}d6)s|   
} ; _j~y;R)  
/)4Q%Zp  
template < typename T1, typename T2 > $-(lp0\*  
  struct result_2 V2g"5nYT  
  { @scSW5+  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; !"ydl2  
} ; BT f  
} ; y4H/CH$%  
"po;[ Ia2  
YDgG2hT/2  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait J?jxD/9Yb  
IcNZUZGE  
下面我们来剥离functor中的operator() cq/@ng*o  
首先operator里面的代码全是下面的形式: DP!8c  
aED73:b  
return l(t) op r(t) Q{ { =  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) V0_^==Vs  
return op l(t) vpdT2/F  
return op l(t1, t2) 59V8cO+qH  
return l(t) op $M1;d1e6'  
return l(t1, t2) op qporH]J-E  
return l(t)[r(t)] .EjjCE/v-  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] \^lDd~MWG  
i{r[zA]$  
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: s2#}@b6'.  
单目: return f(l(t), r(t)); |w>d]eA5  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); a24(9(yh  
双目: return f(l(t)); cxIAI=JK  
return f(l(t1, t2)); HYNpvK  
下面就是f的实现,以operator/为例 D$`$4mX@hP  
? O9|  
struct meta_divide mlz|KI~\F;  
  { pQ8f$I#v  
template < typename T1, typename T2 > `U>]*D68  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) .RbPO#(  
  { SOS|3q_`  
  return t1 / t2; 7&Ie3[Rm_3  
} ];u nR<H  
} ; ) LohB,?  
? ~oc4J*>(  
这个工作可以让宏来做: v5W-f0Jo  
!{A#\~,  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ^+Vf*YY 8  
template < typename T1, typename T2 > \ z%$M IC  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ~le:4qaX  
以后可以直接用 8(H!iKHe  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) NHhKEx0Gtu  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 Kw`}hSE>o  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ?%b#FXA  
zOis}$GR  
:7s2M  
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 cfHtUv  
ZD4:'m`T/  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > V:lKF')  
class unary_op : public Rettype 3WPZZN<K9  
  { _ F2ofB'  
    Left l; 48.4GwL7  
public : -s 7a\H{~  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 4@Bl 1b[<  
} ;d=  
template < typename T > (?[%u0%_  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const H4W!@"e  
      { 4?c0rC<  
      return FuncType::execute(l(t)); Bsj^R\  
    } PD-*rG `  
,S&p\(r.  
    template < typename T1, typename T2 > -.5R.~@  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const k: z)Sw  
      { 4UMOC_  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); /'bX}H(dq  
    } )~ ^`[`  
} ; <ti,Wn.  
}eSrJgF4M  
/wi/i*;A  
同样还可以申明一个binary_op yL23 Nqe  
8>|<m'e^\r  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > >oapw5~5  
class binary_op : public Rettype B_"PFWwg  
  { ~bgM*4GW  
    Left l; UW{C`^?=B  
Right r; w3"%d~/[x  
public : 8`Tj*7Y=  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} "71Y{WQ   
hcR^?  
template < typename T > WdbHT|.Aj  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const LRSt >; M  
      { f;bVzti+w  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 6Z;D`X,5  
    } }&^1")2t  
Ba76~-gK$  
    template < typename T1, typename T2 > m>!aI?g  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !#S"[q  
      { e_3B\59k  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Q}1qt4xy*  
    } {&nDm$KTD  
} ; )+f"J$ah  
5.lg*vh  
5qkyi]/U8  
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 fH% C&xj'&  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ;6`7 \  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) (Vt5@25JW  
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。 22`e7  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! jm[f|4\  
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。。。 BipD8`a  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 5[P^O6'  
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) Sy^@v%P'A  
下面是修改过的unary_op qKs"L^b  
Vr #o]v  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > {T3wOi  
class unary_op vX$|/74  
  { '<AE%i,  
Left l; sfsK[c5bm  
  +B4i,]lCx  
public : #/)U0 IR)  
Kp6%=JjO  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 9<5ii  
*7),v+ET  
template < typename T > |Rb8 / WX  
  struct result_1 3C2~heO>|  
  { tNxKpA |F  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 0I*{CVTQj  
} ; \3 O1o#=(  
\$,8aRT>#U  
template < typename T1, typename T2 > }L>0}H  
  struct result_2 m21H68y  
  { r`PD}6\  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; +aOX{1w  
} ; jr^btVOI#\  
o1[[!~8e  
template < typename T1, typename T2 > 3GXmyo:o$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /Y| <0tq  
  { 8/-hODoT_  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); qG#ZYcVec  
} V|pO";%>,  
Oo9'  
template < typename T > l^rQo_alk  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const B%z+\<3^q  
  { E+Dcw  
  return OpClass::execute(lt(t)); `|4k>5k  
} H1$n6J  
2W;2._  
} ; (.kzJ\x  
&,$N|$yK}|  
o RK:{?Y  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug Lg|]|,%e  
好啦,现在才真正完美了。 -K6y#O@@  
现在在picker里面就可以这么添加了: </_.+c [  
jH37{S-  
template < typename Right > rf]x5%ij  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 0m4'm<2m  
  { H"wIa8A  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); fPG3$<Zr  
} [x -<O:r=P  
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。 4TSkm`iR  
'AZxR4W  
&a'LOq+r'  
Fp>nu_-"  
;dTxQ_:  
十. bind rGay~\  
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。 $5>m\wrl  
先来分析一下一段例子 .d+zF,02Z  
TwKi_nh2m  
0+AMN-  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 3Qu-X\  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 wqgKs=y  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Nop61zj  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 #{J+BWP\o  
我们来写个简单的。 [<nd+3E  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: c!mMH~#  
对于函数对象类的版本: Wl]XOUZ  
x\YVB',h  
template < typename Func > w7f)v\p  
struct functor_trait *T:jR  
  { 4|DN^F~iut  
typedef typename Func::result_type result_type; }$s QmR R  
} ; LVdtI  
对于无参数函数的版本: 1D%E})B6  
3V<c4'O\W  
template < typename Ret > kB=5=#s  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Mo4c8wp&SM  
  { 7?\r9bD  
typedef Ret result_type; Bk5ft4v-  
} ; gl!ht@;>ak  
对于单参数函数的版本: {~#d_!(  
,C|aiSh0-  
template < typename Ret, typename V1 > $)'LbOe  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > qos/pm$&i  
  { ~w(A3I.  
typedef Ret result_type; W >|'4y)  
} ; !$<Kp6  
对于双参数函数的版本: Y@+9Ukd/  
z2q!_ ~  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Hio+k^  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > M{p9b E[j  
  { S(lqj6aa}  
typedef Ret result_type; ""h%RhcZ\  
} ; ,2P /[ :  
等等。。。 C#RueDa.  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy "@rHGxK  
 _w FK+>  
template < typename Func > !. :b}t  
struct func_return ]-l4  
  { 2~h Q   
template < typename T > s:I 8~Cc  
  struct result_1 JC}T*h>Ee  
  { 6mjD@  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; `0-i>>  
} ; jRxzZt4  
jJ?G7Q5 l  
template < typename T1, typename T2 > }MtORqK  
  struct result_2 c$_}   
  { 4x.I"eW~&  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; J~ wu*x  
} ; 7r pTk&`  
} ; sR| /s3;  
biVsbxYurq  
Gi&/`vm  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 (V"7H  
@9\E  
template < typename Func, typename aPicker > EdZNmL3cB  
class binder_1 UN:cRH{?*  
  { 4ZB]n,pfT  
Func fn; S}K-\[i?  
aPicker pk; 'Y/8gD~.  
public : .[Ny(X/]/}  
>Fc=F#tA9  
template < typename T > {7Kl #b  
  struct result_1 8qT^=K $  
  { y/+y |.Xg  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; u Npa2{S'  
} ; d!"gb,ec  
mOb@w/f  
template < typename T1, typename T2 > s+v$sF  
  struct result_2 9W j9=  
  { %t$)sg]  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; yaAg!mW  
} ; jjg&C9w T  
w# ;t$qz}  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} l!IN#|{(  
N]G`]  
template < typename T > %}{.U  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const G ahY+$L,  
  { c43&[xP Lz  
  return fn(pk(t)); VGOdJ|2]Wr  
} 8,:lw3x1  
template < typename T1, typename T2 > Gn<e&|4>i}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pzU:AUW  
  { / q^_ 'Lp  
  return fn(pk(t1, t2)); `Vh&XH\S  
} ;\iu*1>Z,&  
} ; @! jpJ}  
Y }8HJTMB  
2-:`lrVd  
一目了然不是么? Bhe0z|&  
最后实现bind Y7`Dx'x  
_F jax  
(KR.dxzjf  
template < typename Func, typename aPicker > M2nZ,I=l  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 'A/ f>W  
  { x^ sTGd  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); lsVg'k/Z!  
} q{7+N1 "  
5_SxX@fW %  
2个以上参数的bind可以同理实现。 +b{tk=Q:  
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。 &9xcP.3  
[8[`V)b  
十一. phoenix fjS#  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: kFi=^#J{  
8+~'T|  
for_each(v.begin(), v.end(), ;5}"2hU>  
( r4 ;nkx  
do_ pwV{@h!  
[ D+*_iM6[-  
  cout << _1 <<   " , " K Z0%J5  
] r7v 1q  
.while_( -- _1), Ft8ii|-  
cout << var( " \n " ) b>| d Q  
) ,m)YL>k  
); q?# w%0}  
z!^3%kJJ>  
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: T2 V(P>E  
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 iRL|u~bj  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 q)]S:$?BT  
那么我们就照着这个思路来实现吧: @oFuX.  
] -G~  
gR k+KGKn<  
template < typename Cond, typename Actor > _"qX6Jc  
class do_while *w1R>  
  { M532>+A]Za  
Cond cd; n Ayyjd3!S  
Actor act; HE3x0H}o>  
public : Il!#]  
template < typename T > !(qaudX{>k  
  struct result_1 6CzN[R}  
  { k7bfgb {  
  typedef int result_type; 3 yM!BTlX  
} ; 200Fd8Ju  
S&~;l/  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} @|9V]bk  
7XiR)jYo*  
template < typename T > Tc;j)_C)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ffh3okyW0  
  { 2tdr1+U?g  
  do y-vB C3  
    { ,in"8aT}~  
  act(t); MT.D#jv&  
  } .4,l0Nn`W  
  while (cd(t)); 3d>xg%?  
  return   0 ; (%|L23  
} *iujJ i  
} ; ]q@W(\I  
MJ`BlE,Fmb  
zY\MzhkX,  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 3?yq*uE}  
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。  .KE2sodq  
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。 c+]5[6  
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。 +q)B4A'J!  
下面就是产生这个functor的类: 'M3V#5l)@|  
SWMi+)  
qISzn04  
template < typename Actor >  ?r(Bu  
class do_while_actor wfBf&Z0{  
  { LF_am*F  
Actor act; N`!=z++G  
public : 98t|G5  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Pqv9> N|  
I i J%.U  
template < typename Cond > c"CF&vTp  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; $4]"g}_  
} ; =VDtZSa!$^  
ScTeh  
HiDL:14  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 YBY!!qjPx  
最后,是那个do_ y ;T=u(}  
d i#:KW  
NFlrr*=t>  
class do_while_invoker %z AN@  
  { .5?Md  
public : >tVD[wVF0  
template < typename Actor > -nC!kpo  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const -$5nqaK?  
  { ? Glkhf7(  
  return do_while_actor < Actor > (act); GbbD)  
} j?9fb  
} do_; hS:j$j e  
(%f2ZNen  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? rQD7ZN_ R  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 / ,#&Htk  
最后来说说怎么处理break和continue RF.8zea{O`  
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。 tz"zQC$  
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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