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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda $T_>WUiK  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 @,{Qa!A>l  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, dt Br#Te  
fRwr}n'  
XaaR>HljJ  
Rw<O%i5/d  
  class filler 4,&f#=Y  
  { 1*f/Y9 Z  
public : ?jsgBol  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} JF'<""  
} ; PB)vE  
E_0i9  
~i]4~bkH2  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: s w50lId  
YlXqj\a  
`[h&Q0Du6  
{Q)sR*d  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); W!|l_/L'   
sT,*<^  
L=5Y^f'aU  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 lm*C:e)4A  
./<giTR:p  
TCK#bJ  
+1a2Un  
二. 战前分析 5'[yw:P-8  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 )1g\v8XT  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ~lbm^S}-  
R ^"*ut  
@o&UF-=MW(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); EvT"+;9/p  
  /* --------------------------------------------- */ @P">4xVX{  
vector < int *> vp( 10 ); )"g @"LJ=  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Z ?ATWCa  
/* --------------------------------------------- */ /PpZ6ne~ [  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); mj ,Oy  
/* --------------------------------------------- */ )h,}v()qc#  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); L?(m5u~b  
  /* --------------------------------------------- */ 6&btAwvOHx  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); xv7nChB  
/* --------------------------------------------- */ gu1n0N`b  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Yez  
KcM+ 8W\  
qxHsmGV  
BPu>_$C  
看了之后,我们可以思考一些问题: jF{)2|5  
1._1, _2是什么? +WvW#wpH  
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。 ]_hXg*?  
2._1 = 1是在做什么? lWFm>DiLY  
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。 3V/f-l]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。 d3p;[;`  
D7C%Y^K]>E  
7H. HiyppW  
三. 动工 6W'2w?qj?4  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 85](,YYz  
ze uSk| O  
h[]3#  
uvA2`%T/  
template < typename T > $KmE9Se6,  
class assignment nz`"f,  
  { D[(T--LLT  
T value; nN(Q}bF  
public : (N{  
assignment( const T & v) : value(v) {} HqA3.<=F,  
template < typename T2 > ?e23[  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } h}%yG{'/M=  
} ; ; zfBe%Uf  
aIE\B4w  
eD N%p  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 G EAVc9V  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment NTSKmCvQG  
HgRfMiC  
u"zQh|  
BtP*R,>  
  class holder [,qb) &_  
  { DO? bJ01  
public : =e]Wt/AQ  
template < typename T > ]K%D$x{+\  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Ay\!ohIS3  
  { Mp^U)S+  
  return assignment < T > (t); nHB`<B  
} yXA]E.K!  
} ; Xqas[:)7+  
LiD-su D  
MP`WU}2  
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: _ 3>|1RB  
m}nA- *  
  static holder _1; 1I U*:Z;Rz  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Alb5#tm:m  
WR>2t&;E  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ,DbT4Ul c  
而不用手动写一个函数对象。 Vt U  
'p(I!]"uo  
I\ y>I?X  
#|{^k u  
四. 问题分析 Y&DC5T]  
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。 fpvzx{2  
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。 <txzKpM  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 5$f*fMd;  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ^ P=CoLFa  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 HUY1nb=  
z/7"!  
五. 问题1:一致性 L QP4#7  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| [es-&X07<  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 yO0 9NQ 5u  
s)|l-I  
struct holder O:G-I$F|  
  { {~:F1J~=  
  // VUGVIy.  
  template < typename T > 5>[ j^g+@  
T &   operator ()( const T & r) const >a1 ovKF  
  { AT,?dxP J  
  return (T & )r; c95{Xy  
} %Tv^BYQAZ  
} ; [KjL`  
@g'SH:}  
这样的话assignment也必须相应改动: & pS5_x  
u<{uUui}$v  
template < typename Left, typename Right > b."1p7'  
class assignment We,~P\g  
  { j!<RY>u  
Left l; ^aO\WKkA  
Right r; r`(U3EgP  
public : 18U CZ;)>  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} O}_Z"y  
template < typename T2 > >|So`C3:e  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } kzLtI w&.  
} ; % z:;t  
[ Lo}_v&  
同时,holder的operator=也需要改动: rhe;j//`  
c\pPwG  
template < typename T > H@xIAL  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const g:nU&-x#R  
  { G|Y9F|.!  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); - '5OX/Szq  
} /.aDQ>  
&D~70N\L  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ,*@6NK,.  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 <U]#722  
\ >(;t#>  
return l(rhs) = r; JR j%d&^}  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 8o;9=.<<~u  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: X`k[ J6  
u)fmXoQ  
template < typename Tp > !]k$a  
class constant_t 3_tO  
  { Kr]`.@/.S  
  const Tp t; 0BTLIV$d;  
public : Tfl4MDZb  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 7)Rx-  
template < typename T > 1(**JTe  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const i XI:yE;  
  { $dLPvN  
  return t; If_S_A c  
} JOIbxU{U_  
} ; >K9uwUi|b]  
:#QYwb~  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 h4^ a#%$  
下面就可以修改holder的operator=了 zk@K uBLL  
=/rIXReY  
template < typename T > x1kb]0s<-  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const DN@T4!  
  { $Y4;Xe=  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); )5j%."  
} mSzBNvc i  
f9g#pyH4  
同时也要修改assignment的operator() $Q|t^(  
QpPJ99B|  
template < typename T2 > p|M  8ww  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } b!ZXQn3X<  
现在代码看起来就很一致了。 aMFUJrXo  
n(b(H`1n  
六. 问题2:链式操作 ##!) }i  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 cFoDR  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 \S@;>A<J  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 <"@~  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 |Y!#`  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Ogf myYMtc  
vb}; _/ #?  
template < typename T > sSi1;9^o  
struct result_1 MX?K3=j @>  
  { oO|zRK1;/  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; gaC^<\J  
} ; u><gmp&  
,iU ]zN//  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: HZdmL-1Z^+  
_Va!Ky =]  
template < typename T > ubIGs| p2c  
struct   ref .foM>UOY  
  { ' @M  
typedef T & reference; >yn%.Uoh@  
} ; d9[*&[2J|  
template < typename T > n}qHt0N  
struct   ref < T &> KD^>Vv#  
  { ]+W+8)f 1M  
typedef T & reference; PY.c$)az>  
} ; SQ)$>3>C  
l'(Cxhf.W  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: {b>tX)Tep  
Te~"\`omJ3  
template < typename T > a $g4 )0eS  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const d(w $! $"h  
  { u7&r'rZ1_!  
  return l(t) = r(t); U6 "U^  
} c@:r\]  
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。 <w}k9(Ds  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 |8h<Ls_  
5f7;pS<  
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 jpqq>Hbg_  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: I;L $Nf{v  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 bh?Vufd%)  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 uYS?# g  
最后的布局是: \@Gyl_6^  
                Add UHz*Tfjb  
              /   \ . x~tEe  
            Divide   5 'z2}qJJ)  
            /   \ UnZ*"%  
          _1     3 }.7!@!q.  
似乎一切都解决了?不。 0%}$@H5i  
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。 _n2PoE:5@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。 @<\f[Znto  
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: |^Z1 D TAw  
L*9^-,  
template < typename Right > n6[bF "v  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const r^ &{0c&o  
Right & rt) const LGPy>,!  
  { t(CdoE,6  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Lm9y!>1"O  
} 0X-u'=Bs  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 er^z:1'  
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。 X",fp  
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。 %WCA?W0:4  
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。 Vf*!m~]Vqi  
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。 y%=\E  
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? q~r )B}  
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: WKqNJN C  
qI<6% ^i  
template < class Action > ?};}#%971  
class picker : public Action }+QgRGQ  
  { (80]xLEBL  
public : 31wact^  
picker( const Action & act) : Action(act) {} =+97VO(w]G  
  // all the operator overloaded NDU,9A.P  
} ; C+,;hj  
#18H Z4N  
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。 m1VyYG  
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: `,aPK/  
PX[taDN  
template < typename Right > ^M  PU?k  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 1okL]VrI  
  { abWmPi  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); rZe"*$e  
} IO`.]iG  
>f19P+  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ;Mc\>i/  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 75@){ :  
!~m)_Q5?~  
template < typename T >   struct picker_maker tk<dp7y7  
  { ]OM|Oo  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 06pLa3oi  
} ; s9~W( Wi  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > J+[&:]=P  
  { b'O>&V`  
typedef picker < T > result; Gk8"fs  
} ; z*l3O~mZ  
P 5m{}@g  
下面总的结构就有了: 6/T hbD-C  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 4t|g G`QW7  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 Vur$t^zE  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 LSNa  
至此链式操作完美实现。 %U)/>Z  
$91c9z;f^  
D.j'n-yw  
七. 问题3 - P1OD)B  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 8Cs)_bj#!  
oU$Niw9f  
template < typename T1, typename T2 >  {IYfq)c  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const gf2l19aP  
  { @YMef `T:  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); G7pj.rQ  
} 8}\VlH]  
O!lZ%j@%  
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: R?Ki~'k=  
B+iVK(j'[v  
template < typename T1, typename T2 > za1MSR  
struct result_2 *|Q'?ty(x  
  { e4yd n  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; .rD@Q{e50  
} ; jB:$+k|~.  
*&+e2itmp  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 5iz]3]}%  
这个差事就留给了holder自己。 IBcCbNs!  
    *O#%hTYq  
O>w Gc8Of\  
template < int Order > `ndesP  
class holder; xSs);XO,  
template <> "L|Ew#  
class holder < 1 > @T._   
  { I(#Y\>DG  
public : Z2(z,pK  
template < typename T > +b.<bb6  
  struct result_1 (LA%q6  
  { 0_}OKn)J  
  typedef T & result; efy65+~GG  
} ;  >zFe)  
template < typename T1, typename T2 > `g<@F^x5  
  struct result_2 7u6o~(  
  { Ha1E /b]K  
  typedef T1 & result; 84DneSpHsp  
} ; VtUe$ft  
template < typename T > sczN0*w&C  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ,u#uk7V  
  { =GL}\I  
  return (T & )r; cZ k? o  
} 8E&}+DR?  
template < typename T1, typename T2 > o=_:g >5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const T,@.RF  
  { #25Z,UU  
  return (T1 & )r1; 6B)(kPW  
} zu5'Ex`gQa  
} ; h +.8Rl  
^&zwO7cS  
template <> ,G!M?@Q  
class holder < 2 > P(_D%0xKm  
  { ]{{A/ j\  
public : N#Y%+1  
template < typename T > h=.|!u  
  struct result_1 nW3-)Q89  
  { yMq&9R9F  
  typedef T & result; UQ:H3  
} ; ;o8C(5xE|  
template < typename T1, typename T2 > ,=O`'l >K  
  struct result_2 AV Gu*  
  { h$)(-_c3  
  typedef T2 & result; ah1d0e P  
} ; G+stt(k:  
template < typename T > mp!KPw08':  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const <{bQl L  
  { ^ llZf$`  
  return (T & )r; {E-.W"t4  
} "XT7;!  
template < typename T1, typename T2 > ]|it&4l  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Tz4,lwuWX7  
  { D*6v.`]X  
  return (T2 & )r2; mcy\nAf5%  
} L3JFQc/oh~  
} ; Yz=(zj  
OXe+=Lp<  
QG*=N {% 5  
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> >。 'A;G[(SYy  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: `uM:>  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: &PaqqU.  
dF:@BEo  
return l(i, j) = r(i, j); QO0}-wZR  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ']Gqa$(YC  
k"&l o h  
  return ( int & )i; 'DO^($N  
  return ( int & )j; >A5R  
最后执行i = j; %@#+Xpa+  
可见,参数被正确的选择了。 ^hzlR[  
U`N|pPe:w  
AD#]PSB  
V>ML-s9  
L^bt-QbhO  
八. 中期总结 ^E\{&kaUp  
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: Qz\yoI8JA,  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 8] skAh  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 [bk2RaX:i  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 59!yz'feF  
t ~ruP',~\  
$}V<U m  
1 rKKph  
u\wdb^8ds  
xI}o8GKQq  
九. 简化 ~qt)r_jW  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 3:@2gp!tq  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 {*,~,iq  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: "X0"=1R~  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 w`=_|4wFw  
  +-*/&|^等 rt%?K.S/  
2. 返回引用。 Ko_Sx.  
  =,各种复合赋值等 '?=SnjMX  
3. 返回固定类型。 L9Sd4L_e  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) W2/FGJD  
4. 原样返回。 XI:8_F;Q  
  operator, pd{W(M78g  
5. 返回解引用的类型。 K]ob>wPf  
  operator*(单目) nw swy]e8/  
6. 返回地址。 +^ a9i5  
  operator&(单目) bP\0S@1YL  
7. 下表访问返回类型。 A'r 3%mC  
  operator[] E9z^#@s  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 (XA=d 4  
  operator<<和operator>> R,R[.2Vi  
(;v)0&h  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 oJa6)+b(3  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: j[l6&eX  
xFxl9oM."  
template < typename Left > WA}<Zme3[  
struct value_return ^ CVhV  
  { cpvN }G  
template < typename T > 9<u^.w  
  struct result_1 @Gp=9\L  
  { ?PVJeFH  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; !$Aijd s5  
} ; ]T|9>o!  
Xou1X$$z  
template < typename T1, typename T2 > [p[nK=&r  
  struct result_2 j(^ot001%v  
  { !`=ms1%U  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; e9e%8hL  
} ; KiW4>@tY  
} ;  W%LTcm  
?&;d#z*4  
KilgeN:  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait CvfX m  
zvjVM"=G  
下面我们来剥离functor中的operator() 88}+.-3t$  
首先operator里面的代码全是下面的形式:  7'u<)V  
dv=y,q@W  
return l(t) op r(t) %pj 6[x`@  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) PN9^ sLx=  
return op l(t) h4rIt3`  
return op l(t1, t2) {Hncm  
return l(t) op M S 3?#b  
return l(t1, t2) op +Go(y S  
return l(t)[r(t)] :$k':0 n  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] .N2yn`  
HR)Dz~Obw  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: Vp8t8X1`  
单目: return f(l(t), r(t)); }s)MDq9  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); )"k>}&'  
双目: return f(l(t)); lyGQ6zlSn  
return f(l(t1, t2)); 79 zFF  
下面就是f的实现,以operator/为例 0#(K}9T)  
uC\FW6K=m  
struct meta_divide L%](C  
  { kwxb~~S}h(  
template < typename T1, typename T2 > dxqVZksg(9  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) @X`~r8&  
  { b3(pRg[Fp  
  return t1 / t2; BiGB<Jr  
} tHNvb\MR$  
} ; jVP70c  
*hVbjI$  
这个工作可以让宏来做: GC?X>AC:  
I9O9V[  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ V3;4,^=6Dd  
template < typename T1, typename T2 > \ s( @w1tS.  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; f[,9WkC  
以后可以直接用 vZV+24YWb  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)  .G}E  
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 D|8vS8p  
(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。。。) <viIpz2jh%  
u@|izRk  
aE}1~`  
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 u\YH,  
TU ]Ed*'&  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 2p\CCzw  
class unary_op : public Rettype 49f- u  
  { o(xRq;i  
    Left l; p7(Pymkd  
public : xdWfrm$;ZA  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 6BIP;, M=  
_^4\z*x  
template < typename T > ;\`~M  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @|Z:7n6S  
      { P.*J'q 28  
      return FuncType::execute(l(t)); 9k\`3SE  
    } B5J!&suX  
jvx9b([<sG  
    template < typename T1, typename T2 > 3/I Q]8g"  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8r[ZGUV  
      { 2m. RM&TdB  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); H <CsB  
    } @rs(`4QEh  
} ; R"(rL5j  
v-6" *EP  
YwGc[9=n  
同样还可以申明一个binary_op r\]yq -_  
NfLvK o8  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > l,uYp"F,ps  
class binary_op : public Rettype eeIh }t>[  
  { 1|Y(XB^os(  
    Left l; 8f>=.O*)  
Right r; }qfr&Ffh@  
public : 8Ml&lfn_8  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 'Z2:u!E  
r}) 2-3ZA9  
template < typename T > gA ]7YHc  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const mhTpR0  
      { ZK5(_qW&i  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 3oX%tx  
    } /nXp5g^6(  
&{QB}r  
    template < typename T1, typename T2 > &SS"A*xg  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Lm+!/e  
      { ) Kfk\  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); <B6@q4Q  
    } ${'gyD  
} ; D^Dm, -  
<'A>7M~h?*  
?7-#iC`  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 pM~Xh ]/  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 A2'   
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)  t K;E&:  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 7SzY0})<U  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! dJ\6m!Mp  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 A9PXu\%y  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 q0WW^jwQ  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) )gdv!  
下面是修改过的unary_op || ?B1  
5A1oZ+C#  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 2rHw5Wn]~  
class unary_op Wu)ATs}  
  { Sp)KtMV  
Left l; SCeZt [  
  RAKQ+Y"nl  
public : ANSvZqKh  
9[DQ[bL  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} nPq\J~M  
~\dpD  
template < typename T > >_M}l @1  
  struct result_1 >V(>2eD'S  
  { .jMm-vox}  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; mFayU w  
} ; ]i*q*]x2u  
&QE^i%6>\  
template < typename T1, typename T2 > ';V(sRU@  
  struct result_2 I^Ichn  
  { *lv)9L+0  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; @RotJl/>  
} ; O;[PEV ~  
K-wjQ|*1  
template < typename T1, typename T2 > 1=#r$H  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $oE 4q6b  
  { dgssX9g37  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); L*tXy>&b.  
} kN9S;o@)  
X@+:O-$  
template < typename T > &n<jpMB  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |Ix6D  
  { V2es.I  
  return OpClass::execute(lt(t)); :{4G= UbAI  
} Ga f/0/|  
0w\X  
} ; DjOFfD\MF  
B0=:A  
mDE{s",q/  
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 wI>JOV7  
好啦,现在才真正完美了。 L:YsAv  
现在在picker里面就可以这么添加了: 1 hZM))  
OfTcF_%  
template < typename Right > xmKa8']x  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const yG&kP:k<  
  { /6{`6(p  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); B2d$!Any  
} >0 !J]gK  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 4\pA^%73  
d1e'!y}R5  
&o"Hb=k<  
}=A6Jv(j  
T.ub! ,Y  
十. bind :&yRvu  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 !Go(8`>  
先来分析一下一段例子 VK`_ Qc#B  
_if&a'  
?y<n^`  
int foo( int x, int y) { return x - y;} XeDU ,  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 3+A 0O%0*  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 t)XV'J  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。  hPr  
我们来写个简单的。 #!#V!^ o  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: d\;M F  
对于函数对象类的版本: dMGu9k~u  
3\=8tg p  
template < typename Func > HKOJkbVZ2^  
struct functor_trait u MzefRN  
  { yfTnj:Fz  
typedef typename Func::result_type result_type; <eN>X:_N  
} ; uNd;; X  
对于无参数函数的版本: @<vDR">  
5[l3]HOO  
template < typename Ret > 1+eC'&@Xjt  
struct functor_trait < Ret ( * )() > -D:J$d 6R<  
  { W}L =JJo},  
typedef Ret result_type; eE7 R d>  
} ; 5B'-&.Aj+  
对于单参数函数的版本: %c^]Rdl  
h>mQ; L  
template < typename Ret, typename V1 > A!^K:S:@  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > JS(KCY9  
  { YD@V2gK  
typedef Ret result_type; tB(Q-c  
} ; !c6 lP'U  
对于双参数函数的版本: 1<\cMY6  
W[^XG\  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ac+7D:X  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > +Yi=W o/  
  { oeIB1DaI  
typedef Ret result_type; o\|dm. "f  
} ; Dj!J 4uD  
等等。。。 YY7:WQS  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy !&Q,]\j  
2gt08\  
template < typename Func > U^pe/11)H  
struct func_return 0RoI`>j'  
  { 8w2+t>?  
template < typename T > $Z{ fKr  
  struct result_1 wCmwH=O  
  { S}Mxm 2  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; !@VmaAT  
} ; 00;=6q]TA  
uU5:,Wy+dg  
template < typename T1, typename T2 > &<_sXHg<x  
  struct result_2 iZjvO`@[  
  { .\U+`>4av  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ZLL0 6p   
} ; Nq*\{rb  
} ; 0w+hf3K+:  
c"O\fX  
I5x/N.  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 &7@6Y{!/  
2Y wV}  
template < typename Func, typename aPicker > 5j ]}/Aq  
class binder_1 {xM%3  
  { ~]"}s(J;  
Func fn; Q;5\( 0w5  
aPicker pk; $oxPmELtpe  
public : W:5m8aE\  
$wN'mY  
template < typename T > ;U20g:K  
  struct result_1 Q 5@~0  
  { 55$by.rf?  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ).ugMuk  
} ; PFPfLxna  
1Eg}qU,:  
template < typename T1, typename T2 > 3I"&Qp%2  
  struct result_2 K] Eq"3  
  { sS-5W-&P{T  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; c&0IJ7fZG  
} ; Pi8U}lG;  
gpw(j0/Fs  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} /u #9M {  
'kh%^_FH7  
template < typename T > {.!:T+'Xi\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;Rnb^t6Z  
  { k*-+@U"+  
  return fn(pk(t)); Hfc^<q4a.  
} {qx"/;3V  
template < typename T1, typename T2 > QGLm4 Wl9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .IKK.G  
  { .Zwn{SMtu  
  return fn(pk(t1, t2)); Np/[MC  
} iOJgZuP  
} ; }VFSF/\^  
c89RuI `B~  
5mFi)0={y  
一目了然不是么? :_e.ch:4  
最后实现bind XD|&{/O  
DG:=E/@  
:\bttPw5  
template < typename Func, typename aPicker > @8CD@SDv  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ;<MaCtDt  
  { (O<lVz@8  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); _aD x('  
} <4O=[Q5S  
mR0@R;,p  
2个以上参数的bind可以同理实现。 (+^1'?C8  
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。 +m+HC(Z  
W:) M}}&H  
十一. phoenix [{zekF~)@  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: +6;OB@  
w1KQ9H*  
for_each(v.begin(), v.end(), r} ,|kb  
( &pmJ:WO,h  
do_ `nizGg~1  
[ mYy3KqYu  
  cout << _1 <<   " , " d->b9  
] UWusSi3+LG  
.while_( -- _1), {K|{a  
cout << var( " \n " ) ~(&xBtg:}  
) jWoo{+=D  
); P{qn@:  
7P\sn<  
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: *}v'y{;  
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 T4f:0r;^f*  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 mWGT (`|~/  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Awr]@%I  
5S7Z]DXiT8  
CY 7REF  
template < typename Cond, typename Actor > v(t&8)Uu  
class do_while 3; M!]9ms  
  { 3$kZu  
Cond cd; &G"]v]V  
Actor act; XSxya .1  
public : 3 (}?f  
template < typename T > A5/h*`Q\\  
  struct result_1 t)m4"p7  
  { 8ziYav  
  typedef int result_type; bZlAK)  
} ; !PQRlgcG  
un /eS-IIh  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} brVT  
:heJ5* !,  
template < typename T > xp &I~YPH  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9rid98~d  
  { q OXL(  
  do m0#hG x  
    { w%ip"GT,  
  act(t); ^Gyl:hN  
  } %kUJ:lg;d  
  while (cd(t)); j=gbUXv/  
  return   0 ; EP8LJzd"  
} J\{)qJ*jp  
} ; $_ NaxV  
D{4 Y:O&J  
;zOZu~Q|'  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ECSC,oJ  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 K:Ap|F  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 [Ytia#Vv  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 YW'Y=*  
下面就是产生这个functor的类: _9-Ajv  
%sq=lW5R{b  
K)v(Z"  
template < typename Actor > :{AN@zC0\  
class do_while_actor hlVP_h"z  
  { K l4",  
Actor act; "s*{0'jo  
public : Z/I!\  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} jsG9{/Ov3  
hh?'tb{  
template < typename Cond > t"L:3<U7  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; c]LH.  
} ; e Jwr  
L"Gi~:z  
*[U:'o `67  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 q+DH2&E'  
最后,是那个do_ a=J?[qrx  
ZN)/doK  
4a 5n*6G!  
class do_while_invoker YU"Am !  
  { 226s:\d  
public : &l.^UQ   
template < typename Actor > @N(jd($E  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Dxe|4"%^  
  { /}VQzF  
  return do_while_actor < Actor > (act); she`_'?5  
} r" D|1  
} do_; \xdt|:8  
3xe8DD  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 0g+@WK6y  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 UtutdkaS  
最后来说说怎么处理break和continue dnx}c4P  
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。 }/LYI  
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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