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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda wLUF v(&C  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 lbS?/f  
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, <m0{'xw  
 ,gmH2.  
d&u 7]<yDA  
i b]vX-  
  class filler .'/l'>  
  { `L\)ahM  
public : w" JGO  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} uY;R8CiD  
} ; h@@d{{IqT  
72,"Cj  
3Z1OX]R  
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: sAYV)w3u"  
SX+4 HJB  
30_ckMG"g  
` 8UWE {  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); %b =p< h'(  
xnbsg!`;7W  
e\9g->DUs  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 q}wj}t#  
]'k[u  
hwVAXsF~  
9tk" :ld  
二. 战前分析 /C$ xH@bb  
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。 ErDL^M-`  
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 @Tr&`Hi  
/.$L"u  
'9J*6uXf.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); #*2Rp8n  
  /* --------------------------------------------- */ gvyT-XI  
vector < int *> vp( 10 ); 0^#DNq*NQ  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); .GCR!V  
/* --------------------------------------------- */ jK3\K/ob(  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 1,`H:%z%  
/* --------------------------------------------- */ xmr|'}Pt[  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); +O+<Go@a  
  /* --------------------------------------------- */ ?2ItB`<(  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); !;dSC<   
/* --------------------------------------------- */ (A{NF(   
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); i8~$o:&HT  
OOB^gf}$'  
73 V"s  
`FJ|W6%  
看了之后,我们可以思考一些问题: l>&sIX  
1._1, _2是什么? 7>n"}8i  
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。 tZA:  
2._1 = 1是在做什么? Y"!uU.=xJ  
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。 {DBIonY];  
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。 |0 !I5|<k  
}U[-44r:  
S LGW:  
三. 动工 r,xmEj0E  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 5v9Vk` 3'  
M35Ax],:^  
6I|A- h  
8_xLl2  
template < typename T > @6&JR<g*t  
class assignment `Ko[r R+  
  { H}nJbnU  
T value; 3nFt1E   
public : KcXpH]>!9  
assignment( const T & v) : value(v) {} c2<,|D|  
template < typename T2 > p=gX !4,9<  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } uZ(? >  
} ; {1~T]5  
<KQ(c`KW7  
@Zm J z  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ?CY1]d  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 8eyl,W=dn  
q;A;H)?g  
#I%s 3  
z~Na-N  
  class holder $<w)j!  
  { '*R%^RK  
public : -]XP2}#d  
template < typename T >  `w<J25  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Rs7 |}Dl}  
  { D7Zm2Kj  
  return assignment < T > (t); ebM{OI  
} =+oZtP-+o  
} ; &Lt@} 7$8  
]vo_gKZ  
=~|:t&v=c  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ,rO[mNk9@  
%l$W*.j|;  
  static holder _1; &; >4N"]  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Ceg!w#8Z,  
h$fe -G#  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); +jV_Wz  
而不用手动写一个函数对象。 )2.)3w1_4  
@8gEH+r  
b{&FuvQg2  
-:`V<   
四. 问题分析 rC }}r!!  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 w*~Tm>U  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 M{KW@7j  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 7z'h a?  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 -=5)NH t  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 m#H_*L0  
=NDOS{($  
五. 问题1:一致性 NFyMY#\]  
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?| qrBZvJU  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 BD*G1k_q  
G{lcYP O  
struct holder m5-9yQ=.  
  { :zp`6l  
  // Zb(t3I>n  
  template < typename T > @Icq1zb] y  
T &   operator ()( const T & r) const VLI'    
  { CL9yEy"V  
  return (T & )r; >K)2NLW\xA  
} C`K^L=8`{  
} ; vsMmCd)7U  
ct n, ]ld  
这样的话assignment也必须相应改动: ' [p)N,  
p'Bm8=AwD  
template < typename Left, typename Right > id,NONb\  
class assignment v1+U;Th>g  
  { X0uJNHO  
Left l; f_\_9o"l  
Right r; \b8\Ug~t  
public : D>#l-{d  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} G0d&@okbFC  
template < typename T2 > ~]fJlfR*  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } @*O?6>  
} ; mTf<  
PCE4W^ns  
同时,holder的operator=也需要改动: !Q %P%P<$  
+%#8k9Y  
template < typename T > sYn[uPefj  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const JUt7En;XE  
  { 74J@F2g}?  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); AEg(m<t  
} H^AE|U*-G  
Vfs $ VY2.  
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。 \3zj18(@8!  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ,+1m`9}  
:1aL ?  
return l(rhs) = r; f =s&n}  
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。 r4{<Z3*N  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: qx)?buAij  
s"~5']8  
template < typename Tp > nCnjq=  
class constant_t 1wn&js C  
  { Sycw %k  
  const Tp t; GjT#%GBF  
public : GDhM<bVqM*  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} q mQfLz7&x  
template < typename T > m&Yi!7@(  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const "@ E3MTW  
  { p{tK_ZBy]c  
  return t; p,!$/Q+l  
} 1~yZ T  
} ; ukAKFc^)k  
(-^bj  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 *75YGD  
下面就可以修改holder的operator=了 l*}FXL  
$:bih4 @>  
template < typename T > c$H+g,7xQ-  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Le#spvV3J|  
  { ` E`HVZ}  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); SaDA`JmO  
} -4 Ux,9&  
&0 \ ci9o  
同时也要修改assignment的operator() 2xxB\J  
TkRP3_b  
template < typename T2 > xBM>u,0.F  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } *I*i>==Z  
现在代码看起来就很一致了。 @F5f"8!.\  
`: |@Zln  
六. 问题2:链式操作 N$I03m  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 v;2CU  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 zr_yO`{  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 <iLM{@lZvJ  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。  HEF?mD3h  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct j;nb?;  
#bnb ': f  
template < typename T > ?UZ?NY  
struct result_1 3=.Y,ENM;  
  { DVp5hR_$  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; D]03eu  
} ; pbk$o{$`W  
kdrod[S  
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: 0D&>Gyc*0  
JMa3btLy(  
template < typename T > C"pB"^0  
struct   ref </~ 6f(mg  
  { rNN j0zw>  
typedef T & reference; hf<J \   
} ; 2.I^Xf2  
template < typename T > }F=^O[  
struct   ref < T &> /R8p]  
  { GHc/Zc"iX  
typedef T & reference; Kx`/\u=/  
} ; J ++v@4Z  
&%=D \YzG  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: |`O5Xs1{B  
+ %*&.@z_  
template < typename T > H=c`&N7E  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const |L3X_Me  
  { vp)Vb^K>  
  return l(t) = r(t); vDj;>VE2b  
} Z=z%$l  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 k[|~NLB8  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 tNaL;0#Tx  
@r7:NU}  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 s|yVAt|=  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ;/O#4]2*  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ':h =*v8a  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 qv2!grp]*W  
最后的布局是: 8G^<[`.@j  
                Add M!m?#xz'c  
              /   \ .8gl< vX  
            Divide   5 v({N:ya  
            /   \ /8ynvhF#  
          _1     3 q3e8#R)l  
似乎一切都解决了?不。 HM[klH]s=  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 ub:ly0;t  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 [j,txe?n  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: VDF)zA1V  
vRQOs0F;  
template < typename Right > b0<o  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const #$ thPZ  
Right & rt) const 0?Q_@Y  
  { <v 0*]NiX  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); `u'bRp  
} %8.J=B  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 |pZUlQbb  
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。 Gc tsp2ndW  
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。 afEF]i  
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。 Q+q,!w8  
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。 []kN16F  
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? 1eS_ nLFw~  
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: Z?NW1m()F  
D1s4`V -  
template < class Action > N!&:rK  
class picker : public Action F'm(8/A$  
  { 1=}qBR#scY  
public : xG2+(f#C1  
picker( const Action & act) : Action(act) {} {MdLX.ycc)  
  // all the operator overloaded ^]C&tG0 !  
} ; ->{d`-}m'  
xJ8%<RR!t  
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。 wE\3$ s/{D  
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: H6TD@kL9Wr  
Q4*-wF-P  
template < typename Right > 6=hk=2]f  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ,FzeOSy'p  
  { K*-@Q0"KM{  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); &BE  g  
} 9O*_L:4o  
9O.YOiW  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ; 0v>Rfa  
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。 0IkM  
=3 ~/:8o  
template < typename T >   struct picker_maker p>=[-(mt  
  { 7Z,opc  
typedef picker < constant_t < T >   > result; KW^<,qt5w  
} ; UaG1c%7?X  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ^eYqll/U  
  { @F*wg  
typedef picker < T > result; QnouBrhO  
} ; "Ml&[O ge  
B$Z3+$hfF  
下面总的结构就有了: #V02hs1  
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。 oB1>x^  
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。 G2{O9  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 -Ng'<7  
至此链式操作完美实现。 C#V ~Y  
T\s)le  
tMx}*l|]  
七. 问题3 L)QE`24  
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。 pE.PX 8  
~I}9;XT  
template < typename T1, typename T2 >  _?vo U  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1k%k`[VC  
  { M6r^L6$N  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); T^<>Xiam  
} 8e~|.wOL  
h&3YGCl  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: &ZHC-qMRK  
%#L]]-%  
template < typename T1, typename T2 > s pLZ2]A  
struct result_2 "<+ih0Ma  
  { nP~({ :l8X  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; `p kMN  
} ; 5qUTMT['T  
yqXH:757~  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? sd#|3  
这个差事就留给了holder自己。 PYRd] %X  
    :1q 4"tv|  
c)md  
template < int Order > o'<^LYSnB  
class holder; . v@>JZC  
template <> lOwS&4UT  
class holder < 1 > ZPN roCK`  
  { Il@Y|hK  
public : fEE /-}d  
template < typename T > 6C4'BCYW(  
  struct result_1 [[~w0G~1  
  { e}VBRvr  
  typedef T & result; &M/0g]4p  
} ; |IoB?^_h  
template < typename T1, typename T2 > Awv`)"RAR  
  struct result_2 4F>Urh+  
  { ZD#9&q'4<  
  typedef T1 & result; p R dk>Ph  
} ; 4Tc&IwR  
template < typename T > 9z;HsUv  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ik|-L8  
  { :4)Qt  
  return (T & )r; "N:XzG  
} [+ *$\  
template < typename T1, typename T2 > yL^UE=#C_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const LLWB  
  { f=!PllxL:  
  return (T1 & )r1; `dMqe\o%!  
} Q(d9n8  
} ; G!8Z~CPF  
}ZSQ>8a  
template <> 0,s$T2  
class holder < 2 > vkS)E0s  
  { n 26Y]7N  
public : +t4BQf  
template < typename T > &Lt[WT$  
  struct result_1 0yx3OY  
  { ]W0EVf=,k  
  typedef T & result; z)XRx:YU;$  
} ; (\"k&O{  
template < typename T1, typename T2 > Sx:Ur>?hd5  
  struct result_2 to8X=80-3  
  { 3QSZ ZJ  
  typedef T2 & result; FG3UZVUg9  
} ; RO0>I8c1c  
template < typename T > Z34Wbun4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const aw ?=hXR!  
  { jEc|]E  
  return (T & )r; :0K8h  
} ;U: {/  
template < typename T1, typename T2 > #>Y'sd5'A  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const gx03xPeu  
  { GEjd7s]C  
  return (T2 & )r2; FLoNE>q  
} !|2VWI}  
} ; H* ,,^  
(3[z%@I  
Y $g$x<7  
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> >。 +6smsL~<#v  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Bb&^ {7  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: %8aC1x  
a</D_66  
return l(i, j) = r(i, j); PUQES(&  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) &`Y!;@K9W#  
o }Tz"bN  
  return ( int & )i; <)g8y A  
  return ( int & )j; y5= `ap  
最后执行i = j; jNwjK0?  
可见,参数被正确的选择了。 @ZN^1?][  
V&soN:HS  
k~%<Ir1V]  
GN#<yv$av  
q0%  
八. 中期总结 |o'Q62`%}  
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: , "jbq~  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 |vte=)%  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 yix'rA-T  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor )Fd HV;K  
. .QB~  
=k}SD96  
9[v1h,L  
G{aT2c  
_a_xzv'  
九. 简化 {^{p,9  
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。 w.Ezg j  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 r8xyd"Axy  
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: C0.'_  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 =1h9rlFj"D  
  +-*/&|^等 [LT^sb  
2. 返回引用。  "SN4*  
  =,各种复合赋值等 |{g+Y  
3. 返回固定类型。 Dz!fpE'L  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) |VOg\[f  
4. 原样返回。 Jxf~&!zR  
  operator, })vOaYT|-  
5. 返回解引用的类型。 Fhq9D{TeY,  
  operator*(单目) He0=-AR8  
6. 返回地址。 O^LTD#}$a)  
  operator&(单目) m,3er*t{  
7. 下表访问返回类型。 {-9jm%N  
  operator[] D/(L  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 M_B:{%4  
  operator<<和operator>> (VyNvB  
Uts"aQ  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 Ot&:mT!2  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: L~{_!Q  
g1(Xg.  
template < typename Left > W [[oSqp  
struct value_return ||2Q~*:  
  { | sqZ$Mu  
template < typename T > <Y 4:'L6  
  struct result_1 p\wJD1s  
  { iMF<5fLH&  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; z;]CmR@Ki  
} ; N5|Rmfo1  
k1z$e*u&r  
template < typename T1, typename T2 > s*M@%_A?  
  struct result_2 oC*ees g_  
  { +5<k-0v  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 1,2EhfX|s  
} ; (A k\Lm  
} ; i< (s}wg  
m:tiY [c>W  
nR \'[~+  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait qOCJTOg7  
dtM[E`PL  
下面我们来剥离functor中的operator() ^jdL@#k00  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ?9j{V7h  
!}TMiCK  
return l(t) op r(t) WiNT;v[  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) s}M= oe  
return op l(t) TmRx KrRs  
return op l(t1, t2) Z{-Lc68  
return l(t) op $BN15x0/:~  
return l(t1, t2) op "yb WDWu  
return l(t)[r(t)] 3{raKM6F  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] KM?1/KZ/~  
zbw7U'jk  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 7D"%%|: h  
单目: return f(l(t), r(t)); S^RUw  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 9pWy"h$H  
双目: return f(l(t)); 0V,Nv9!S  
return f(l(t1, t2)); yFIy`9R  
下面就是f的实现,以operator/为例 -xmf'c9P  
 ~m=EM;  
struct meta_divide d<p2/aA  
  { $Ptk|qFe  
template < typename T1, typename T2 > ^z1IN-Tm/  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ,#u\l>&$  
  { my^ak*N  
  return t1 / t2; sOFa!bdPW  
} S*W;%J5  
} ; jrJR1npB  
dZ2%S''\  
这个工作可以让宏来做: IFNWS,:  
=fLL|  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ PB'0?b}fab  
template < typename T1, typename T2 > \ ~2 }Pl)  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; J}g~uW  
以后可以直接用 ~&G4)AM  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) B:oF;~d/,  
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 tn<6:@T  
(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。。。) :Z`4j  
oN2=DYC41  
{XY3Xo  
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 SBKeb|H8  
t\y-T$\\  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > E{^^^"z P  
class unary_op : public Rettype <bmLy_":  
  { QX0 Y>&$ )  
    Left l; Ub)I66  
public : : iCM=k  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} &~~s6   
P;91~``b-  
template < typename T > Agy <j   
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const D&{ *AH%Q  
      { sOC&Q&eg  
      return FuncType::execute(l(t)); ym%slg  
    } TQ9'76INb  
r'aY2n^O  
    template < typename T1, typename T2 > )s")y  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X-Ycz 5?  
      { rY70 ^<z  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); :$H!@n*/R  
    } ! Tfij(91  
} ; ?ApRJm:T  
!oMt_k X  
X , ZeD  
同样还可以申明一个binary_op I6dm@{/:>  
p5*lEz|$  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > n6f3H\/P&  
class binary_op : public Rettype l]5%  
  { &hN,xpC  
    Left l; $Ub}p[L  
Right r; 0'yyfz  
public : EF;,Gjh5p  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} UC!5 wVY  
J?jeYW   
template < typename T > _Y-$}KwY!  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const FMS2.E  
      {  KOS yh<&  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 1%eLs=u?  
    } Zoow*`b|$U  
|=3 *;}  
    template < typename T1, typename T2 > 3?ba 1F0Nw  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D@hmO]5c  
      { *Mi6  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); `pYE[y+  
    } wItzcY1m  
} ; q<XcOc5  
(3fPt;U  
/=M.-MU2  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 3wNN<R  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 s^PmnFR  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) :&$Xe1)i]  
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。 hEcYpng~  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! % +8  
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。。。 Y n>{4BZ>#  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 7.|S>+Q  
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) A_Gp&acs$  
下面是修改过的unary_op 7ukDS]  
h544dNo&  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ~~dfpW_"  
class unary_op we a\8[U3"  
  { YHh u^}|jQ  
Left l; !:J< pWN"  
  6SAQDE  
public : ddMM74  
^V,@=QL3U  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} K z^hQd  
Vx(;|/:  
template < typename T > JOHp?3"4  
  struct result_1 PDZ)*$EE  
  { nP)-Y#`~7  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; mg/]4)SF  
} ; Q2R>lzB  
5oa]dco  
template < typename T1, typename T2 > cFxSDTR  
  struct result_2 )XZ,bz*jn  
  { ]=pWZ~A  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; $YR{f[+L w  
} ; +{bh  
L%4tw5*N  
template < typename T1, typename T2 > 'Sk6U]E~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const CCwK8`%   
  { EkV!hqs*  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ,DQ >&_DK  
} '.xkn{c  
k dUc&  
template < typename T > @) ]t8(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const XAGiu;<,=  
  { B)(w%\M4^  
  return OpClass::execute(lt(t)); q .)^B@}_  
} JG1LS$p^  
}8X:?S %  
} ; _4De!q0(  
Kjvs@~6t  
0honHP  
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 vV2o[\o^  
好啦,现在才真正完美了。 DwQp$l'NfW  
现在在picker里面就可以这么添加了: |c BHBd  
U@MOvW)  
template < typename Right > HKT{IP+7(L  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ~MD><w>  
  { `jt(DKB+J  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ]oo|o1H87  
} ">0 /8]l  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ;%lJD"yF  
047*gn.b  
` C/fF_YA  
O{O 9}]6  
agGgJ@  
十. bind ggzAU6J  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 bK6, saN>  
先来分析一下一段例子 _y.mpX&  
vjY);aQ  
,(zcl$A[  
int foo( int x, int y) { return x - y;} lb=2*dFJ1  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 WIhIEU7/  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 s$eK66H  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 pyGFDB5_P  
我们来写个简单的。 :ga 9Db9P  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: g5?r9e  
对于函数对象类的版本: |v,}%UN2  
)2   
template < typename Func > GA}hp%  
struct functor_trait |Sy}d[VKsZ  
  { dpl"}+  
typedef typename Func::result_type result_type; gogl[gHO  
} ; |rG8E;>  
对于无参数函数的版本: U]1>?,Nk'3  
?^F*"+qI  
template < typename Ret > S8rW'}XJ=H  
struct functor_trait < Ret ( * )() > OpbszSl"y  
  { ~{kA) :  
typedef Ret result_type; pO@k@JZ  
} ; PkZf(=-X  
对于单参数函数的版本: G*kXWEx  
Wl@0TUK  
template < typename Ret, typename V1 > #w[q.+A  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > w0F:%:/  
  { 4C2>0O<^s  
typedef Ret result_type; }Etd#">  
} ; W_Ws3L1;N  
对于双参数函数的版本: |>m# m*{S  
bF8xQ<i~Y  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > NG4eEnic!a  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > .F=<r-0  
  { Hj-<{#,  
typedef Ret result_type; 3/#R9J#  
} ; Z:r$;`K/  
等等。。。 o>QFd x  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy gXJ19zB+  
C_g"omw40  
template < typename Func > ".Q!8j"@f  
struct func_return -X6\[I:+A  
  { e2_r0I^C  
template < typename T > 3z{5c   
  struct result_1 nATfmUN L  
  { %^)JaEUC  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; l%Fse&4\  
} ; ft. }$8vIT  
;^*+:e  
template < typename T1, typename T2 > r5fz6"  
  struct result_2 \M1M2(@pDJ  
  { N";dG 3  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; bl+@}+A  
} ; $ M[}(m  
} ; (tz_D7c$F  
)b:~kuHi  
V+@%(x@D_  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 HK,G8:T  
dOYmt,  
template < typename Func, typename aPicker > 3Wtv+L7Br  
class binder_1 JCU3\39}  
  { Yqz[sz5+m  
Func fn; ")[Q4H;V  
aPicker pk; z)?#UdBQv  
public : { "@b`  
1RUbY>K#U  
template < typename T > ,VcD vZ7  
  struct result_1 &j~|3  
  { 2 vJ[vsrFv  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 7AFS)_w  
} ; ^5'/ }iR2N  
^Hhw(@`qf  
template < typename T1, typename T2 > r{N{! "G  
  struct result_2 (gJ )]/n  
  { ff5 Lwf{{  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ,B/p1^;.  
} ; :pF]TY"K.  
#SLxNAH  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} EX_sJc  
4+?ZTc(  
template < typename T > GO GXM4I  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const GPqB\bxb'  
  { n4_:#L?  
  return fn(pk(t)); zt>_)&b  
} w)y9!li  
template < typename T1, typename T2 > _=^hnv  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >^\>-U|  
  { He_(JXTP  
  return fn(pk(t1, t2)); /5'<w(  
} {'Qk>G s  
} ; AqKx3p6  
X.4ZLwX=  
P)j9\ muc  
一目了然不是么? +(P 43XO08  
最后实现bind V1b_z  
gl\$jDC9  
t~W4o8<w  
template < typename Func, typename aPicker > mW(_FS2%,  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) W;}u 2GH  
  { ]! J3?G  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 0N[DV]  
} l:Xf(TLa  
GTIfrqT  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Jz3<yQ-  
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。 cyP* QW[  
$cpQ7  
十一. phoenix 3 !w>"h0(  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ?UhAjtYIS  
<UHWy&+z&  
for_each(v.begin(), v.end(), eHyuO)(xH1  
( T2PFE4+Dp  
do_ y^|3]G3  
[ vKOn7  
  cout << _1 <<   " , " b|@op>UZ  
] Dt'e<d Is  
.while_( -- _1), xr3PO?:  
cout << var( " \n " ) pC. 4AkEO  
) c1!/jTX$  
); dv}R]f'  
$ 5-2 cL  
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: $>s@T(  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor +/lj~5:y  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 _$_CR\$  
那么我们就照着这个思路来实现吧: \R6T" U  
kQ'xs%Fw  
G6F['g);  
template < typename Cond, typename Actor > Y +yvv{01  
class do_while UT7lj wT  
  { uqeWdj*Y  
Cond cd; Kf<_A{s  
Actor act; r9'H7J  
public : R$m?&1K  
template < typename T > WWD@rnsVf  
  struct result_1 6}lEeMRW  
  { yf^gU*  
  typedef int result_type; H0NyxG<  
} ; \~j(ui|  
R:m=HS_  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} l8lR5<  
,lYU#Hx*  
template < typename T > 0=zS&xM  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const KCT"a :\  
  { 3o/ a8  
  do Xn'>k[}<k  
    { .[85<"C  
  act(t); rGL{g&_  
  } D5vtZu!"  
  while (cd(t)); ?|YQtY  
  return   0 ; b>._ r&.  
} JY8pV+q @=  
} ; $gK>R5^G>  
'E8Qi'g  
<"%h1{V  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). z{WqICnb  
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。 iPYlTV  
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。 D];([:+4  
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。 n}kz&,  
下面就是产生这个functor的类: ,OAWGFKOp  
DTVnQC  
~,7R*71  
template < typename Actor > YZ P  
class do_while_actor *j:5  
  { BEx^IQ2  
Actor act; . Dxrc  
public : g<3>7&^  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} lI<8)42yq  
$ayD55W4  
template < typename Cond > X/749"23  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; e 3oIoj4o  
} ; n K=V`  
th|Q NG  
Sp:de,9@  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 "ET"dMxU  
最后,是那个do_ [}3Y1t{G  
aa]v7d  
:gv#_[k  
class do_while_invoker v 0H#\p  
  { a@1gMZc*  
public : 3|3lUU\I  
template < typename Actor > e0 EJ[bG  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 8=uljn/  
  { IQ8AsV&'C  
  return do_while_actor < Actor > (act); xy>mM"DOH  
} d a9 *>+[  
} do_; 8^T$6A[b  
5~QB.m,>  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? R?I3xb  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 7]bq s"t  
最后来说说怎么处理break和continue x #g,l2_!  
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。 !^\/ 1^  
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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