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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda GPudaF{  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 vX"*4m>b?+  
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, q`a'gJx#y  
1#2 I  
E GS)b  
(gU!=F?#m  
  class filler T/~f~Zz  
  { Bahm]2  
public : |F[+k e  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} k5e;fA/w  
} ; 50wulGJud  
^|(LAjet  
5d^sA;c  
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: 5m 4P\y^a  
=R|HV;9 h  
]|a g  
,PW'#U:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); i)#dWFDTv  
i$#;Kpb`^  
O+]ZyHnB  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 R| , g<  
KYI/  
TDjm2R~9FS  
"m8^zg hL  
二. 战前分析 @n /nH?L  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ~jk|4`I?T  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 tw/dD +  
"|q& ea rc  
#q$HQ&k  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ZJJY8k `  
  /* --------------------------------------------- */ hWLA<wdb  
vector < int *> vp( 10 ); lgy <?LI\  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); !i}w~U<  
/* --------------------------------------------- */ 8/cX]J  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 5Ln,{vsv  
/* --------------------------------------------- */ cwlRQzQ(  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ?e4YGOe.  
  /* --------------------------------------------- */ t%)7t9j  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); #gN&lY:CFn  
/* --------------------------------------------- */ bsli0FJSh'  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); _J#zY- j  
pYEMmZ?L  
|syR6(U}  
.`H5cuF`  
看了之后,我们可以思考一些问题: lrE5^;/s1  
1._1, _2是什么? 8/#A!Ww]  
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。 Pmx -8w  
2._1 = 1是在做什么? I$G['` XX/  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 h7oo7AP  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 JPHL#sKyz  
+3BN}  
J*A,o~U|  
三. 动工 SKN`2hD  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: u c)eil  
[|$h*YK  
{}przrU^c  
&Z@o Q  
template < typename T > RbnVL$c  
class assignment ,[KD,)3y  
  { &6!)jIWJ  
T value;  8dA~\a  
public : #zs~," dRv  
assignment( const T & v) : value(v) {}  K5h  
template < typename T2 > *?vCC+c  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } <n$'voR7]  
} ; (%6P0*  
g$-PR37(  
9.-S(ZO  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 rs[T=CQ  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ~ .g@hS8>  
zC!t;*8a  
M7~2iU<#  
9cF[seE"0  
  class holder ]%H`_8<gc  
  { q54]1TQ  
public : tDcT%D {:  
template < typename T > q<|AZ2Ai  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const tcI*a>  
  { (?c"$|^J  
  return assignment < T > (t); Rhs/3O8k  
} 7n<{tM  
} ; !Ai@$tl[S  
j,eo2HaL  
Zu[su>\  
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: q]-r@yF  
b8UO,fY q  
  static holder _1; #c!lS<z  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Lk8ek}o'  
C&%_a~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); cm+Es6;  
而不用手动写一个函数对象。 CHX#^0m.  
W ac&b  
XpHrt XD  
va@Lz&sAE%  
四. 问题分析 k4J+J.|  
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。 !F$6-0%  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 gwMNYMI  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 SqpaFWr  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。  =:pJ  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 8nV+e~-w  
"!^"[mX4  
五. 问题1:一致性 CA~-rv  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| q<1 ~ vA9  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 R-$!9mnr  
_Fl9>C"u  
struct holder U[MA)41  
  { )ez9"# MH'  
  // 99QU3c<.  
  template < typename T > 3=j"=-=  
T &   operator ()( const T & r) const PJH&  
  { kl:Bfs)b  
  return (T & )r; /U9"wvg  
} f]CXu3w(J  
} ; h:|qC`}  
wmLs/:~  
这样的话assignment也必须相应改动: VI86KJu  
^ Ze=uP  
template < typename Left, typename Right > 4tBYR9|  
class assignment H.MI5O(Q  
  { "chDg(jMZ  
Left l; e9 B064  
Right r; iYy1!\  
public : )SGq[B6@I  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} rx|pOz,:  
template < typename T2 > 4kx N<]  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } a:w#s}bL  
} ; ` Sz}`+E  
G 3ptx! D  
同时,holder的operator=也需要改动: NgPk&niM  
bk[!8- b/a  
template < typename T > NzvXN1_%  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const +I28|*K"  
  { \9T7A&  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); (sZ"iGn%  
} 6'f;-2  
Q=$2c[Uk  
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。 WpvhTX  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 S f# R0SA  
<a3 WKw  
return l(rhs) = r; "w<#^d_6  
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。 M o|2}nf  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: (E1~H0^  
>m\(6x8RE  
template < typename Tp > >A"(KSNL  
class constant_t h<QY5=S F  
  { V0mn4sfs  
  const Tp t; 1'8YkhQ2a  
public : Nh +H9  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 5z)~\;[ -  
template < typename T > }Q+|W=2t  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const JBZ@'8eqi]  
  { F#E3q|Q"BS  
  return t; @=u3ZVD  
} JucY[`|JV  
} ; y@yD5$/  
8&dF  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 <#4h}_xA%  
下面就可以修改holder的operator=了 HZZn'u  
w0unS`\4  
template < typename T > |R:'\+E  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const wMN]~|z>  
  { dPRra{  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); WNc0W>*NE1  
} *LY8D<:zs  
U6s[`H3I{  
同时也要修改assignment的operator() f|(M.U-  
xT2PyI_:  
template < typename T2 > I]q% 2ie  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } K*dCc}:`  
现在代码看起来就很一致了。 d0> zS  
G3v5KmT  
六. 问题2:链式操作 >yDZw!C  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 />>\IR  
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。 _)-o1`*-  
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。 mX|ojZ  
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。 7{Wny&[0  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct dAj$1Ke  
]]yO1x$Kk  
template < typename T > I%Z  
struct result_1 Dvln/SBk  
  { e+K^A q  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; TD_Oo-+\  
} ; Wc 'H  
Etm?'  
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: g9F?z2^  
bg0Wnl  
template < typename T > \l3h0R  
struct   ref m#p'iU*va,  
  { T51 `oZ`  
typedef T & reference; > Nr#O  
} ; _SkLYL!=9  
template < typename T > akQ7K  
struct   ref < T &> }ad|g6i`  
  { ovV'VcUs  
typedef T & reference; RG`1en  
} ; =g|FT  
=tY T8Q;al  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: |Q>IrT  
IE~ |iQ?-  
template < typename T > >LuYHr  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ~Cjn7  
  { a[TMDU;(/4  
  return l(t) = r(t); T[j,UkgGo  
} m l$o5&sN  
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 VQ\1!  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Aiea\j Bv  
Wm5 dk9&x  
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 rVsJ`+L  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Xha..r  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 A5w6]:f2  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Du){rVY^d  
最后的布局是: `9.r`&T6K  
                Add H>@+om  
              /   \ nFs(?Rv*  
            Divide   5 _J[P[(ab  
            /   \ ;A!BVq  
          _1     3 7x a>  
似乎一切都解决了?不。 Q NVa?'0"Y  
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。  8dyg1F  
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。 wlmRe`R  
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: {]|J5Dgfe  
0SPk|kr  
template < typename Right > dcT80sOC  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const */DO ex"y  
Right & rt) const _<2E"PrT   
  { 0qT%!ku&  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ?G&ikxl  
} c[Zje7 @  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 %u5]>]M+  
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。 Om {'1  
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。 dC4'{ n|7  
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。 4xJQ!>6  
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。 >yh2Lri  
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? &iVs0R  
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: >@AB<$ A  
RCLeA=/N@0  
template < class Action > C{wEzM :  
class picker : public Action M& CqSd  
  { \5cpFj5%  
public : }4S6Xe  
picker( const Action & act) : Action(act) {} A. w:h;7  
  // all the operator overloaded 5E_YEBO/  
} ; 2dgd~   
!5?<% *  
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。 *_g$MI  
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: YT8F#t8  
dnuu&Rv  
template < typename Right > ;ovP$ vl>  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const W+1^4::+  
  { H7+,*  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); & "B=/-(  
} Jpo (Wl  
D7qOZlX16  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > kz7(Z'pw  
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。 4I5Y,g{6+  
Ld-_,-n  
template < typename T >   struct picker_maker IdxzE_@  
  { W'TaBuCb  
typedef picker < constant_t < T >   > result; G<;*SYAb  
} ; S>; 5[l 4  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 9 JK Ew  
  { HLHz2-lI  
typedef picker < T > result; x3eZ^8^1}  
} ; f'3$9x  
:T(|&F[(  
下面总的结构就有了: rk)`\=No  
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。 dcWD(-  
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。 y$R_.KbO  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ##4HYQ%E  
至此链式操作完美实现。 t<?,F  
)sQ*Rd@t[8  
-RK- Fu<e  
七. 问题3 uhutg,[  
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。 m<2M4u   
BJo*'US-Q  
template < typename T1, typename T2 > ?5 [=(\/.  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const W'u>#  
  { jOD?|tK&  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ib791  
} _2 osV[e  
5d!-G$ @  
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: yJe>JK~)  
ZWp(GC1NA  
template < typename T1, typename T2 >  qA5r  
struct result_2 t.\dpBq  
  { T37XBg H  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; %BB%pC  
} ; TrR8?-  
_/<x   
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? j^2j& Ta  
这个差事就留给了holder自己。 {+Cy U!O  
    gr-OHeid  
@49S`  
template < int Order > 0Pi:N{x8  
class holder; &~U ]~;@  
template <> N_q|\S>t/  
class holder < 1 > %3''}Y5  
  { P J[`|  
public : 'a.qu9PJ  
template < typename T > K@w{"7}  
  struct result_1 x# 5A(g  
  { >t_6B~x9  
  typedef T & result; F`]2O:[  
} ; _ZkI)o  
template < typename T1, typename T2 > GF=g<H M  
  struct result_2 ZO$%[ftb  
  { jsi!fx2Rm  
  typedef T1 & result; "|KP'<8%  
} ; SGlNKA},A  
template < typename T > qK&d]6H R  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 3>VL}Ui}  
  { CF5`-wj/#  
  return (T & )r; 0>Z_*U~6  
} *% @h(js  
template < typename T1, typename T2 > =+d?x 56  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Vj>8a)"B5a  
  { sZF6h=67D  
  return (T1 & )r1; <0q;NrvUb  
} v0jgki4 t  
} ; Hc(OI|z~  
/%A*aGyIc  
template <> ZbAcO/  
class holder < 2 > [Hh9a;.*}h  
  { x0:m-C  
public : e'b(gD}  
template < typename T > W-zP/]Dh  
  struct result_1 mF^v~  
  { _n>,!vH  
  typedef T & result; AbmAKA@  
} ; EG |A_m85  
template < typename T1, typename T2 > e.V:)7Uc  
  struct result_2 ^eYVWQ'  
  { LTx,cP  
  typedef T2 & result; 0F><P?5  
} ; [87,s.MK  
template < typename T > %;YHt=(1*X  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const NGOfb  
  { K~uq,~  
  return (T & )r; ,',o'2=!  
} = 6\^%  
template < typename T1, typename T2 > )~ h}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const o`N  9!M  
  { I83<r9  
  return (T2 & )r2; 6ar   
} x39<6_?G  
} ; c.F6~IHu7  
j^rIH#V   
9o:Lz5 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> >。 x0w4)Ic5  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: j9+w#G]hV  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 161xAig  
!^Y(^RS@  
return l(i, j) = r(i, j); 6MdiY1Lr!K  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 0T5L_%c  
U H/\  
  return ( int & )i; ,f;}|d:r  
  return ( int & )j; 2Dj%,gaR  
最后执行i = j; :@A9](gI  
可见,参数被正确的选择了。 _8UDT^?8,  
u.Tcg^v  
L.0mk_&  
]G< Vg5  
a]tVd#  
八. 中期总结 Px`!A EFd[  
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: Q9G;V]./  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 xLH)P<^`C  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 CooQ>f  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ^iw'^6~  
Jidwt$1l(  
F,)%?<!I  
j*TYoH1  
__GqQUQ  
VUR|OV%  
九. 简化 |02gupqqi  
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。 i|*)I:SHU  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ocS5SB]8  
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: \<TXS)w]  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 G..aiA  
  +-*/&|^等 @eIJ]p  
2. 返回引用。 r/6o \-  
  =,各种复合赋值等 _#8RSr8'y  
3. 返回固定类型。 Ur=(.%@  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) R)ITy!z  
4. 原样返回。 b-Q>({=i  
  operator, +8Ymw:D7a  
5. 返回解引用的类型。 d8=x0~7  
  operator*(单目) 8::$AQL3  
6. 返回地址。 ?[Q3q4  
  operator&(单目) (tw)nF  
7. 下表访问返回类型。 &/]Fc{]^$f  
  operator[] )6,=f.%  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 .I0qGg  
  operator<<和operator>> Jk=I^%~  
<oA7'|Bu<  
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。 2OR{[L*  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: b:]V`uF?  
T\j{Bi5 \J  
template < typename Left > 8jo p_PG'  
struct value_return 90*5 5\>{  
  { `gf0l /d  
template < typename T > D}8[bWF  
  struct result_1 8MzVOF{"  
  { )@Yf]qx+Y<  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; mtmjZP(w   
} ; Y^}Z>  
3L}!RB  
template < typename T1, typename T2 > `q*M4,  
  struct result_2 W~9tKT4  
  { qjdMqoOCjl  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; v~V!ayn)wQ  
} ; [)zP6\I  
} ; A5R<p+t6  
xQXXC|T  
8hJ%JEzga  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait RA'M8:$  
$jI3VB  
下面我们来剥离functor中的operator() cir$voL  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 5aZ2j26  
Xi,CV[L\  
return l(t) op r(t) ^c4@(]v'G  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) :^WKT  
return op l(t) *><F'   
return op l(t1, t2) ~8P!XAU56%  
return l(t) op z(Pe,zES  
return l(t1, t2) op y8!4q  
return l(t)[r(t)] p,>5\Zre~  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] L`p4->C9A  
D rHV G  
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: *%fi/bimG  
单目: return f(l(t), r(t)); v>Yb/{A  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); <[\`qX  
双目: return f(l(t)); v|%Z+w  
return f(l(t1, t2)); '~[d=fwH  
下面就是f的实现,以operator/为例 kG@@ot" n  
*|>d  
struct meta_divide dDGgvi|[Mz  
  { EwC{R`  
template < typename T1, typename T2 > 33ef/MElD$  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) eWtZ]kB  
  { -vR5BMy=  
  return t1 / t2; '\ey<}?5V  
} A1D^a,  
} ; 9m<jcxla$  
PHXZ=A+  
这个工作可以让宏来做: &cHV7  
o9%)D<4M  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ bM!_e3ik;  
template < typename T1, typename T2 > \ w2Jf^pR  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; sRx63{  
以后可以直接用 g Vv>9W('  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) SmdjyK1~8  
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 =`:K{loxq  
(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。。。) 1V4s<m>#  
-tHU6s,  
. Z.)t  
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 Mg OR2,cR  
YY)s p%  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > hp* /#D  
class unary_op : public Rettype E.ly#2?  
  { ceM6{N<_U  
    Left l; |_*O'#jx  
public :  TYmP)  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} %Yicg6:  
CBOi`bEf  
template < typename T > L,`Lggq-  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;8*`{F[  
      { G_{&sa  
      return FuncType::execute(l(t)); 6@e+C;j =  
    } 8U>B~9:JO  
L[H5NUG!  
    template < typename T1, typename T2 > KJ=6n%6  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^xHTWg%9  
      { v'qG26  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Co9QW/'i  
    } hMUs" <.  
} ; GCX G/k?w:  
(m.ob+D  
8a="/J  
同样还可以申明一个binary_op XKttZOiGT  
OK6] e3UO  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > #PanfYR  
class binary_op : public Rettype Rhz_t@e  
  { W?aI|U1  
    Left l; RGg(%.  
Right r; n'01Hh`0  
public : oA7;.:3  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} V7[zAq  
LbG_z =A  
template < typename T > J'fQW<T4wU  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jbu8~\"  
      { 8p9bCE>\  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); #u"k~La  
    } j>x-"9N  
a /#PLP  
    template < typename T1, typename T2 > S<u-n8bv  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =p?WBZT|:  
      { 4EZ9hA9+  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); n9A7K$ZD@  
    } bQP{|  
} ; ->O2I?  
/.i.TQ]  
?-^m`  
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 J6%AH?Mt  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 O .Iu6D  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) PSVc+s[Q+V  
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。 `v}%33$hA  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 8J~1-;  
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。。。 L19C<5>  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ^Au _U  
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) [y)`k@  
下面是修改过的unary_op 1Q4}'0U4  
$Y_i4(  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 1jPJw3"3h  
class unary_op {]_r W/  
  { N:tY":Hi  
Left l; X 9%'|(tL  
  ;D s46M-s  
public : |- rI@2`  
,^WJm?R  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} >O?U= OeD  
J?}WQLVP'  
template < typename T > 2@~M4YJf  
  struct result_1 Z]WnG'3N  
  { !]fQ+*X0g  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; q7Dw _<  
} ; o{EC&-  
iMFgmM|  
template < typename T1, typename T2 > E%v?t1>/  
  struct result_2 E}_[QEY;Y  
  { 6,LubZFD  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; wm")[!h)v  
} ; (_*5oj -  
X*Dj[TD]  
template < typename T1, typename T2 > W4U@%b do  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const UybW26C;aU  
  { _uKZMl  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); dT$M y`>  
} f1)x5N  
*B\H-lp?  
template < typename T > Vc%R$E%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const qc!MG_{Y  
  { v-Fg +  
  return OpClass::execute(lt(t)); ;w-qHha  
} {W~q z^>u4  
;)I'WQ]Q  
} ; NeBsv= [-  
jhX[fT1m  
@81Vc<dJ  
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 >'xGp7}y  
好啦,现在才真正完美了。 p=B>~CH  
现在在picker里面就可以这么添加了: u#A<hq;  
-0Tnh;&=  
template < typename Right > M- 2Tz[  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ls`,EFF  
  { +|{RE.DL  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); #E+gXan  
} ;k86"W  
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。 za9)Q=6FD  
)VK }m9Ae  
W$o2 7f  
NU\ 5{N<  
#9 fWAF  
十. bind |R@~-Ht  
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。 ~h=X8-D  
先来分析一下一段例子 ',4x$qe  
tpEI(9>  
5P+t^\  
int foo( int x, int y) { return x - y;} :@xm-.D  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 -;XKcS7Ue  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 pdb1GDl0q  
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。 CGP3qHrXt  
我们来写个简单的。 Bo+DJizu  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: a7/-wk  
对于函数对象类的版本: \WrFqm#  
C"qU-&*v  
template < typename Func > <{:  
struct functor_trait 8dOo Q  
  { =GBI0&U  
typedef typename Func::result_type result_type; z6~ H:k1G%  
} ; XJ+6FT/qss  
对于无参数函数的版本: %77p5ctW  
.E~(h*NW  
template < typename Ret > d ~_`M0+  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ;t> Z+O%  
  { $BDBN_p  
typedef Ret result_type; H{c?lT  
} ; Tv]<SI<B[  
对于单参数函数的版本: 7"*|2Xq  
\mN[gT}LHm  
template < typename Ret, typename V1 > y3;q_4.  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 5Wj; [2 )  
  { %T=A{<[`  
typedef Ret result_type; zT* .jv  
} ; +wk`;0sA  
对于双参数函数的版本: N_Af3R1_  
^, i>'T  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Na,_  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ` C+HE$B  
  { ixh47M  
typedef Ret result_type; O0*e)i8  
} ; l0Ti Z  
等等。。。  `}no9$l~  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy b~C$R[S  
rspayO<]3  
template < typename Func > ]AS"z<  
struct func_return /Go K}W}  
  { Uo_tUp_Q  
template < typename T > ]Lqt( c  
  struct result_1 p'?w2YN/  
  { 8{Fm[ %"  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; >Dg#9  
} ; =`C4qC _  
DV]7.Bm  
template < typename T1, typename T2 > A?"h@-~2  
  struct result_2 UU}7U]9u  
  { .`Zf}[5[  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; <;t)6:N\  
} ; I#FF*@oeM  
} ; td-3h,\\  
? {F{;r  
6vf\R*D|A  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 *NSlo^R-[  
pY^9l3y^  
template < typename Func, typename aPicker > l t]B#, '  
class binder_1 F X1ZG!  
  { f|aDTWF  
Func fn; VzRx%j/i  
aPicker pk; j%*7feSNC  
public : D;F{1[s(  
fd8#Ng"1  
template < typename T > %xyX8c{sP  
  struct result_1 jB^OP1  
  { "] -],K  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 3rf#Q }"  
} ; 88a<{5 :z  
W)SjQp6  
template < typename T1, typename T2 > mf|pNiQ,  
  struct result_2 -05U%l1e  
  { TL)O-  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ?Zyok]s  
} ; gw3NS8 A+  
Yi rC*  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} eE/%6g  
DcV<y-`'1  
template < typename T > HrqF![_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]Bb7(JX  
  { 3On JWuVfZ  
  return fn(pk(t)); q:HoKJv4  
} Ew^ @Aq  
template < typename T1, typename T2 > dNV v4{S  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const dTD5(}+J  
  { qq+MBW*  
  return fn(pk(t1, t2)); i&@,5/'-_O  
} ^ZQCIS-R  
} ; ? Ekq6uz\)  
RyRqH:p)3  
~'  =lou  
一目了然不是么? voRfjsS~  
最后实现bind ":d*dl  
jgvh[@uB?  
:?r*p>0$  
template < typename Func, typename aPicker > (@ea|Fd#4  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) g^o_\ hp  
  { `.k5v7!o  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); o|2 87S|$  
} 5&4F,v[zp  
yCM{M  
2个以上参数的bind可以同理实现。 <~%t$:  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 zw:/!MS  
\kwe51MQ  
十一. phoenix +|nsu4t,<  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: +X!+'>  
{>.>7{7  
for_each(v.begin(), v.end(), S+*cbA{J|  
( ;x>;jS.t  
do_ ~! Lw1]&  
[ .w FU:y4r  
  cout << _1 <<   " , " )Ul&1UYA  
] ye r> x  
.while_( -- _1), .g-3e"@  
cout << var( " \n " ) {u]CHN`%Z  
) j3 P RAe  
); Rx. rj~  
WX*cICb5  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: mvf _@2^  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor hrlCKL&  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 O~Uw&Bq  
那么我们就照着这个思路来实现吧: c57bf  
S_!R^^ySG9  
s}b*5@8|tA  
template < typename Cond, typename Actor > G(i\'#5+  
class do_while l Z~+u  
  { t61'LCEis  
Cond cd; @c"yAy^t  
Actor act; iH _"W+dq  
public : *7vue"I*Z  
template < typename T > ^X;JT=r  
  struct result_1 U3q5^{0d/  
  { byj[u!{  
  typedef int result_type; z`9l<Q/  
} ; {dZ8;Fy4  
9XN~Ln@}  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} aT/KT,!  
 ,(hY%M&\  
template < typename T > KS>Fl->  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2wOy}:  
  { I;iR(Hf)?q  
  do lWl-@ *'  
    { ?HxS)Pqq  
  act(t); [xS5z1;  
  } JE%i-UVH+;  
  while (cd(t)); l_sg)Vr/b  
  return   0 ; v=bv@c  
} ZmO' IT=Ye  
} ; Hrv),Ce  
wL|7mMM,  
hd=j56P5P  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). = P8~n2V  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 &.*T\3UO  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 <\xQ7|e  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 @{de$ ODu  
下面就是产生这个functor的类: lvig>0:M  
G\IocZ3Gz  
EreAn  
template < typename Actor > iDvpXn  
class do_while_actor h&'J+b  
  { |=OpzCs  
Actor act; b2%blQgo  
public : /op/g]O}  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} RQJ9MG w  
.hnF]_QQ  
template < typename Cond > .kzms  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 9w$7VW;  
} ; Ty iU1,oO  
[EcV\.  
4}PeP^pj  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 6A@Lj*:2m  
最后,是那个do_ VG#$fRrZ  
:EaiM J_=  
{C,  #rj  
class do_while_invoker nR#a)et  
  { OUKj@~T  
public : E- [:. &  
template < typename Actor > i!ds{`d  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const z'v9j_\  
  { pJ$(ozV  
  return do_while_actor < Actor > (act); jS}'cm-  
} aliQ6_  
} do_; \c'%4Ao  
0I6499FQ  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? _fe0,  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 CYMM*4#  
最后来说说怎么处理break和continue I[a%a!QO  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 [j1^$n 8V  
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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