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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda (nYGN$qC9  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 :'[ha$  
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, V?-2FK]  
g!)*CP#;  
5,\|XQA5!  
E 5mYFVK  
  class filler ( efxw  
  { 6y"T;.FAo  
public : [+!+Yn6:  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} U8</aQLGF  
} ; !FvL2L  
v+( P4f S  
i?|u$[^=+  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: m @)Ya*=<  
ij.NSyk9  
Z2-"NB  
aY DM)b}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); #eF k  
#T8PgmR  
`3z6y& dmx  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ]?NiY:v  
tg9{(_ t/W  
Zq:c2/\c}  
lg{M\ +  
二. 战前分析 u)%/df qzZ  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 L D%SLJ:  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 Pj5:=d8z(  
IBW-[lr7  
`trcYmR=k  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 6LqF*$+$`  
  /* --------------------------------------------- */ Hr \vu`p$  
vector < int *> vp( 10 ); kPO+M~+n  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); w8#ji 1gX  
/* --------------------------------------------- */ i8#:y`ai  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); n1b^o~agwC  
/* --------------------------------------------- */ Ql,WKoj*  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); <@y(ikp>  
  /* --------------------------------------------- */ `X B$t?xi  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); /4upw`35]  
/* --------------------------------------------- */ c@KNyBy2  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); >GmO8dK  
&4*f28 s  
<y#@v  G  
N37CAbw0  
看了之后,我们可以思考一些问题: U? ;Q\=>  
1._1, _2是什么? #E#@6ZomT  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 (^]3l%Ed  
2._1 = 1是在做什么? ^,J>=>,1\  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 y!|4]/G]?t  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 2Tv W 6  
ET%F+  
R''2o_F6  
三. 动工 )r(e\_n  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: (@=h(u.  
%UG|R:  
8k_hX^  
Un&rP70  
template < typename T > DW)X3A(^  
class assignment o<5+v^mt#  
  { 'L^M"f^I  
T value; &M=15 uCK  
public : 'vKae  
assignment( const T & v) : value(v) {} PeSTUR&  
template < typename T2 > {5+ 39=(  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } (R9"0WeF  
} ; 2<d'!cm  
nk;+L  
j|b$b,rF\  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 \)2'+R  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Z}3;Ych  
Eks<O  
=!/T4Oo  
$MM[`^~  
  class holder N5tFEV'G  
  { ]jR-<l8I-  
public : L\"eE'A  
template < typename T > {#&D=7LP  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const JtF)jRB0,  
  { { 3 "jn  
  return assignment < T > (t); i;:}{G<  
} &7Xsn^opku  
} ; ${97G#  
C%/@U[;  
V3/OKI\o  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 7}(YCZny5  
=r&i`L{]  
  static holder _1; X3y28 %R   
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 |_a^+!P  
_Ecs{'k  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ~W3t(\B'  
而不用手动写一个函数对象。 I,r0K]  
.fK~IKA  
"po;[ Ia2  
c#@L~<  
四. 问题分析 \t? ;p-+ta  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 !HXyvyDN  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 -1ci.4F&  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 IcNZUZGE  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 _&]Gw, ~/i  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 f3<253 1/}  
dx.Jv/Mb  
五. 问题1:一致性 %mOQIXr1s  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| aED73:b  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Z'd]oNF  
%d /]8uO  
struct holder EV;"]lC9  
  { {9~3y2:  
  // Ctk1\quz  
  template < typename T > 4UN|`'c  
T &   operator ()( const T & r) const M1*x47bN  
  { P|a|4Bb+fW  
  return (T & )r; d-I=xpB  
} ifmX<'(9A  
} ; *#GX~3A  
H8E#r*"-m  
这样的话assignment也必须相应改动: _OK!/T*FBt  
m5W':vM  
template < typename Left, typename Right > %B\VY+  
class assignment W>[TFdH?  
  { >=3oe.$)  
Left l; w; :{  
Right r; }G"bD8+  
public : A'*#UYn(  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} #6#%y~N  
template < typename T2 > 2=| Ks]<P  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Jb)xzUhES  
} ; FWLLbL5t  
oYWHO<b  
同时,holder的operator=也需要改动: U:|:Y=O?Q  
? O9|  
template < typename T > LVy (O9g  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 6g)CpZU  
  { 8w~X4A,  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Z[kVVE9b?  
} Krr51` hZH  
c Hnd gUW]  
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。 <JW %h :\t  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 7&Ie3[Rm_3  
-r[O_[g w  
return l(rhs) = r; |#B)`r8  
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。 $7p0<<Nck  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: {k']nI.>  
(Y"./BDY  
template < typename Tp > P R_| 8H|  
class constant_t v5W-f0Jo  
  { j% '~l#nw  
  const Tp t; "_\77cqpTh  
public : 9CZ EP0i7  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} i~m;Ah,#  
template < typename T > &B$%|~Y5  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const d 0:;IUG  
  { 0aYoc-( A  
  return t; e )]  
} WKq{g+a  
} ; :=K+~?  
:T#f&|Gg;  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Mp@dts/|  
下面就可以修改holder的operator=了 =3GgfU5k  
L; <Pod  
template < typename T > IkQ,#Bsb[  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const bFJ>+ {#  
  { 9Wdx"g52_D  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); r$,Xv+}  
} U bh)}G,Mg  
)OFf nKh  
同时也要修改assignment的operator() fD2 N}  
Na+3aM%%  
template < typename T2 > Qgq VbJP"  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } |sAl k,8s  
现在代码看起来就很一致了。 !@FzP@  
QPB ^%8  
六. 问题2:链式操作 V:lKF')  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 3.Jk-:u %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。 nMBF/75  
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。 AzSmfEaU0  
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。 tjcsT>  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 4^ZbT  
+_ $!9m  
template < typename T > -s 7a\H{~  
struct result_1 I@(3~ Ab  
  { w`F'loUEt  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; w[u>*I  
} ; 5#dJga/88  
)1!0'j99.  
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: ZU l-&P_X  
ye4GHAm,p  
template < typename T > [u^~ND'  
struct   ref c + aTO"  
  { $IJ"fs  
typedef T & reference; v `;Hd8  
} ; yxi*4R  
template < typename T > {^R>H|~  
struct   ref < T &> h~ehZJys  
  { ,be$ ~7qS  
typedef T & reference; aoGns46Y  
} ; <}}u'5;^?x  
H2yPVJ\Y)"  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: C-^8;xd  
r(g# 3i4Q  
template < typename T > N^'(`"J s  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const xN!In-v[j;  
  { Xj<xen(  
  return l(t) = r(t); 4@M`BH`  
} K#R|GEwr  
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。 I.U=%{.  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ~pwk[Q!  
QvlV jDIy  
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 yL23 Nqe  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: j/1 f|x  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Z5@E|O&  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 mJsU7bD`  
最后的布局是: 12l1u[TlS  
                Add !HF<fn  
              /   \ 8k^1:gt^  
            Divide   5 ~bgM*4GW  
            /   \ 6|1*gl1_LD  
          _1     3 4p>,  
似乎一切都解决了?不。 Tzfk_h3hE  
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。 H?;@r1ZAn  
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。 u0%bv\$m  
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: 9T<k|b[6  
"71Y{WQ   
template < typename Right > +9.GNu  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 5m?9O7Pg  
Right & rt) const Q5*"t*L!N  
  {  ">q?(i\  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); P&*e\"{  
} 'wo}1^V  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释  X*`b}^T  
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。 6Z;D`X,5  
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。 "||' -(0  
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。 >j&k:  
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。 Mz;KXP  
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? *~d<]U5h  
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: m>!aI?g  
b:$q5  
template < class Action > UGP&&A#T-  
class picker : public Action it->)?"(6  
  { ]G,BSttD  
public : ozl>Au  
picker( const Action & act) : Action(act) {}  K"Gea`I  
  // all the operator overloaded a#&\65D  
} ; 4Dasj8GsV  
pJ/{X=y  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 +ux`}L(  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 1/A|$t[  
5qkyi]/U8  
template < typename Right > ',I$`h  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const vQ >8>V  
  { Lv *USN  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); SGpe\P]k  
} [>lQi X  
&H2j3De  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ?&POVf>  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 22`e7  
f+2mX"Z[F  
template < typename T >   struct picker_maker DK|/|C}6  
  { G#6O'G N  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 8Y;2.Z`Rz  
} ; 9!6u Yf+  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > |wuN`;gc"  
  { <4N E)!#  
typedef picker < T > result; Q;kl-upn~8  
} ; +[pJr-k  
(i-L:  
下面总的结构就有了: Iv?1XI=  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ix 5\Y  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ZpZoOdjslV  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 1czU$!MV  
至此链式操作完美实现。 sAjN<P  
LftzW{>gI"  
jIWX6  
七. 问题3 y 48zsm{  
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。 /Ur]U w  
Rj-4K@a8#N  
template < typename T1, typename T2 > \M~uNWv|  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const B XO,  
  { |lh&l<=(f  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ULxgvq  
} l;h5Y<A%?  
*7),v+ET  
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: Hh%|}*f_,  
'i 8`LPQ  
template < typename T1, typename T2 > pMkM@OH  
struct result_2 +l<;?yk:;  
  { |C7=$DgwY  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; % xBQX  
} ; }1NNXxQ  
;s5JYR  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? I3YSW  
这个差事就留给了holder自己。 ,N8SP 'R  
    :*J!  
c\rP"y|S};  
template < int Order > rC6EgWt<V  
class holder; wLo<gA6;  
template <> IC-W[~  
class holder < 1 > BuS[(  
  { kM3#[#6$!  
public : Jv~^hN2  
template < typename T > s_U--y.2r(  
  struct result_1 %\!@$]3q  
  { o1[[!~8e  
  typedef T & result; ![m6$G{y  
} ; ilQt`-O!  
template < typename T1, typename T2 > //yz$d>JN  
  struct result_2 COA>y?  
  { 8/-hODoT_  
  typedef T1 & result; >&Vz/0  
} ; Y7 e1%,$v  
template < typename T > _]us1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const (_fovV=  
  { 8 LsJ}c  
  return (T & )r; ,6x>gcR  
} RF'&.RtVa  
template < typename T1, typename T2 > ~P"o_b6,k  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const A#]78lR  
  { Xkf|^-n  
  return (T1 & )r1; [vxHsY3z  
} ubl)$jZ:Q  
} ; _Pn 1n  
(ZQ?1Qxo  
template <> 24 RD  
class holder < 2 > 5]2 p>%G  
  { Gl9 ,!"A  
public : I~,bZA  
template < typename T > _BG7 JvI  
  struct result_1 ~zQxfl/  
  { xU |8.,@  
  typedef T & result; E*QLw* H  
} ; ;+lsNf  
template < typename T1, typename T2 > VBK|*Tl  
  struct result_2 yER  
  { U=[isi+7  
  typedef T2 & result; lO HW9Z  
} ; Y9B"yV  
template < typename T > 5)ooE   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const a&B@F]+  
  { '>t'U?7w<  
  return (T & )r; b T** y?2  
} cpphnGj5  
template < typename T1, typename T2 > C9eisUM  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ]aYuBoj  
  { 2h1P!4W85  
  return (T2 & )r2; YAd%d|Q  
} {N@Pk[!  
} ; 8I0G%hD  
/?*ut&hwv  
@su!9]o  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 l$m}aQ%h  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: </W"e!?X  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: @%r "7%tq>  
n_*.i1\'w  
return l(i, j) = r(i, j); rGay~\  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ]2MX7  
5i%\m  
  return ( int & )i;  Au*1-  
  return ( int & )j; c~!ETwpHQ  
最后执行i = j; =D)ADZ\<r  
可见,参数被正确的选择了。 r"dR}S.Uf  
*TPWLR ^  
Y /l~R7  
GF*uDJ Kp  
9rT"_d#  
八. 中期总结 A| y U'k  
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: #{J+BWP\o  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 C2 yJ Xi`$  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ^,` L!3  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 'a"Uw"/p[  
uYijzHQyD  
N3w y][bo  
hz5t/E  
Q<(aU{  
SZvC4lOn#  
九. 简化 GZm=>!T  
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。 D H:9iX'  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 gwFW+*h  
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: 6xu%M&ht  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 OXbC\^qo@  
  +-*/&|^等 *?+2%zP  
2. 返回引用。 N:,V{Pw  
  =,各种复合赋值等 im F,8'  
3. 返回固定类型。 6rlvSdB  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ]hZk #rp}  
4. 原样返回。 GK#D R/OM  
  operator, D[{"]=-  
5. 返回解引用的类型。 VREDVLQT  
  operator*(单目) A>\3FeU>UC  
6. 返回地址。 " +hUt  
  operator&(单目) upFe{M@  
7. 下表访问返回类型。 AnpO?+\HF  
  operator[] )))AxgM  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 /f hS#+V*  
  operator<<和operator>> W >|'4y)  
Y@+9Ukd/  
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。 W9{y1,G9  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ajX] ui  
EF;B)y=  
template < typename Left > .ZM0cwF  
struct value_return &"Fz)}  
  { IEWl I  
template < typename T > LYTnMrM  
  struct result_1 }TDq7-(g  
  { _B\87e  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; U\>k>|Jr{  
} ; ".?y!VY  
\U'*B}Sz  
template < typename T1, typename T2 > u(JuU/U  
  struct result_2 o%K1!'  
  { pE$*[IvQ'  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; y8]vl;88yY  
} ; CS0q#?  
} ; 5'_:>0}  
kqGydGh*"  
u3sr"w&  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait M`xI N~  
4thPR}DH}  
下面我们来剥离functor中的operator() J~ wu*x  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ozA%u,\7k  
&09G9GsnQ  
return l(t) op r(t) 7>-99o^W  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) l s%'\}  
return op l(t) 6L2Wv5C  
return op l(t1, t2) A[f `xE  
return l(t) op E cd~H+  
return l(t1, t2) op rK4 pYo  
return l(t)[r(t)] ?S.LGc  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] U[:Js@uH_  
Kc+9n%sp  
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: 5"D\n B%  
单目: return f(l(t), r(t)); Ah zV?6e  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); f?"909&  
双目: return f(l(t)); fLV@~T|  
return f(l(t1, t2)); ][~rk?YY  
下面就是f的实现,以operator/为例 1h`#H:  
 5e2yJ R  
struct meta_divide .L ^F4  
  { Hq,znRz~`  
template < typename T1, typename T2 > ;9qwB  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) !0cb f&^:  
  { .C1g Dry]  
  return t1 / t2; CC]q\%y-_  
} !@> :k3DC&  
} ; 1119YeL  
WctGhGH  
这个工作可以让宏来做: ;!EEzR.  
oM,UQ!x <  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ *k0;R[IAV  
template < typename T1, typename T2 > \ aI\]R:f,  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; bLUyZ3m!  
以后可以直接用 <O{G&  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 6lwWFR+k  
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 VGOdJ|2]Wr  
(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。。。) 8,:lw3x1  
Gn<e&|4>i}  
H)K.2Q  
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 oB+@05m8  
]Y f8  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > mQ\oR|  
class unary_op : public Rettype M*F`s& vM  
  { ' &Nv|v\V  
    Left l; $ccCI \  
public : i^ eDM.#X  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ~Yg+bwh  
R I]x=  
template < typename T > $EZr@n  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h5[.G!  
      { ; $UB@)7%  
      return FuncType::execute(l(t)); x^ sTGd  
    } lsVg'k/Z!  
q{7+N1 "  
    template < typename T1, typename T2 > 5_SxX@fW %  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +b{tk=Q:  
      { &9xcP.3  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); [8[`V)b  
    } fjS#  
} ; kFi=^#J{  
8+~'T|  
;5}"2hU>  
同样还可以申明一个binary_op r4 ;nkx  
Chtls;Ph[  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ET|4a(x  
class binary_op : public Rettype T7*p! 0  
  { JwUz4  
    Left l; #F+b^WTR  
Right r; !3o]mBH8  
public : Y+3r{OI  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} wodff_l  
9RY}m7  
template < typename T > `_M&zN  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const kk aS&r>  
      { lI+KT_|L  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Y IVN;:B.  
    } Ce PI{`&,  
Mey=%Fv  
    template < typename T1, typename T2 > ~93+Oxg  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6Ou[t6  
      { M_\)<a(8  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Xyw;Nh!!d  
    } BR0P :h  
} ; lAx8m't}6  
TzsNhrU{  
k7bfgb {  
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 \eS-wO7%  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 _({K6adb  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 0EUC8Ni  
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。 0,m@BsK  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! AkBEE  
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。。。 m# I  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 G88g@Exk  
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) -}Gk@=$G  
下面是修改过的unary_op ;5=5HYx%  
`wLMJ,@f.  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > =bb)B(  
class unary_op Fx@@.O6  
  { .4,l0Nn`W  
Left l; 3d>xg%?  
  S{)'1J_0  
public : q6V\n:hKV  
q]z%<`.9*  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 9'h4QF+Y  
U9yR~pw  
template < typename T > qF4pTQf  
  struct result_1 4:qM'z  
  { P\.1w>X  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; O%busM$P)/  
} ; 'U4@Sax,  
G+jcR; s  
template < typename T1, typename T2 > yA-UXKT  
  struct result_2 i>AKXJ+  
  { \oAxmvt  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; =/qj vY  
} ; > 0NDlS%Q:  
tfq; KR  
template < typename T1, typename T2 > \ dZD2e4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )R"deb=s  
  { !8OUH6{2  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); YX6[m6L U  
} F$>^pw  
RyN?Sn5)  
template < typename T > t+ O7dZt%r  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const sqk$q pV6  
  { ,2^zX]dgM  
  return OpClass::execute(lt(t)); (ysDs[? \  
} |[ ,|S{  
|%7OI#t^  
} ; gX *i"Y#  
YDo,9  
"(SZ;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 |>AHc_:$$  
好啦,现在才真正完美了。 3']=w@~ O[  
现在在picker里面就可以这么添加了: Lw #vHNf6  
aG/L'weR  
template < typename Right > L9(!L$  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const `1)n2<B  
  {  Q~AK0W  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); BJ7m3[lz  
} D}:M0EBS  
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。 =[V  
k6W  [//  
{w|KWGk2  
\l9S5%L9  
X |X~|&j  
十. bind 7"Iagrgw  
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。 U4$CkTe2Y  
先来分析一下一段例子 ' CO3b,  
Mny mV;y"  
K=X13As_  
int foo( int x, int y) { return x - y;} (3M7RpsL@  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 &nEQ `3~F  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ITu5Y"x  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 Um\_G@  
我们来写个简单的。 ~J,e^$u  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: #-Nc1+gu   
对于函数对象类的版本: $+.!(Js"K  
Ik74%x7G`  
template < typename Func > jFMf=u&U  
struct functor_trait p6e9mSs  
  { WF0[/Y  
typedef typename Func::result_type result_type; @G;\gJT*  
} ; "vG~2J  
对于无参数函数的版本: -v7O*xm"  
i VIpe  
template < typename Ret > F/I`EV  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ^-i<TJ  
  { `;fk,\8t%  
typedef Ret result_type; *yxn*B_xZ  
} ; El)WjcmH  
对于单参数函数的版本: ^6U0n!nU  
G`" 9/FI7  
template < typename Ret, typename V1 > R7xEE7p  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > J|A:C[7 2  
  { 4BgrG[l)  
typedef Ret result_type; zU$S#4/C  
} ; 0ynvn9@t  
对于双参数函数的版本: ,S7 g=(27(  
KDzTe9  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > YZH &KGY  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > D-IXO @x  
  { 0cBk/x^s  
typedef Ret result_type; X}s}E ;v9  
} ; Y +9OP  
等等。。。 j\S}TaH0e  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy };=44E'7  
z1u1%FwOfM  
template < typename Func > n!K<g.tjW  
struct func_return {v>orP?  
  { D7"RZF\)  
template < typename T > wpLC,  
  struct result_1 )m7 Yo  
  { U1wsCH3+n  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; *3>$ f.QU  
} ; Z-D4~?Tv  
BRg(h3 ED  
template < typename T1, typename T2 > ^cy.iolt  
  struct result_2 'U" ub2j  
  { T@ecWRro  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; uqg#(ADy?R  
} ; Px<*n '~}  
} ; zz 1e)W/  
]VU a $$  
[Q=NGHB1/  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 K!MIA  
|tkhsQ-;  
template < typename Func, typename aPicker > *j0kb"#  
class binder_1 v3vQfcxR  
  { ^Q'^9M2)  
Func fn; A=5A8B1  
aPicker pk; jK{)gO  
public : \:/ :S"-  
JNYFu0  
template < typename T > 5#SD$^  
  struct result_1 5|E_ ,d!v  
  { c5t],P  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; >pV|c\  
} ; `zJTVi4  
!VJ5(b  
template < typename T1, typename T2 > 9<ev]XaSl  
  struct result_2 rprtp5Cg  
  { !}gC0dJ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 9Xv>FVG!  
} ; Jt3]'Nr04@  
c88I"5@[bD  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} $O/@bh1@p  
%;Dp~T`0  
template < typename T > 7Q(5Nlfcz  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const '<35XjW  
  { c8'! >#$  
  return fn(pk(t)); )OAd[u<  
} M@n9i@UsO  
template < typename T1, typename T2 > AJ*FQo.U  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const AIR\>.~"i*  
  { l$_Yl&!q$  
  return fn(pk(t1, t2));  3O:gZRxK  
} N!fTt,  
} ; 1qw*mV;W)_  
]i3 1@O  
3',|HA /x  
一目了然不是么? $RYsqX\v  
最后实现bind CqRG !J  
BN?OvQ  
?>_[hZ  
template < typename Func, typename aPicker > WzC_M>_  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) IfH*saN7  
  { |G5Me  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); %b H1We  
} KKz{a{ePY%  
j5,vSh~q;'  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ItZqLUJ m  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 Fnnk }I}  
1%?J l~M  
十一. phoenix pD+_ K  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: a/Cd;T2  
.7ZV: m  
for_each(v.begin(), v.end(), ,,Dwb\B}  
( 3}@!TI  
do_ S9$*w!W  
[ X0,?~i6Q  
  cout << _1 <<   " , " 1Fado$# 7  
] n6PXPc  
.while_( -- _1), Qg\OJmv  
cout << var( " \n " ) JY+ N+c\  
) <23oyMR0  
); &gn^i!%Z)  
~f[AEE~,s+  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 1Qi5t?{  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ;_.%S*W\  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 h|_E>6d)  
那么我们就照着这个思路来实现吧: R).?lnS  
Jv*(DFt!v  
?]`kc  
template < typename Cond, typename Actor > !);kjXQS?  
class do_while ]vJ] i <|b  
  { Q)\~=/L b  
Cond cd; y^o*wz:D*  
Actor act; bIR AwktD  
public : Q1fJ`A=  
template < typename T > q F \a]e  
  struct result_1 7j&iHL  
  { 1N#KVvK  
  typedef int result_type; H5f>Q0jq  
} ; +Mb;;hb  
uY,(3x  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} TNA?fm  
o<*H!oyP\  
template < typename T > m"{D}(TA  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const CH6^;.  
  { fa7I6 i  
  do Pd99vq/  
    { w&eX)!  
  act(t); 8y-Sd\0g  
  } +mReWf:o  
  while (cd(t)); 'WEypz  
  return   0 ; ;+%(@C51GE  
} zCvt"!}RRa  
} ; s3+^q  
.^<4]  
zj ;'0Zu  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Y<'T;@  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 6!|-,t><  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 2]Nc@wX`p  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 `u%`N j  
下面就是产生这个functor的类: c~B[ <.Qj  
<1H bjR w  
Sga/i?!  
template < typename Actor > S\"/=|\  
class do_while_actor > .L\>  
  { 1 m)WM,L  
Actor act; gpBpG  
public : ^-, aB  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} UN7>c0B  
"r6DZi(^K  
template < typename Cond > wI!>IV(5  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ?U~9d"2=  
} ; <P)vx  
K,7IBv,B[  
/8\gT(@  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 1epj/bB&  
最后,是那个do_ 9?xMsu-H  
;aJBx  
S&y(A0M  
class do_while_invoker iw!kV  
  { ~_SoP  
public : H"_ZqEg  
template < typename Actor > :zXkQQD8`  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const i%m]<yElm  
  { 1l$c*STK  
  return do_while_actor < Actor > (act); ;++CMTza]  
} xXpeo_y'  
} do_; {&_1/  
,/O,j SRk  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? czMThm  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ou;E@`h;x  
最后来说说怎么处理break和continue lkNaSz[  
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。 mM| 313  
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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