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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Yc`PK =!l  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 bbG!Fg=qQ?  
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, VJbn/5+P  
Ue&I]/?;$  
os[i  
cv7.=*Kb;  
  class filler rD!UP1Nb  
  { _m@+d>f_  
public : ALi3JU  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} &Db'}Y?x]  
} ; yD yMI  
t~V?p'a0ys  
u`gY/]y!  
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: Uqd2{fji=#  
~Q2,~9Dkc  
h[& \ OD,P  
cnL@j_mb  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); g0M/Sv  
WNp-V02l  
i Qa=4'9;  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ;mauA#vd  
c :u2a/Q?  
1Q!^%{Y;  
2>F `H7W  
二. 战前分析 #9/S2m2\YG  
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。 #gSIa6z1W  
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 9xRor<  
{1}p+dEK  
= KJ_LE~)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); |bX{MF  
  /* --------------------------------------------- */ F3=iyiz6  
vector < int *> vp( 10 ); ? oQ_qleuo  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Y;1J` oT  
/* --------------------------------------------- */ nV_[40KP_  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ^$;5ZkQy  
/* --------------------------------------------- */ !=p^@N7  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); .B_a3K4'{^  
  /* --------------------------------------------- */ YPmgR]=6  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); (i@B+c  
/* --------------------------------------------- */ ?UBhM,;XK  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); &d6  
+"3K)9H  
%Hpz^<`  
W~?mr! `  
看了之后,我们可以思考一些问题: K {__rO  
1._1, _2是什么? +8 }p-<a  
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。 (;2]`D [x  
2._1 = 1是在做什么? +`+r\*C5  
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。 87OX:6  
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。 `y*o -St3  
ZJ'FZ8Sx  
_8s1Wh G  
三. 动工 $@eFSA5k,7  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ^2eH0O!  
OcZ8:`=%  
K)nn;j=  
^cI 0 d,3=  
template < typename T > F(;95TB  
class assignment 8]A`WDO3  
  { b\^9::oY  
T value; i3<ZFR  
public : m:C|R-IL  
assignment( const T & v) : value(v) {} vx4Jk]h+=L  
template < typename T2 > :M\3.7q  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } I7HP~v~  
} ; :eL ja*  
+*Pj,+;W  
5tcJT z  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 &)F# cVB  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment jbs)]fqC;  
OO-b*\QW  
-n]E\"  
_-nIy*',=  
  class holder ?gl[ =N V  
  { 1'YksuYx6f  
public : l3;MjNB^V  
template < typename T > ky{-NrK  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const DtOL=m]s  
  { w<G'gi]  
  return assignment < T > (t); 3vRBK?Q.y  
} t'DYT"3  
} ; rRd8W}B  
"Rq)%o$Z  
{U7A&e0eW  
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: tN&_f==e  
&?#!%Ds  
  static holder _1; z|WDqB%/I  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Nh+ZSV4WJ:  
.>+jtp}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); f}? q  
而不用手动写一个函数对象。 A"no!AN  
JTfG^Nv>K  
U Y')|2y 5  
6dQ]=];  
四. 问题分析 .+2@(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。 cP &XkAQ  
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。 { , zg  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ;&U! g&  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 1`l10fqU  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 WoX,F1o  
~JSa]6:_+  
五. 问题1:一致性 1xt N3{c  
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?| ZY{zFg9  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ^laf!kIP  
4KT-U6zNx  
struct holder UWW_[dJr   
  { hwB>@r2  
  // >TQnCG =  
  template < typename T > &Ez]pKjB  
T &   operator ()( const T & r) const riY[p,  
  { ma7@vD  
  return (T & )r; ;sfk@ec  
} E|5lm  
} ; drEND`,@6|  
Yn1CU  
这样的话assignment也必须相应改动: Fc.1)yh.  
:}}~ $$&  
template < typename Left, typename Right > ~@N0$S  
class assignment sN9 SuQ  
  { .qG*$W2f  
Left l; )1 =|\  
Right r; # vBS7ba  
public : UJ1Ecob  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} _.G p}0a  
template < typename T2 > q+}Er*r  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } BHEZ<K[U   
} ; o7WK"E!pF'  
k=r)kkO)  
同时,holder的operator=也需要改动: Fmux#}Z  
g xf|L>=  
template < typename T > !>gu#Q{\-  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 4KCJ(<p|  
  { Ceco^Mw  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); (b4;c=<[{  
} 4.}J'3 .  
z 8\;XR  
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。 Ss c3uo0  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 2$%E:J+2:$  
@N,I}_9-  
return l(rhs) = r; \`$RY')9|!  
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。 sCw X|  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ( R0>0f@  
O]N 8Q H  
template < typename Tp > )3RbD#?  
class constant_t 9;k!dM  
  { ^lCQHz  
  const Tp t; F^)SQ%xx  
public : PDH00(#;+  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 6m!%X GZ T  
template < typename T >  i%a jL  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ]f~mR_E  
  { qD?-&>dBWi  
  return t; =Zc Vywz;+  
} QwL'5ws{q  
} ; )i{B:w\ ^  
=(U&?1R4  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 >7^i>si  
下面就可以修改holder的operator=了 [r"`r Bw  
~Q/G_^U:  
template < typename T > BO 3%p  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const KW5u.phv  
  { L4C_qb k;:  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); !mtq?LV  
} Rr0@F`"R  
r:*0)UZlD  
同时也要修改assignment的operator() %.3] F2_Q  
IoI ,IX]i)  
template < typename T2 > c _faW  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } "Ooc;xD3<  
现在代码看起来就很一致了。 ,@]rvI6 x  
E8Q Y6gKF  
六. 问题2:链式操作 k yI-nE  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ,F)9{ <r]  
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。 t)hAD_sf  
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。 :Kt'Fm,s?  
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。 95%, 8t  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct aE'nW@YL.  
GDMg.w 4Yk  
template < typename T > %Yi^{ZrM  
struct result_1 pg;y\}  
  { 2|C(|fD4  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; :- Al}7  
} ; j/<z[qr  
f.cQp&&]r  
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: a6&+>\o  
%W [#60  
template < typename T > O3>m,v  
struct   ref TUaW'  
  { "X7;^yY  
typedef T & reference; O5?Gv??@  
} ; fqcFfz6?x  
template < typename T > ]sf1+3  
struct   ref < T &> aHvsgp]  
  { 3.^Tm+ C  
typedef T & reference; ' 3MCb  
} ; +~~&FO2  
m2o)/:  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: |`50Tf\J  
u^!c:RfE?  
template < typename T > 861!p%y5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const [c=T)]E1  
  { n6f  
  return l(t) = r(t); 5sc`L  
} ].C4RH  
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。 jg7 WMH"`  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 e<;^P(g`E  
68k  
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 _,m|gr ,S  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: XA*sBf  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 fEB>3hI  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 _Ka6! 9  
最后的布局是: D'! v9}  
                Add v>&sb3I  
              /   \ _poe{@h!  
            Divide   5 AM ZWPU  
            /   \ 'l| e}eti>  
          _1     3 dmkd.aP4  
似乎一切都解决了?不。 &S8Pnb)d  
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。 zAxscD f'  
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。 E =7m@"0  
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: V>YZ^>oeH  
Ym WVb  
template < typename Right > ;HOOo>%_K  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const %di]1vQ  
Right & rt) const =h<LlI^v  
  { 4CT _MAj  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); !k= ~5)x  
} C25r3bj  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ~fDMzOd  
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。 PU6Sa-fQ2,  
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。 mimJ_=]DC  
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。 0xe!tA  
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。 tL;!!vg#V  
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? 79?%g=#=  
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: )TmqE<[  
!)}3[h0  
template < class Action > Y<vsMf_U  
class picker : public Action }c"1;C&{  
  { jv C.T]<B  
public : .=nx5y z  
picker( const Action & act) : Action(act) {} qXH\e|  
  // all the operator overloaded @vC7j>*4B  
} ; 45u\v2,C3  
%L\buwjy$  
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。 *r&q;ER  
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: },d`<^~  
XU3v#Du  
template < typename Right > .5;Xd?  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const nS53mLU)  
  { *,UD&N_)*6  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); i"h '^6M1  
} Y~</vz+H  
y$]gmg  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 4a&*?=GG  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 "0nT:!BZ  
bvuoo/  
template < typename T >   struct picker_maker @Y~R*^n"}  
  { |9;6Cp  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ,EAf/2C  
} ; /-.i=o]b  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > &@c?5Ie5  
  { vtv^l 3  
typedef picker < T > result; JVoW*uA  
} ; 33{(IzL0  
WCg*TL}  
下面总的结构就有了: %SwN/rna  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 %|3I|'%Y  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 (\Iz(N["G  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 nY#V~^|  
至此链式操作完美实现。 wClX3l>y  
:DxCjv  
hr+,-j  
七. 问题3 x}`]9XQ  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 oPX `/ X#  
^st.bzg+[  
template < typename T1, typename T2 > 3N'fHy  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2f%G`4/p  
  { 6%p$C oR  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ^&AhW m7\  
} FAS+*G Fz  
=9lrPQ]w  
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: 1;\A./FVv  
a^ vXwY  
template < typename T1, typename T2 > b)SU8z!NV&  
struct result_2 8fn7!  
  { #SHmAB  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Xm|Uz`A;  
} ; h"7:&=e  
PJ=N.x f}  
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? N(%%bHi#V  
这个差事就留给了holder自己。 >d`XR"_e  
    hr T_0FZV  
%<g(EKl  
template < int Order > |NbF3 fD  
class holder; "funFvY  
template <> !Od?69W, $  
class holder < 1 > Qg7rkRia  
  { oBA]qI  
public : H O^3v34ZO  
template < typename T > ~{#$`o=  
  struct result_1 P <$)v5f  
  { Wz}8O]#/.  
  typedef T & result; X}Ey6*D:  
} ; ~\4B 1n7  
template < typename T1, typename T2 > ,ZpcvK/S  
  struct result_2 Zy}Qc")Z  
  { D^?jLfW8  
  typedef T1 & result; M  `QYrH  
} ; cB;:}Q08#  
template < typename T > p)t1] <,Of  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const _h% :Tu  
  { $=x1_  
  return (T & )r; !besMZ  
} ;B35E!QJ  
template < typename T1, typename T2 > P9Gjsu #  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const &B^zu+J  
  { yqy5i{Y  
  return (T1 & )r1; YL)epi^  
} ~*3obZ2>2  
} ; 3'd(=hJ45$  
){AtV&{$  
template <> pJ` M5pF  
class holder < 2 > A9*( O)  
  { [j6EzMN  
public : 4Y):d!'b  
template < typename T > vhw"Nl  
  struct result_1 Z~g I)  
  { o -< 5<  
  typedef T & result; 02Ftn&bi  
} ; m=^`u:=  
template < typename T1, typename T2 > dQ6n[$Q@N  
  struct result_2 m;=wQYFr{I  
  { Mp*S+Plp  
  typedef T2 & result; Wc}opp  
} ; DFgr,~  
template < typename T > uHBEpqC%  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ZP@or2No%  
  { Q9(J$_:  
  return (T & )r; Qz T>h  
} $Hx00 ho  
template < typename T1, typename T2 > *%G$[=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const U Hej5-B  
  { y Iab3/#`  
  return (T2 & )r2; 9uXuV$.  
} U>q&p}z0 H  
} ; AN!MFsk  
[DW}z  
3)F9:Tzw1  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 Cm~h\+"  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: \9U4V>p  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: U($sH9,  
?4X8l@fR  
return l(i, j) = r(i, j); :$bp4+3>  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) | HkLl^  
M*DFtp<  
  return ( int & )i; x=+R0ny  
  return ( int & )j; a,o>E4#c  
最后执行i = j; IrAc&Ehul  
可见,参数被正确的选择了。 '}3m('u  
T6X%.tR>`  
45Z"U<I,9  
8+m[ %5lu  
Qfhhceb6#J  
八. 中期总结 U=?hT&w\S  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 64Ot`=A"  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 lpW|GFG  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 h)%}O.ueB  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Wvhg:vup  
}uI(D&?+h  
A),nkw0X  
so* lV  
4$~]t:n  
RwH<JaL:  
九. 简化 |{#=#3X  
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。 T5mdC  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 .YvE  
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: R3MbTg  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 o8!gV/oy  
  +-*/&|^等 QN%w\ JXS  
2. 返回引用。 ?/mkFDN  
  =,各种复合赋值等 V:M$-6jv  
3. 返回固定类型。 'Ii%/ Ob!  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) traJub  
4. 原样返回。 oo{5 :  
  operator, \z}/=Qgc  
5. 返回解引用的类型。 m oQ><>/  
  operator*(单目) :!omog  
6. 返回地址。 ,/.U'{  
  operator&(单目) jTNfGu0x  
7. 下表访问返回类型。 F&{RP>  
  operator[] n@LR?  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 K^V*JH\G  
  operator<<和operator>> {HV$hU+_)Q  
SZOcFmC?  
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。 P!?Je/ Tz]  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: RB5fn+FiZ  
hcQvL>  
template < typename Left > ap;tggi(H  
struct value_return zVLv-U/=d  
  { _":yUa0D  
template < typename T > 'qTMY*  
  struct result_1 j1!P:(  
  { b8V]/  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 2.I'`A  
} ; \V@Hf"=j  
s*R \!L  
template < typename T1, typename T2 > 32_{nLV$[  
  struct result_2 \NYtxGV[Z  
  { P# o/S4  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; !Jo3>!,j  
} ; dzY B0vut@  
} ; O*3x'I*a  
yVThbL_YJ  
[\o+I:,}wi  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 1v TncU!  
WZk\mSNV  
下面我们来剥离functor中的operator() q% Eze  
首先operator里面的代码全是下面的形式: |Rr^K5hmD  
&a?&G'?  
return l(t) op r(t) &"dT/5}6  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) KKm0@Y   
return op l(t) CroI,=a&,  
return op l(t1, t2) gf]biE"k  
return l(t) op ({3hX"C@Q  
return l(t1, t2) op "7R"(.~>  
return l(t)[r(t)] 5YJn<XEc  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 1y5]+GU'`  
eSZS`(#!(  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: B;'Dh<J1  
单目: return f(l(t), r(t)); cH>rS\|Y  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); :uZfdu  
双目: return f(l(t)); fH.:#O:  
return f(l(t1, t2)); %K^l]tWa@  
下面就是f的实现,以operator/为例 \Nc/W!r*9  
9I>+Q&   
struct meta_divide Q]_3 #_'  
  { zr9o  
template < typename T1, typename T2 > ,s'78Dc$  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) KWU ~QAc  
  { &Z682b$  
  return t1 / t2; <uP>  
} pv2_A   
} ; . xT8@]  
s)$N&0\  
这个工作可以让宏来做: -Iz&/u*}f  
EAQg4N:D7L  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ nG;wQvc  
template < typename T1, typename T2 > \ LOyL:~$  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; xq:.|{HUk  
以后可以直接用 <dx xXzLT  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ?PNG@OK  
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 !Gu,X'#Ab  
(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。。。) u49zc9  
tE0DST/  
3Oy-\09  
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 8tWOVLquJ  
yp=Hxf  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > -k{n"9a9?  
class unary_op : public Rettype .s 31D%N  
  { CW k#Amt.  
    Left l; .3Nd[+[  
public : )r v5QH`i  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 7<[p1C*B  
o+W5xHe^1  
template < typename T > H{'<v|I  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :.['e`  
      { ^Ye i9bXl  
      return FuncType::execute(l(t)); "}UJ~ j).  
    } #Ag-?k  
ko2Kz k  
    template < typename T1, typename T2 > Ghgx8 ]e  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const uhL+bj+W  
      { H4LZNko  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); JicAz1P1W  
    } hXi^{ntw,  
} ; p<>%9180!F  
<,d.`0:y  
$x5P5^Y  
同样还可以申明一个binary_op n(.y_NEgV!  
]gYnw;W$  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > U0'>(FP~2  
class binary_op : public Rettype U@+ @Mc  
  { uR{HCZ-  
    Left l; u2 a U0k:  
Right r; FR9<$  
public : X l#P@60  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} TEl :;4  
>TUs~  
template < typename T > c 6sGjZdR  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [-!   
      { I_@\O!<y}  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); }}XYV eI  
    } e Ll+F%@  
|ofegO}W7  
    template < typename T1, typename T2 > +MPM^m  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ed9ynJ~)X  
      { N2uxiXpQZ=  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); {dJC3/ Rf  
    } 6> v`6  
} ; 7''l\3mIn  
kH1hsDe|&y  
mD-qJ6AM  
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 iph>"b$D  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 _f$8{&`k  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 5Jq~EB{"  
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。 24"Trg\WK[  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! O[f*!  
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。。。 Ed,`1+  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 zu&5[XL  
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) k|Vq-w  
下面是修改过的unary_op Zh`lC1l'  
~\`lbGJ7?  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > !s#25}9zX5  
class unary_op qd"1KzQWO  
  { Ar4E $\W  
Left l; LAeJz_9U  
  g1VdP[Y#  
public : LY2oBX@fC  
|;_NCy8i3X  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Yu-e |:  
#+HLb  
template < typename T > w\k|^  
  struct result_1 C J S  
  { )ALPMmlRs  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; M>dP 1  
} ; I&]d6,  
HXhz|s0  
template < typename T1, typename T2 > 'gk.J  
  struct result_2 B PTQm4TN  
  { W-q2|NK  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; G$pTTT6#  
} ; $,q~q^0  
Htn=h~U`z  
template < typename T1, typename T2 > ,~8:^*0s  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !/+ZKx("9  
  { o9ZHa  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); GVk&n"9kp  
} :@)UI,  
SA&0f&07i  
template < typename T > F>Rz}-Fy  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 'HTr02riY  
  { sHD8#t^{  
  return OpClass::execute(lt(t)); u Jy1vI  
} YO7Y1(`  
Wr Ht  
} ; BDSZ'  
){`s&?M0  
:b)IDcW&j:  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug k\$))<3  
好啦,现在才真正完美了。 ,dn9tY3  
现在在picker里面就可以这么添加了: Vy0s%k  
M*FUtu  
template < typename Right > P:h;"  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const \Zz"%i  
  { 0 3fCn"  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); exw~SvT3  
} ,gGIkl&  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 t-Rfy`I3  
D7|[:``  
h\\fb[``  
qd#?8  
qp_lMz  
十. bind .gTla  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 Hs/ aU_  
先来分析一下一段例子 lo*OmAF  
\7PPFKS  
Q\Dx/?g!vx  
int foo( int x, int y) { return x - y;} r!SMF ]?SJ  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ^Gt&c_gH  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 u~n*P``{  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 P' .MwS  
我们来写个简单的。 yG\^PD  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: wqB{cr}!  
对于函数对象类的版本: f =@'F=  
>)*'w!  
template < typename Func > \MBbZB9@  
struct functor_trait 2g5i3C.q$  
  { HA&7 ybl  
typedef typename Func::result_type result_type; Jb~$Vrdy  
} ; H'k$<S  
对于无参数函数的版本: Y,Dd} an  
%@ UH,Ew  
template < typename Ret > hw! l{yv  
struct functor_trait < Ret ( * )() > F: %-x=q  
  { c'cK+32  
typedef Ret result_type; -4ry)isYx  
} ; mM&Sq;JJ;  
对于单参数函数的版本: m;-FP 2~  
h}-}!v  
template < typename Ret, typename V1 > `G*7y7  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > zQ3m@x  
  { hkV;(Fr&z  
typedef Ret result_type; 0WT]fY?IS  
} ; a(AKVk\  
对于双参数函数的版本: ,Y *unk<S  
f%vJmpg  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > !v/5 G_pr  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > VP0q?lh  
  { MmiC%"7wt  
typedef Ret result_type; ^mxOQc !  
} ; ZoX24C'  
等等。。。 m>yb}+  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy HV O mM17  
n%'M?o]DF  
template < typename Func > TNe,'S,%  
struct func_return Z9 X<W`  
  { MzjV>.  
template < typename T > D![42H+-Qd  
  struct result_1 E;!pK9wL|  
  { $A~UA  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; zVN/|[KP4  
} ; GL;@heP  
y/=:F=H@w  
template < typename T1, typename T2 > :})(@.H  
  struct result_2 yg({g "  
  { m$<LO%<~p  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; \f| Hk*@  
} ; DV+M;rs  
} ; ?bFP'.  
k1tJ$}  
X&C&DTB  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 j("$qp v  
\H(r }D$u<  
template < typename Func, typename aPicker > _vOV(#q2a  
class binder_1 ,n\"zYf ]^  
  { _Z~cJIEU  
Func fn; =KQQS6  
aPicker pk; 1 & G0;  
public : |OW/-&)  
=&+]>g{T  
template < typename T > 7$3R}=Z`\q  
  struct result_1 S1jI8 #z}_  
  { m(0sG(A~  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 4I7B #{  
} ; \s_lB~"P!3  
rJLn=|uR  
template < typename T1, typename T2 > 3V=(P.ATm  
  struct result_2 A:|dY^,:?*  
  { c:#<g/-{wM  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; b#ga  
} ; bVfFhfh*  
e^v5ai  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} UN ;9h9  
"FuOWI{in  
template < typename T > 2P\k;T(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const WFWQ;U{|  
  { EQQ/E!N8l  
  return fn(pk(t)); b"D? @dGB,  
} tG8)!  
template < typename T1, typename T2 > Ah^0FU%!g  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ed3d 6/%HR  
  { ~ZrSoVP=  
  return fn(pk(t1, t2)); LV4\zd6  
} k+-IuO  
} ; mCM7FFl I  
b1+6I_u.  
H~Z$pk%  
一目了然不是么? qY,z,o AF  
最后实现bind b\6 )whh  
.<xzf4C  
dA,irb I0W  
template < typename Func, typename aPicker > nP]tc  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Q?"o.T';  
  { IZ){xI  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 99QMMup  
} !LGnh  
ku2g FO  
2个以上参数的bind可以同理实现。 s |40v@ 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。 |W't-}yf  
}iGpuoXT`  
十一. phoenix $qz(9M(m#  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: -dRnozs6W  
IE;Fu67wi  
for_each(v.begin(), v.end(), c}XuzgSY  
( 2bJqZ,@  
do_ Lj]I7ICNh  
[ .&z/p3 1  
  cout << _1 <<   " , " 4)]w"z0Pc  
] VSm[80iR0  
.while_( -- _1), 01N]|F:  
cout << var( " \n " ) a#i85su  
) ^pI&f{q  
); v?AQ&'Fk  
CMQlxX?  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: !WTZ =|  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor x" N{5  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 g>k"R4  
那么我们就照着这个思路来实现吧: `2WtA_  
^Rel-=Z$B  
^{ Kj{M22  
template < typename Cond, typename Actor > rTJ='<hIy  
class do_while wEQ7=Gyx  
  { eA4dDKX+  
Cond cd; J A=9EnTU  
Actor act; C-wwQbdG/  
public : l7{]jKJue  
template < typename T > f82$_1s^  
  struct result_1 *HT )Au"5  
  { ?nVwT[  
  typedef int result_type; Vki'pAN  
} ; 5,Q3#f~!  
<V> [H7  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} rwZI;t$hf  
tQ:g#EqL9B  
template < typename T > tVAWc$3T  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;f]p`!] 3  
  { ^A&i$RRO  
  do jwP}{mi*  
    { ;q=0NtCS=4  
  act(t); ^[UWG^d  
  } $q"/q*ys  
  while (cd(t)); B #[UR Z9S  
  return   0 ; ~RdD6V  
} '7'*+sgi$  
} ; Mx-? &  
,H_b@$]n8  
7m4gGkX#r  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 4yZ'+\ +I  
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。 s!lLdR[g  
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。 For`rfR  
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。 |E& F e8  
下面就是产生这个functor的类: g431+O0K1  
\t pJ   
PZT]H?  
template < typename Actor > rP5&&Hso  
class do_while_actor  <>|&%gmz  
  { DGs=.U-=e  
Actor act; {S9't;%]  
public : +%O_xqq  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} P^lzl:|  
/mi9 q  
template < typename Cond > .o27uB.  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; '}nH\?(  
} ; |"K<   
*Ce8( "v,  
1v<,nABuJ6  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 @yGK $<R  
最后,是那个do_ AZj `o  
|b BA0.yS  
4qd =]i  
class do_while_invoker )td?t.4  
  { # NoY}*  
public : AX`>y@I  
template < typename Actor > 8+7n"6GY2/  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const tQrF A2F  
  { .C 6wsmQ  
  return do_while_actor < Actor > (act); @Cnn8Y&'  
} {OH @z!+d  
} do_; 5B|&+7dCw  
P!6 v0ezN  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?  (0wQ [(  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 CMcS4X9/}  
最后来说说怎么处理break和continue ^| b]E  
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。 ZqDanDM  
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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