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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda k(hYNmmo j  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 cr GFU?8  
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,  1B}q?8n  
[/dGOl+  
& gF*p  
xPBSJhla  
  class filler (al.7VA;9  
  { c:#<g/-{wM  
public : b#ga  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} bVfFhfh*  
} ; e^v5ai  
b-*3]gB  
6P,vGmR  
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: ]U[y3  
Pjz_KO/  
WFWQ;U{|  
^gw htnI  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Y~I$goT  
GMk\ l  
_#[~?g`  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 SCwAAE9s]  
pe^hOzVv  
(EW<Ggi  
)m8ve)l  
二. 战前分析 [3$L}m  
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。 05sWN0  
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 t<~WDI|AN  
y{ & k`H  
sk'< K5~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); `As| MYv  
  /* --------------------------------------------- */ D$ X9xtT  
vector < int *> vp( 10 ); :LE0_ .  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 0cYd6u@  
/* --------------------------------------------- */ s*'L^>iZ  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); W&M=%  
/* --------------------------------------------- */ 3k YVk  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); N$'/J-^  
  /* --------------------------------------------- */ 0*e)_l!  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); q%H`/~AYM  
/* --------------------------------------------- */ kg,t[Jl  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); S8=Am7D]1  
$ghAC  
m(2(Caz{  
c}XuzgSY  
看了之后,我们可以思考一些问题: Lj]I7ICNh  
1._1, _2是什么? .&z/p3 1  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 4)]w"z0Pc  
2._1 = 1是在做什么? T >pz/7gb  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 (I<]@7>  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 3k%fY  
woSO4e/  
)gX7qQ  
三. 动工 z@70{*  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 0^%\! Xxq  
bxxazsj^  
';H"Ye:D=7  
"zN2+X"&  
template < typename T > :ik$@5wp  
class assignment  L#  
  { P<. TiF?@  
T value; T/[8w  
public : `/|S.a#g  
assignment( const T & v) : value(v) {} eA4dDKX+  
template < typename T2 > V)pn)no'V  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } i|`b2msvd  
} ; Sf_q;Ws  
24Y8n  
"hE/f~\  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 !@6P>HzY$  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment XsH(8-n0  
JpI(Vcd  
* ':LBc=%  
*.'9eC0s  
  class holder }"$2F0  
  { A~2U9f+\  
public : t>f61<27eB  
template < typename T > FWi c/7  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 96NZ rT  
  { q5Bj0r[/o  
  return assignment < T > (t); a'NxsByG]s  
} \IL;}D{  
} ; fPW|)e"  
~RdD6V  
'7'*+sgi$  
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: Mx-? &  
fG *1A\t]  
  static holder _1; P4\{be>e  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 "PFczoRZ  
>M}\_c=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); | c:E)S\  
而不用手动写一个函数对象。 R04%;p:k#  
k!&G ;6O-  
FJ/>=2^B  
Z$UPLg3=;_  
四. 问题分析 bCV3h3<  
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。 \+?>KpE,b  
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。 ZsgJ6 Y  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ( M > C  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 S1Z~-i*w  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 %i!=.7o.  
.Lwp`{F/  
五. 问题1:一致性 .J/x@  
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?| |JUb 1|gi  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 :Dh\  
j{U#g8  
struct holder miWPLnw=L  
  { :,<G6"i  
  // sI M^e  
  template < typename T > &Zxo\[lP  
T &   operator ()( const T & r) const |b BA0.yS  
  { 4qd =]i  
  return (T & )r; -\6";_Y  
}  |UudP?E  
} ; $0kuR!U.N  
qdM=}lbc  
这样的话assignment也必须相应改动: 5s5GBJ?  
5l(8{,NDt  
template < typename Left, typename Right > X0QY:?  
class assignment "8.to=Lx  
  { _f"HUKGN  
Left l; /~8<;N>,+  
Right r; aEO``W  
public : QNN*/n  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 3?}\Hw  
template < typename T2 > ?g ~w6|U(r  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } UQ7E7yY#  
} ; FnZMW, P  
=XRTeIZ  
同时,holder的operator=也需要改动: &Zzd6[G+  
+vDEDOS1  
template < typename T > N7wKaezE  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const dy }O6  
  { QbN7sg~~  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); zL^`r)H  
} x|7vN E=Q  
{?!0<0  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 /k$H"'`j4  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 'aN`z3T  
bu2@~  
return l(rhs) = r; UY ^dFbJ  
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。 _,"?R]MO  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: )335X wA+  
b0PQ;?R#V  
template < typename Tp > wt@Qjbqd8  
class constant_t %',bCd{QW  
  { Q; V*M  
  const Tp t; Fm{/&U^  
public : 71RG1,  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Y:x,pPyl  
template < typename T > x)]_]_vX  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ytmFe!  
  { !1X^lFf;~  
  return t; z PW[GkD  
} 7_=7 ;PQ<  
} ; nfldj33*  
F2N)|C<  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 sy\w ^]  
下面就可以修改holder的operator=了 wU"0@^k]<  
k2-:! IE  
template < typename T > ~!Ar`= [  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const o94]:$=~  
  { Vgj&h dbd  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); A>bpP  
} un&Z' .   
~xp(k  
同时也要修改assignment的operator() SU` RHAo  
>u-6,[(5X*  
template < typename T2 > K> rZJ[a  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } P3W<a4 ==  
现在代码看起来就很一致了。 ^zfO=XN  
hx5oTJR  
六. 问题2:链式操作 G\;a_]Q  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 q n6ws  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 L@&(>  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 %k"qpu  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 z5> {(iY;,  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct rw|;?a0  
=JR6-A1>  
template < typename T > pBbfU2p  
struct result_1 >RTmfV  
  { 2#XYR>[  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Jc3Z1Tt  
} ; hoDE*>i  
d3IMQ_k  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 2_i9 q>I  
j "^V?e5  
template < typename T > yu~o9  
struct   ref AeZ__X  
  { O'WB O"  
typedef T & reference; y8!#G-d5  
} ; #Bih=A #  
template < typename T > k$NNpv&;d  
struct   ref < T &> $vR#<a,7>  
  { y-1!@|l0:6  
typedef T & reference; J^Mq4&  
} ; ]zt77'J  
jG E=7  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: {\ P`-'C  
IQm[ ,Fh  
template < typename T > Twi7g3}/jB  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const r](%9Y  
  { 7<Yf  
  return l(t) = r(t); L3@upb  
} %77X/%.Y  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 z2 m(<zb  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 l_MF9.z&  
Jfe<$-$$7  
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 Ed>Dhy6\r  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Nr(t5TP^  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 YWK|AT-4  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 `a+"[%  
最后的布局是: ;/79tlwq  
                Add er%D`VHe  
              /   \ 2d:5~fEJp  
            Divide   5 cU[^[;4J<  
            /   \ X%sMna)  
          _1     3 w Jr5[p*M  
似乎一切都解决了?不。 H?a1XEY/  
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。 l`wF;W!  
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。 RP9jZRDbZ  
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: 5Xr<~xr  
^DQp9$la  
template < typename Right > A#@9|3  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const q\r@x-&g+  
Right & rt) const vUNmN2pRJ  
  { -"9&YkN  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ..=WG@>$+  
} vTk\6o q  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 2x<A7l)6  
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。 937 z*mh  
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。 Ht,dMt>:  
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。 hh1 ?/  
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。 |l#<vw wE  
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? \$B%TY  
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: yd>b2 M  
+! F+m V9  
template < class Action > p7{%0  
class picker : public Action Pqtk1=U  
  { xk/osbKn  
public : 3&tJD  
picker( const Action & act) : Action(act) {} c*~ /`lG  
  // all the operator overloaded A7c*qBt  
} ; <5t2+D]]}  
kM;fxR:-  
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。 u;/5@ADW  
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: <,:5d2mM.  
NE1n9  
template < typename Right > %vZTD +i  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 9()d7Y#d/`  
  { GLpl  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); WW&ag r  
} +k<0: Fi  
Zai:?%^  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > #<k L.e[  
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。 G< _<j}=  
Q&k1' nT5  
template < typename T >   struct picker_maker -L6YLe%w  
  { N0POyd/rL  
typedef picker < constant_t < T >   > result; &9ZrZ"]  
} ; y~'h/tjM@=  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > \YZ7  
  { ^OZ*Le  
typedef picker < T > result; E8LZ% N#  
} ; 6dlV:f_\y  
Gtm|aR{OS  
下面总的结构就有了: z,+LPr  
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。 6VQe?oh  
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。  z:p;Wm  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 'lIj89h<E  
至此链式操作完美实现。 )&F]j  
HVLj(_ A  
9V0@!M8S  
七. 问题3 H(rK39Q  
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。 3X>x`  
->S# `"@$  
template < typename T1, typename T2 > w40 -K5wt>  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V\6V&_  
  { ; VH:dg  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); CEXD0+\q  
} ar[I| Q_  
Tfow_t}\  
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: Z.$)#vM5  
BufXnMh.  
template < typename T1, typename T2 > kwAL] kI  
struct result_2 QMQ\y8E  
  { r Y#^C  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ^NB\[ &  
} ; R[vA%G  
- xE%`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? Po*G/RKu4W  
这个差事就留给了holder自己。 ?? 2x*l1  
    $O[$<D%H  
|]UR&*  
template < int Order > N/V~>UJ0{*  
class holder; sL",Ho  
template <> 1{Kv  
class holder < 1 > ODFCA. t  
  { WXmR{za   
public : d$}!x[g$Z  
template < typename T > {?YBJnG}x  
  struct result_1 u_*DS-  
  { 3X:)r<  
  typedef T & result; k,h /B  
} ; jnzOTS   
template < typename T1, typename T2 > QJ^'Uyfdn  
  struct result_2 my+2@ln  
  { K*sav?c  
  typedef T1 & result; ZFFKv  
} ; O =gv2e  
template < typename T > W&Xm_T[ Q  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const GC3WB4iY@U  
  {  SCq:jI  
  return (T & )r; e anR$I;Yj  
} <_>xkQbn2  
template < typename T1, typename T2 > VOkSR6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 6+LBs.vl}  
  { S9kA69O  
  return (T1 & )r1; < .knM  
} AV]7l}-  
} ; ; nc3O{rU  
nAT,y9&  
template <> Q^} Ib[  
class holder < 2 > 6^VPRp  
  { L )53o!  
public : (kmrWx= $  
template < typename T > ,ui=Wi1  
  struct result_1 _)XZ;Q  
  { !lxq,Whr{  
  typedef T & result; `)TuZP_)  
} ; c_Lcsn  
template < typename T1, typename T2 > EGw;IFj)  
  struct result_2 vT{+Z\LL=  
  { khQ@DwO*\=  
  typedef T2 & result; h]>7Dl]  
} ; Rc2JgV  
template < typename T > *o}7&Hw#9f  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const r~YxtBZH+  
  { xtFGj,N  
  return (T & )r; a\ZNNk  
} c1sVdM}|  
template < typename T1, typename T2 > Xx?~%o6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Msst:}QY  
  { ]S+KH \2  
  return (T2 & )r2; Y_= ]w1  
} *b,4qMr  
} ; h1Nd1h@-   
60--6n  
" 7g\X$  
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> >。 `6RR/~kP(  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: M97MIku~9  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: vX}#wDNP  
<^(>o  
return l(i, j) = r(i, j); T8NDS7&?  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) V{C{y5  
g@|2z  
  return ( int & )i; xU;/LJ6  
  return ( int & )j; (Tv~$\=  
最后执行i = j; d=eIsP'h  
可见,参数被正确的选择了。 :x3"Cj  
^ ^T xx  
RMs+pN<5  
Ny5$IIF e  
%V|n2/O Y  
八. 中期总结 /2>.*H_2  
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: NnRX0]  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 &a!MT^anA~  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 !X4m6gRaP  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor CLgfNrW~  
uN@El1ouY  
9?tG?b0  
p+#]Jr  
S0w:R:q}L  
o@[oI\Vr!  
九. 简化 cD ?'lB-  
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。 fk2p}  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 L>&9+<-B  
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: c&'5r OY~  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 [w{x+6uX'  
  +-*/&|^等 #+8G`  
2. 返回引用。 i\dd  
  =,各种复合赋值等 #CRd@k ?  
3. 返回固定类型。 s<{) X$  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) V/]o':  
4. 原样返回。 &3f^]n!@  
  operator, .&2~g A  
5. 返回解引用的类型。 $1Qcz,4B|  
  operator*(单目) yY_#fJj  
6. 返回地址。 zuS4N?t`p  
  operator&(单目) uc Ph*M  
7. 下表访问返回类型。 B &e'n<  
  operator[] MW|R)gt  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 +vIsYg*#2M  
  operator<<和operator>> cRv#aV  
7;9 Jn  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 O+"a 0:GM  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: p:zRgwcn  
#|/ +znJm  
template < typename Left > ?T)M z q}  
struct value_return X16vvsjw5  
  { l#TE$d^ym  
template < typename T > "t%Jj89a\  
  struct result_1 !3)WW)"!r  
  { 6h7TM?lt  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; yJW/yt.l  
} ; ;r} yeI Sf  
<72q^w  
template < typename T1, typename T2 > \)i,`bz  
  struct result_2 5Z`f .}^w  
  { H'}6Mw%ra  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; jI%glO'2  
} ; *iVE O  
} ; (_=R<:  
{uurLEe?  
3.6Gh|7  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 1D1qOg"LE  
fZb}-  
下面我们来剥离functor中的operator() Gn^m541  
首先operator里面的代码全是下面的形式: $"ACg!=M  
;tC$O~X  
return l(t) op r(t) JHa\"h  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) :,V&P_  
return op l(t) Jwpc8MQ  
return op l(t1, t2) |t~*!0>3  
return l(t) op fR]KXfZ  
return l(t1, t2) op KNjU!Z/4  
return l(t)[r(t)] A<+1:@0  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] !oYNJE Y7  
 9XhcA  
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: 3_"tds <L  
单目: return f(l(t), r(t)); o,RiAtdk  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); w+$~ ds  
双目: return f(l(t)); 4UHviuOo8  
return f(l(t1, t2)); B.:1fT7lI  
下面就是f的实现,以operator/为例 z9E*1B+  
<R?S  
struct meta_divide u.Tknw-X  
  { s8dP=_ `  
template < typename T1, typename T2 > Z1_F)5pn  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) :eIQF7-  
  { 0i>p1/kv  
  return t1 / t2; [\rzXE  
} ]3~ u @6  
} ; Y h53Z"a  
J-qUJX~4c  
这个工作可以让宏来做: S6Y:Z0  
[I}z\3Z %  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ueEf>0  
template < typename T1, typename T2 > \ DFvGc`O4  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; "^)GnK +-  
以后可以直接用 b[J0+l\!"  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) /=g/{&3[a>  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 Yl =-j  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) >[;L.  
8erG](  
r7FJqd  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 TfHL'u9B  
4s@Tn>%SP  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 'Fql;&U >  
class unary_op : public Rettype Q%524%f$  
  { /vC!__K9:  
    Left l; }X. Fm'`  
public : @^/aS;B$>  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ^7yaM B!  
hkdF  
template < typename T > FY`t7_Y?GV  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2.vmZaKP  
      { K0D|p$v  
      return FuncType::execute(l(t)); Yr>0Qg],  
    } b1;h6AeL  
-/2B fIq  
    template < typename T1, typename T2 > @$iZ9x6t  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const = 5[%%Lf  
      { nw_s :  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); L4Kg%icz l  
    } al9( 9)  
} ; o2cc3`*8d  
7!wc'~;  
P- +]4\  
同样还可以申明一个binary_op xGFbh4H=8p  
O3mw5<%15  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > T8&eaAoo  
class binary_op : public Rettype 97~>gFU77#  
  { TZGk[u^*  
    Left l; jFip-=T{4  
Right r;  e<(6x[_  
public : o1"N{ Eu  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} d]:G#<.  
3V7WIj<  
template < typename T > R+_!FnOJ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const yz,0 S'U  
      { H_Xk;fM  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); *Mb'y d/|  
    } 'oH3|  
V.6pfL  
    template < typename T1, typename T2 > A3*(c3  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y]5spqG  
      { hn\d{HP  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); h-RhmQA=Iz  
    } Sk)lT^by  
} ; (&v,3>3]  
}!?RB v'W  
*_7/'0E(3  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 o';/$xrH  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 y0ObcP.MA  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) @WJ\W`P  
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。 M< .1U?_#  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ~mwIr  
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。。。 QPh3(K1w^  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 UvM4-M%2JN  
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) \WbQS#Z9  
下面是修改过的unary_op DycXJ3eQ  
Fn iht<  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > AJE$Z0{q  
class unary_op w^("Pg`  
  { U=7nz|  
Left l; dsj}GgG?Z  
  qS"#jxc==+  
public : ]T)<@bmL  
!dU$1:7  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} t%J1(H  
}}ic{931  
template < typename T > */_'pt  
  struct result_1 ^\kH^   
  { SH#*Lc   
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; !s?SI=B8  
} ; FvYciU!  
a s('ZD.9  
template < typename T1, typename T2 > -|f0;Fl  
  struct result_2 /AyxkXq  
  { Y/"t!   
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; O|)b$H_  
} ; 3"< 0_3?W  
"^!y>]j#A  
template < typename T1, typename T2 > *,%$l+\h  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u`.)O2)xU  
  { gujP{Z  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); zx,9x*g  
} So8 Dwz?  
T:zM]%Xh  
template < typename T > :=TIq  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1_A_)l11  
  { |$e'y x6j  
  return OpClass::execute(lt(t)); ,G5[?H;ZN  
} HZ2W`wo  
{:#nrD"  
} ; >iRkhA=Vg  
&"I csxG  
V=% ;5/  
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 __FEdO  
好啦,现在才真正完美了。 yN0`JI  
现在在picker里面就可以这么添加了: y22DBB8  
W3d+t ?28  
template < typename Right > %''L7o.#a  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Mp>(cs  
  { 3 u4Q!U%(D  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); U%q6n"[ Cr  
} tl\<:8pI"  
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[}#Mf  
J|DZi2o  
OXbShA&1  
5E"^>z  
M?L$xE_&  
十. bind g}W|q"l?i  
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。 ;b~\ [  
先来分析一下一段例子 (_<,Oj#*S  
t89Tt@cf  
t|i<}2  
int foo( int x, int y) { return x - y;} noL9@It0  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 s.Bb@Jq  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 YURMXbj  
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。 ,7c Rd}1Y  
我们来写个简单的。 .RJMtmp  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: X-kOp9/.  
对于函数对象类的版本: +egwZ$5I  
n*A1x8tn  
template < typename Func > _oCNrjt9  
struct functor_trait gGUKB2)  
  { u:2Ll[ eo  
typedef typename Func::result_type result_type; ~6@`;s`[Y  
} ;  k4dC  
对于无参数函数的版本: B(94;,(  
z F.@rXl  
template < typename Ret > {GLGDEb  
struct functor_trait < Ret ( * )() > b=_k)h+l  
  { @sA!o[gH  
typedef Ret result_type; ?6&8-zt1?  
} ; F]UH\1  
对于单参数函数的版本: :S_]!'H  
'ScvteQ  
template < typename Ret, typename V1 > L 1!V'Hm{  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > e@anX^M;  
  { )X[2~E  
typedef Ret result_type; ^Y%_{   
} ; ,!^5w,P:   
对于双参数函数的版本: |g)>6+?]W  
F]?] |nZZ  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 >  =g M@[2  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > FA$32*v  
  { S7Ty}?E@  
typedef Ret result_type; Ec3tfcNhR  
} ; ""a$[[ %WC  
等等。。。 9Pe$}N  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy LlO8]b!P-^  
@x+2b0 b  
template < typename Func > j;Z?q%M{6  
struct func_return T-6<qh  
  { m 0vW<  
template < typename T > 0FI |7  
  struct result_1 -|KZOea  
  { PBCGC^0{  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ix4]^  
} ; h )5S4)  
@;P ;iI  
template < typename T1, typename T2 > W Eif&<Y  
  struct result_2 pC>h"Hy  
  { CCe>*tdf  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; |&rCXfC  
} ; ][v]Nk  
} ; LrbD%2U$j5  
A8Q^y AP^  
{#k[-\|;  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 79W^;\3  
~~h#2SX  
template < typename Func, typename aPicker > ~8u *sy  
class binder_1 "^\q{S&q2P  
  { s) shq3O  
Func fn; @:9Gs!!  
aPicker pk; Gb\PubJ  
public : diY7<u#  
R8Vf6]s_  
template < typename T > Q'jw=w!|g  
  struct result_1 n@p@ @  
  { ={zTQ+7S`  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 3EICdC  
} ; ^.!jD+=I  
hyf ;f7`o  
template < typename T1, typename T2 > 71{jedT  
  struct result_2 \>- M&C  
  { }QE*-GVv]  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; u/u(Z&  
} ; c Pf_B=  
#6< 1 =I'j  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} OpEH4X.Z  
F. SB_S<'  
template < typename T > h7UNmwj  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~EPVu  
  { x~!|F5JbM  
  return fn(pk(t)); % ERcFI]G  
} ;: 2U}p^-  
template < typename T1, typename T2 > kY~4AH  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const j/*1zu8Y  
  { *b. >  
  return fn(pk(t1, t2)); nJ2x;';lA  
} PU/<7P*  
} ; 96(Mu% l  
7*{f*({  
L!If~6oD(  
一目了然不是么? ZhA_d#qH  
最后实现bind sjg`4^!wDD  
Q7$o&N{  
"a8E0b  
template < typename Func, typename aPicker > .PUp3X-  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) !{t|z=Qg  
  { #;j:;LRU  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); WI/tWj0  
} <Kv$3y  
o'!=x$Ky  
2个以上参数的bind可以同理实现。 P.,U>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。 6p)AQTh>  
Q,&Li+u|  
十一. phoenix 5FoZ$I  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: W8^m-B&  
zl|z4j'Irc  
for_each(v.begin(), v.end(), yijP  
( ro{!X,_$,  
do_ +1!iwmch>  
[ Kf[d@ L  
  cout << _1 <<   " , " rR> X<  
] 'j6O2=1  
.while_( -- _1),  mLxgvp  
cout << var( " \n " ) (?na|yd  
) }|kFHodo  
); k||t<&`Ze  
S' j g#*$  
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: 3N2d V6u  
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 ;/j2(O^  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 >CqzC8JF  
那么我们就照着这个思路来实现吧: E[]5Od5#  
No'?8+i  
[X.bR$>  
template < typename Cond, typename Actor > vA1Yya B  
class do_while E+]9!fDy<  
  { N>!:bF  
Cond cd; H4w\e#|  
Actor act; k2U*dn"9U  
public : ?BnU0R_r]  
template < typename T > cQU;PH]  
  struct result_1 -Z"4W  
  { N]A# ecm  
  typedef int result_type; (jM0YtrD  
} ; [>O!~  
?l0Qi  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} YA4D?'  
* j%x  
template < typename T > '+PKGmRW  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `<C<[JP:o  
  { }X&rJV  
  do 6Yj{% G  
    { uZ!YGv0^  
  act(t); YX0ysE*V:&  
  } ;.A}c)b  
  while (cd(t)); AG N/kx  
  return   0 ; i+*!" /De  
} P=QxfX0B  
} ; 9r!8BjA  
%=`JWLLG  
kJWg},-\  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Hc)z:x;Sj  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 {{?g%mQ6  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 Xu]~vik  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 2?JV "O=  
下面就是产生这个functor的类: Lgg,K//g  
;A*SuFbV  
&|/_"*uM  
template < typename Actor > L8VOiK=,  
class do_while_actor ;o_F<68QP  
  { !(GyOAb  
Actor act; nI\6a G?`  
public : Y}:~6`-jj  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} k{}> *pCU  
gxv^=;2C  
template < typename Cond > m\L`$=eO8  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; b2m={q(s  
} ; 3e_tT8  
/Nf{;G!kg  
;w7mr1  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 y6XOq>  
最后,是那个do_ WAa45G  
B*(]T|ff<  
p)y5[HX  
class do_while_invoker 53HA6:Q[  
  { [FO4x`  
public : c|&3e84U  
template < typename Actor > 6hxZ5&;(*  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const a+w2cN'  
  { QNj]wm=mp  
  return do_while_actor < Actor > (act); {M]_]L{&7  
} D}_.D=)  
} do_; Nd~B$venh  
s2; ~FK#/  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? uoS:-v}/Y~  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 G{U#9   
最后来说说怎么处理break和continue IiU> VLa  
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。 XB)D".\  
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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