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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda WJ |:kuF  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。  UXT p  
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|8ZmFJj  
(hIF]>,kl  
FmEc`N9\v  
q2hFOm  
  class filler <a4 TO8  
  { +Y}V3(w9X  
public : /kgeV4]zR  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} s,6`RI%  
} ; F>zl9Vi<  
5;\gJf  
{Z> M  
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: 9i5tVOhE  
O:'?n8rWL  
:IMdN}(L  
OtJ\T/q,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); aZ Xmlq  
qH> `}/,P  
'OkGReKt  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 lhH`dG D  
>5hhd38  
QzOkpewf  
?YQPlv:<o.  
二. 战前分析 `Out(Hn  
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。 p8}(kHUp(  
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 fpWg R4__  
\3Pv# )  
7j$Pt8$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 6Wj^*L!  
  /* --------------------------------------------- */ t23'x0l  
vector < int *> vp( 10 ); +JRF0T  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 2 PqS%`XiS  
/* --------------------------------------------- */ 59r_#(uo  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); <eN_1NTH_  
/* --------------------------------------------- */ 'G&{GVbXY  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 69m ;XdkKz  
  /* --------------------------------------------- */ 7ZxaPkIu&%  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' );  Ea6 &~"  
/* --------------------------------------------- */ B9R(&<4  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 0(U#)  
6$U]9D  
q:\g^_!OGA  
z~*g~RKS!  
看了之后,我们可以思考一些问题: p;T{i._iL  
1._1, _2是什么? h `}}  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 Q=mI 9  
2._1 = 1是在做什么? uhyj5u)  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 o*WY=  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 x5}'7,A  
3_Cp%~Gi-_  
6W[}$#w  
三. 动工 mw$r$C{  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: o+w;PP)+=  
FBx_c;)9Z  
+4;uF]T  
MP Z3D9  
template < typename T > "@R>J ?Cc+  
class assignment Snp|!e  
  { !oPq?lW9  
T value; X cr  =  
public : K 0gI):  
assignment( const T & v) : value(v) {} PyVC}dUAX  
template < typename T2 > m>USD? i  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 2.d|G `  
} ; Z{H5oUk  
s`#(   
p019)X|vx  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 *28pRvY:b  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment f  nI|  
><=gV~7lx  
^ :F.  
e)?Fi  
  class holder ]^6c8sgnR  
  { ~b:Rd{  
public : pC_O:f>vJ  
template < typename T > hUm'8)OJ  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const M?;y\vS?.  
  { u<n Lag  
  return assignment < T > (t); gkHNRAL  
} ,k G>?4  
} ; E_zIg+(+  
w;l<[q?_  
[b$4Shx  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 'FYJMIs  
Vrvic4  
  static holder _1; n6k9~"?  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 )$,"u4  
SvR7e C  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Ka`=WeJ|  
而不用手动写一个函数对象。 %sRUh0AL  
|c`w'W?C6  
-@ZiS^l  
,()0' h}n  
四. 问题分析 72,rFYvpK  
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。 @}:uu$OH  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 X_v[MW  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 sUYxT>R  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 'fL"txW  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 C2{lf^9:&  
?@n/v F  
五. 问题1:一致性 vip~'  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| i9=&;_z  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Ig5L$bAM~  
P#:?ok  
struct holder 8?FbtBAn  
  { CpQN,-4  
  // PpsIhMq@  
  template < typename T > z ;u  
T &   operator ()( const T & r) const C^ )*Dsp  
  { P<fnLQ9  
  return (T & )r; OnWx#84  
} lb:/EUd5  
} ; AL5Vu$V~n}  
=rR~`  
这样的话assignment也必须相应改动: FV,4pi  
)3h^Y=43  
template < typename Left, typename Right > /W<>G7%.  
class assignment 1 n%?l[o  
  { A?G^\I~v  
Left l; a[2vjFf#C  
Right r; 3R&lqxhg  
public : @X3{x\i'I  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} yObuWDA9  
template < typename T2 > hkO sm6  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } N D<HXO  
} ; |7#[ (%D!  
G"T',~  
同时,holder的operator=也需要改动: 1EyL#;k  
#Mg]GeDJ{  
template < typename T > @zgdq  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const R=T qj,6  
  { ?h!i0Rsm  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ]QuM<ms  
} 9h0X&1u  
^GBe)~MT  
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。 fBQ?|~:n  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Gy[O)PEEh  
phE &7*!Q  
return l(rhs) = r; Skz|*n|eY  
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。 /CTc7.OYt  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: !`mZ0c+  
Ys!>+nL|  
template < typename Tp > F} d  
class constant_t hva2o`  
  { MC&\bf  
  const Tp t; + S4fGT  
public : +I>p !v  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} _ %%Z6x(  
template < typename T > 6:% L![FX  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const >]%8Zx[  
  { 0R0{t=VJZ  
  return t; C%~a`e|/Y  
} qOaQxRYm%Y  
} ; VB<Jf'NU  
bJ_cId8+  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 7E!7"2e a  
下面就可以修改holder的operator=了 `m.eM  
8_K6 0eXz  
template < typename T > i!~'M;S  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const !Oi~:Pp  
  { na^sBq?\  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); $0^P0RAH  
} FecktD=  
{ BEo &  
同时也要修改assignment的operator() ~ 7)A"t  
iRi{$.pVJ  
template < typename T2 > tvd0R$5}  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } #'4OYY.  
现在代码看起来就很一致了。 /# <pVgN  
&:=$wc  
六. 问题2:链式操作 H.G!A6bd  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 q8ImrC.'^  
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。 -=698h*  
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。 h.K(P+h  
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。 :c8n[+5  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct _GqS&JHSf  
V^Rkt%JY  
template < typename T > OlD`uA  
struct result_1 -RJE6~>'\  
  {  j<"nO(  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; R.s|j=  
} ; Q+i\8RJ  
buk=p-oi  
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: c-j_INGm  
5jq=_mHt  
template < typename T > ji+{ :D  
struct   ref d77r9  
  { Fl>]&x*~  
typedef T & reference; %~*jae!f  
} ; mCKk*5ws5"  
template < typename T > bXM/2Z?6  
struct   ref < T &> HI&kP+,y  
  { <@bA?FY  
typedef T & reference; p2x [p  
} ; /vE]2Io  
oN(-rWdhZ  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Y|0ow_oH  
%IBL0NQT  
template < typename T > rn.\tDeA  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Y@F  
  { }fhHXGK.  
  return l(t) = r(t); ]B9 ^3x[:  
} UEzi*"-v2  
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。 8(X0 :  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 '~-IV0v9  
3]E(mRX  
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 fMK#x\.4  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: FquFRx  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 g?q KNY  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 k4KHS<n0  
最后的布局是: & 7QH^  
                Add  [~Hg}-c  
              /   \ g8pm2o@S  
            Divide   5 %6 =\5>  
            /   \ zXc}W*ymj  
          _1     3 X`20f1c6q>  
似乎一切都解决了?不。 jOtX 60;  
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。 VTe.M[:  
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。 w.kCBDL  
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: <6N_at3  
oJaAM|7uv  
template < typename Right > c 8'Cq7  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ,J9}.}Hd  
Right & rt) const M/jb}*xDR  
  { @eQld\h'  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); u39FN?<^  
} ! gp}U#Yv  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 <lFY7' aY  
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。 6 `puTL?  
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。 )bWrd $X  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 &`:rp!Lc  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 @oH[SWx  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? U|fTb0fB  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: E5x]zXy4  
Q(\ wx  
template < class Action > 3;BvnD7  
class picker : public Action DNth4z  
  { _Dq Qfc%  
public : +0#JnqH"  
picker( const Action & act) : Action(act) {} mCb 9*|  
  // all the operator overloaded  ?f2G?Y  
} ; <%,'$^'DS  
>C2HC6O3  
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。 Y-&|VE2  
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: 41;)-(1  
TU%"jb5  
template < typename Right > q,,j',8kq/  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Dsb(CoWw  
  { Y. TYc;  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 0(TvQ{  
} /VtlG+dLl  
'?}R4w|)  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > YmCbxYa7  
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。 %1jdiHTaL  
^uBwj }6  
template < typename T >   struct picker_maker jT"r$""1d  
  { k|ip?O  
typedef picker < constant_t < T >   > result; W8.j /K:  
} ; B "n`|;r5  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > *SGlqR['\e  
  { 6<76O~hNZ  
typedef picker < T > result; >r:X~XnRUj  
} ; QE6El'S  
4Bo<4 4-,  
下面总的结构就有了: z.59]\;U>  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 <rMv0y+r  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ZV#$Z  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 kC|Tubs(  
至此链式操作完美实现。 E.#6;HHzN  
@$ftG  
9i[4"&K  
七. 问题3 . z].:$J&  
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。 5l&jPk!=  
ULTNhq R*n  
template < typename T1, typename T2 > M4H"].Zm  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _y-B";Vmm  
  { y;,y"W  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ?+Hp?i$1  
} 9C?cm:  
kyK'  
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: rkq)&l=ny  
vh{9'vd3el  
template < typename T1, typename T2 > l?})_1v,R  
struct result_2 2_Pz^L  
  { 6lN?)<uQ  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 3?.6K0L  
} ; +]A+!8%Z  
's=Q.s  
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? BXT 80a\  
这个差事就留给了holder自己。 6].yRNy"  
    $|>6z_3%  
''$`;?t>  
template < int Order > & 6`  
class holder; UN,<6D3\b  
template <> 1f+*Tmc5]Q  
class holder < 1 > .Q l;(Wyl  
  { <FXQxM5"  
public : gcX5Q^`a=  
template < typename T > b%=1"&JI:  
  struct result_1 A28ZSL  
  { F(T=WR].o  
  typedef T & result; !JT< (I2  
} ; F6RyOUma  
template < typename T1, typename T2 > :`{9x%o;  
  struct result_2 zb@L)%  
  { /IGrp.}  
  typedef T1 & result; Q'FX:[@x-S  
} ; y&n1 Nj]^  
template < typename T > VFe-#"0ZO  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const #gxRTx  
  { >g5T;NgH9  
  return (T & )r; ~J8cS  
} |usnY  
template < typename T1, typename T2 > $k a1X&f  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const *D,v>(  
  { Da9*/  
  return (T1 & )r1; Jm{As*W>  
} v&t`5-e-A  
} ; !1ie:z>s  
t9KH|y  
template <> G:E+s(x  
class holder < 2 > <[ g$N4  
  { }M"-5K}  
public : d&GKfF  
template < typename T > cHqvkN`  
  struct result_1 UiGUaBmF*  
  { Q1N,^71  
  typedef T & result; 2:smt)f  
} ; c]cO[T_gGa  
template < typename T1, typename T2 > 6E*Zj1KX  
  struct result_2 (P]^8qc  
  { Ymrpf  
  typedef T2 & result; F1Zk9%L%9$  
} ; aT`02X   
template < typename T > x|~D(zo  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const MkluK=$  
  { (&N$W&  
  return (T & )r; I&Eg-96@  
} erAZG)  
template < typename T1, typename T2 > EmBfiuX  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ;GSfN  
  { {ra Esb-X  
  return (T2 & )r2; W~W?<%@  
} l*m]2"n]  
} ; ]R2Z-2  
\8C*O{w  
eBLHT  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 0SGczgg  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: RmCn&-i  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: }E)8soQR  
c,[qjr#\>  
return l(i, j) = r(i, j); ['9OGV\  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) h} b^o*  
-*]9Ma<wa  
  return ( int & )i; ^/5E773  
  return ( int & )j; 'Rar>oU  
最后执行i = j; QdG?"Bdt2  
可见,参数被正确的选择了。 ;j Y'z5PH5  
5]2!B b6>  
,2:L{8_L  
ZP G8q  
Tl0+Bq  
八. 中期总结 { &JurZ  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 0I AaPz/e  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 sO f)/19  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 k H( 3  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ph|2lLZ  
Pq_ApUZa  
Y;F,GxR}  
f*R_\  
#@OKp,LJ  
?_h#>  
九. 简化 `&&6-/  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 <pa];k(IQL  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 & /FA>  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: Vm5P@RU$w;  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 eVbh$cIrZ  
  +-*/&|^等 TY{?4  
2. 返回引用。 3 T#3<gqM[  
  =,各种复合赋值等 ;lPhSkD  
3. 返回固定类型。 7$!Bq#  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 'kONb  
4. 原样返回。 FK,r<+h  
  operator, K|' ]Hje\  
5. 返回解引用的类型。 S g_?.XZc[  
  operator*(单目) '&L   
6. 返回地址。 &^Q~G>A  
  operator&(单目) p`V9+CA  
7. 下表访问返回类型。 [}g5Z=l  
  operator[] # JT%]!  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 -wHGi  
  operator<<和operator>> orN2(:Ct7  
mjJlXA  
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。 ri.|EmH2:D  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 0|3B8m  
%4g4 C#  
template < typename Left > gM/_:+bT>P  
struct value_return IaZAP  
  { ^K@ GK  
template < typename T > K^p"Z$$  
  struct result_1 6Yi,%#  
  { \>CBam8d  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; _3?xIT  
} ; Y-9j2.{  
y"n~ET}e7  
template < typename T1, typename T2 > m*WEge*$t  
  struct result_2 2/W0y!qh1  
  { w@D@,q'x  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; pc(9(. |  
} ; }T(q"Vf~  
} ; A=>6$L];'  
.oOt(K +  
qdnNapWnc  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait +mel0ZStS  
Z\yLzy#8  
下面我们来剥离functor中的operator() G5@@m-  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Xrs~ove1V  
j7%%/%$o[  
return l(t) op r(t) v*p)"J *  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) W5yu`Br  
return op l(t) ^,r;/c9A8  
return op l(t1, t2) p_ y*-,W (  
return l(t) op @MVZy  
return l(t1, t2) op 0md{e`'q:  
return l(t)[r(t)] ;( Va_   
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ",oUVl  
t$Ji{t-  
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: }Qu 7o  
单目: return f(l(t), r(t)); ~|jy$*m4A  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Y\F H4}\S  
双目: return f(l(t)); -Q8`p  
return f(l(t1, t2)); bpCe&*\6K  
下面就是f的实现,以operator/为例 %&S]cEw  
T7X2$ '  
struct meta_divide e 2&i  
  { s_+XSH[=f  
template < typename T1, typename T2 > 2Nzcej  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ImW~Jy  
  { tG&B D\  
  return t1 / t2; UYLI>XSd  
} vK/Z9wR*05  
} ; v Cr$miZ  
2(xKE_|  
这个工作可以让宏来做: !0_Y@>2  
l0o_C#"<S  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ~UFsiVpL  
template < typename T1, typename T2 > \ 1Ez A@3:{  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; [^P2Kn  
以后可以直接用 }e|]G,NZO  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) "6h.6_bTw  
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 ?`iBp+iBv  
(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。。。) =i<(hgD  
S}yb~uc,  
EPfVS  
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 breVTY7 S  
6YbSzx` ?k  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > z81!F'x;  
class unary_op : public Rettype Q4 S8NqE  
  { yIP IA%dJ  
    Left l; 8=VX` X  
public : SesO$=y  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} L@uKE jR  
}R(_^@ ]  
template < typename T > 4Yk (ldR~  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const CdjGYS  
      { 21Opx~T3  
      return FuncType::execute(l(t)); Er`PYE J  
    } ^\;5O(9  
l1-FL-1  
    template < typename T1, typename T2 > uLht;-`{n  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4G2V{(@QiZ  
      { sIe(;%[`  
      return FuncType::execute(l(t1, t2));  su$juI{  
    } 0>Nq$/!  
} ; irS62Xe  
j=LF1dG"  
 (w fZ!  
同样还可以申明一个binary_op ~b/>TKn+  
)k Uw,F=6  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > x~.U,,1  
class binary_op : public Rettype ?*0kQo'  
  { TUt)]"h<  
    Left l; s.R(3}/  
Right r; ,# 6\:i  
public : QO%K`}Q}  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}  ?auiq  
Z^ 3Risi  
template < typename T > |iI`p-L9  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "lt[)3*  
      { pY@+.V`a  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); &R]G)f#w%*  
    } K.SHY!U}  
n1|%xQBU@  
    template < typename T1, typename T2 > eAj}/2y"  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N C& 1l]  
      { Fk\xq`3'c  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); s.U p<Rw  
    } P'+*d#*S  
} ; V& m\  
6{6tg>|L)  
4{_5z7ody  
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 l`k3!EZDS  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 2=  _.K(  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) -Y6JU  
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。 iDA`pemmi&  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ,3K?=e2  
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。。。 GUxhCoxb  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 sYL+;(#t  
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) PSE![whK  
下面是修改过的unary_op ]5/C"  
'"&?u8u)  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > udB}`<Q  
class unary_op _Cxs"to  
  { Gs%kqD{=  
Left l; bFpwq#PDW>  
  L\UYt\ks  
public : z K&`&("4C  
GZ1>]HB>r^  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} c09uCito  
b#b#r  
template < typename T > fu`oDi  
  struct result_1 8L#sg^1V  
  { {0|^F!1z  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; /N $T[  
} ; V\ |b#?KL  
7}Gy%SJ`  
template < typename T1, typename T2 > Ne=D $o  
  struct result_2 =hA/;  
  { 7L!k9"X`0F  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; vm(% u!_P  
} ; /+rHy7(\  
-kJ`gdS  
template < typename T1, typename T2 > {AZW."?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const PKP( :3|  
  { @~"0|,6VC  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 3V-pLs|  
} "G< ^@v9  
WPPmh~:  
template < typename T > ZY83, :<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Agl[Z>Q  
  { 6 ,!]x>B  
  return OpClass::execute(lt(t)); nF)|oA   
} qp7>_B  
O:1YG$uKa  
} ; XRZmg "  
6JJ%`Uojh  
#q%&,;4  
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 ]g:VvTJ;?  
好啦,现在才真正完美了。 =!Ok079{[  
现在在picker里面就可以这么添加了: [ z?<'Tj  
A;h~Fx6s  
template < typename Right > !dZC-U~  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Up8#Nz T  
  { ~}uTC36C\  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); *C$ W^u5h  
} <CeDIX t  
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。 NJ3b Oq  
CT/`Kg_  
"S1+mSW>  
ucyxvhH^-  
gg933TLu(Q  
十. bind w!h!%r  
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。 |06G)r&  
先来分析一下一段例子 PX+$Us  
3HWI;  
]GRPxh  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 41$7P[M;  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 w_6h $"^x  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 `*N2x\+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。 hV_0f_Og  
我们来写个简单的。 {um~]  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: uYF_sf  
对于函数对象类的版本: H;|^z@RB<  
aabnlOVw  
template < typename Func > '\P6NszY~  
struct functor_trait Sa6}xe."M,  
  { ji:JLvf]%  
typedef typename Func::result_type result_type; gFJd8#6t  
} ; I@e{>}  
对于无参数函数的版本: Q@nxGm  
`G,\=c~{A  
template < typename Ret > ]hc.cj`\W&  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 0fwo8NgX  
  { &?v^xAr?B  
typedef Ret result_type; Jk 0 ;<2j  
} ; "2$C_aE  
对于单参数函数的版本: s lXk <  
/(5 SJ(a  
template < typename Ret, typename V1 > ^dld\t:tV7  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ZF>zzi+@  
  { 5l}v  
typedef Ret result_type; *q\Ve)E}  
} ; gM '_1zs U  
对于双参数函数的版本: 8N'[ )Jw  
^3^n|T7le  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > -$>R;L  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 4,`Yx s)%  
  { $b QD{ {  
typedef Ret result_type; Lp.,:z7  
} ; qn5e[Vn  
等等。。。 [8v v[n/  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy c=0S]_  
S=*rWh8)%<  
template < typename Func > An{`'U(l  
struct func_return <j+DY@*  
  { >,yE;zuw  
template < typename T > 9LI #&\lba  
  struct result_1 |Ah'KpL8W  
  { iimTr_TEt  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; @G@,)`p4?  
} ; qcSlqWDk  
wM9HZraB<  
template < typename T1, typename T2 > rVB,[4N  
  struct result_2 }6*+>?  
  { 6vAq&Y{JB'  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 1qp<Fz[  
} ; 5|z>_f.^pS  
} ; [H<![Z1*r  
?%-VSL>$w=  
S:aAR*<6  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ,@!io  
<&^P1x<x  
template < typename Func, typename aPicker > 094~  s  
class binder_1 4 ;ybQ  
  { C-O~Oil  
Func fn; ]/g&y5RG  
aPicker pk; #; ~`+[y?\  
public : n,/eT,48`  
RdaAS{>Sk  
template < typename T > Mm7;'Zbg  
  struct result_1 I8~ .Vu2  
  { 3>asl54  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; HEh,Cf7`'  
} ; tQ~vLPi$  
PIOG| E  
template < typename T1, typename T2 > %:Mi6 sR|  
  struct result_2 9n9Z  
  { b* (~8JxZ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; T6mbGE*IeE  
} ; @N+ }cej  
^#i3JMq  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} y#tuwzE  
\"k[y+O],4  
template < typename T > d ?Uj3G  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5>CmWMQ  
  { (dvsGYT|.  
  return fn(pk(t)); /Q]6"nY  
} ={g.Fn(_  
template < typename T1, typename T2 > m{#?fR=9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -%f$$7  
  { <e&88{jJ  
  return fn(pk(t1, t2)); ]cQYSN7!SY  
} \G4L+Q/13  
} ; py|ORVN(Z  
M$J{clr  
??5y0I6+  
一目了然不是么? a%nksuP3  
最后实现bind ]F'o  
&,*G}6wa;&  
}^Ymg7wA  
template < typename Func, typename aPicker > h95a61a,Vy  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ` |uwR5  
  { 2eC`^  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); YzA6*2  
} ^+ J3E4  
]9A@iA  
2个以上参数的bind可以同理实现。 s2f6;Yc  
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。  C\`*_t  
>PbB /->  
十一. phoenix /E %^s3S.  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: &0`[R*S  
=# /BCL7  
for_each(v.begin(), v.end(), ^QG;:.3v  
(  Uf,fd  
do_ 2/dvCt6 N  
[ w|,BTM:e  
  cout << _1 <<   " , " uD=FTx  
] pLiGky  
.while_( -- _1), 'g5 Gdn  
cout << var( " \n " ) -prc+G,qyp  
) xfzGixA  
); XG!s+ShFV  
Mn<#rBE B  
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: Ss~yy0  
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 \cx==[&(  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 'kb|!  
那么我们就照着这个思路来实现吧: xJ rKH  
EEJ OJ<  
WU +OS(  
template < typename Cond, typename Actor > KD=W(\  
class do_while 59MpHkr  
  { 7[I%UP  
Cond cd; DG-XX.:z  
Actor act; 8! X K[zL  
public : \- f^C}m  
template < typename T > ~Gj%z+<  
  struct result_1 `#3FvP@&  
  { Q!R eA{  
  typedef int result_type; vuoD~=z  
} ; @%b&(x^UD  
i_{b *o_an  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} D.ERt)l>  
xH4Qv[k Q7  
template < typename T > %] #XIr  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <|>7?#s2=  
  { a,ZmDkzuv  
  do 7^FJ+gN8b  
    { 3/s" ;Kg,  
  act(t); n6C]JWG\/U  
  } _Squ%z:D  
  while (cd(t)); ZW@%>_JR]  
  return   0 ; _^MkC} 8  
} | k?r1dj%O  
} ; lN~V1(1B  
xe@11/F  
~\khwNA  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). PC)aVr?@@  
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。 fq<JX5DER  
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。 <x[CL,Zg7  
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。 vAcxca">S  
下面就是产生这个functor的类: zEy,aa :M  
hF^y4v|5  
z,K;GZuP  
template < typename Actor > }8eu 9~   
class do_while_actor M]7>Ar'zsG  
  { !4mg]~G  
Actor act; q+{$"s9v  
public : RAU"  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 0WI@BSHnM  
bmQ-5SE  
template < typename Cond > E+z"m|G  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; @8eQ|.q]Q  
} ; DIBoIWSuR  
.K`EflN  
),(HCzK`  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 "I,=L;p  
最后,是那个do_ s"JD,gm$  
^`?M~e2FZ8  
!hjA   
class do_while_invoker y8j6ttQv=t  
  { *ry}T=  
public : @0 #JY:"  
template < typename Actor > -]Y@_T.C  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const O)$Pvll  
  { CK9FAuU  
  return do_while_actor < Actor > (act); "[dfb#0z`  
} BcxALRWE  
} do_; VRB!u420  
/Ref54  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? .]YTS  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 :Z&<5  
最后来说说怎么处理break和continue 5@_kGoqd  
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。 2D2} *);eW  
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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