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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Z~ q="CA4  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 =v! 8i  
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, S2I{?y&K  
>r:z`^p  
4[r:DM|8  
bA"*^"^  
  class filler 7'.6/U  
  { #)DDQ?D  
public : A9HgABhax  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} eZpi+BRS6  
} ; r_^]5C\  
OJ\j6owA  
`+(JwQC4  
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: EffU-=?%!  
Hg]iZ,8?  
%E":Wv  
!q+ %]k?x  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); KmF+3g~#s  
pR:cnkVF  
z\J#d 1e  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 &C/,~pJ1S  
gepYV}  
yrMakT=  
nzi)4"3O  
二. 战前分析 :=`N2D  
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。 =5p?4/4 J  
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 <~5$<L4  
"Bn]-o|r  
vdulrnGqL  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); [+dTd2uZ<\  
  /* --------------------------------------------- */ y5V]uQSD  
vector < int *> vp( 10 ); oH [-fF  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); g;nPF*(  
/* --------------------------------------------- */ ?P2 d 9b  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); `t #I e *  
/* --------------------------------------------- */ 4y9n,~Qgw  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); l0wvWv*k  
  /* --------------------------------------------- */ f;W>:`'  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); :e4[isI  
/* --------------------------------------------- */ ps]s Tw  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); J}&xS<  
8+~|!)a  
ZnB|vfL?  
x6~`{N1N M  
看了之后,我们可以思考一些问题: / ='/R7~  
1._1, _2是什么? z:tu_5w!,  
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。 0'y3iar  
2._1 = 1是在做什么? c:`&QDF  
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。 9y"\]G77E  
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。 ,OO0*%  
kasx4m]^  
_i&awm/U  
三. 动工 OY#=s!] M  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: S$fCO$bU  
^sVB:?  
F;dUqXUu  
)x&}{k6 %  
template < typename T > e0u* \b  
class assignment $30lNZK1m8  
  { uw&'=G6v  
T value; @MGc_"b  
public : g~=#8nJ  
assignment( const T & v) : value(v) {} I'RhA\`  
template < typename T2 > @Nt$B'+S&  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } #%tN2cFDN  
} ; zFV?,"\r  
?IV3"\5  
bQ2 '*T  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 uYwJ[1 C  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment A&QO]8  
(}n,Ou[  
jJCd2O]  
Q2/ZO2  
  class holder E%C02sI  
  { zpd Z.  
public : \XlT  
template < typename T > }Pe0zx.Ge  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const {oN7I'>  
  { i50^%,  
  return assignment < T > (t); 8MPXrc,9-  
} as6YjE.Yy  
} ; fg1["{\  
 snyg  
vSy#[9}  
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: B?J #NFUb  
U_c.Z{lC4  
  static holder _1; ]`Y;4XR  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 u($y<Q)=  
K%A:W  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); hK&/A+*  
而不用手动写一个函数对象。 R nf$  
E7qk>~Dg  
 qTL]  
miZ&9m  
四. 问题分析 aE( j_`L78  
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。 jDO[u!J6.%  
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。 ']ussFaQ  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 n-n{+ Dl!  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 vHPp$lql  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 p M:lg  
X4U$#uI{  
五. 问题1:一致性 E=Z .v  
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?| bytAdS$3  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 |};P"&  
{1V~`1(w  
struct holder )xuvY3BPB?  
  { QvH=<$  
  // Zg/ra1n  
  template < typename T > 'J&$L c  
T &   operator ()( const T & r) const P'6eK?  
  { 4b B)t#  
  return (T & )r; B6iH[dTy_  
} @m[r0i0J"  
} ; 195m0'zda  
N%\!eHxy  
这样的话assignment也必须相应改动: 2\M^ _x$N  
aoh"<I%]>4  
template < typename Left, typename Right > uMToVk`Uv  
class assignment J ;=~QYn[  
  { W7lR 54%|  
Left l; /MB3w m  
Right r; O!(M:.  
public : Ph'P<h:V  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} }Zue?!KQ  
template < typename T2 > I|*w?i*  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } emo@&6*  
} ; +KV`+zic+  
J?~El&  
同时,holder的operator=也需要改动: i5sNCt  
l* =\0  
template < typename T > i[_WO2  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const C$~2FTx  
  { >'^Tp7\  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Uv~r]P)  
} Y9)uy 8c  
%OeA"#  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 <0r2m4z  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 w NlC2is  
mjDaus59  
return l(rhs) = r; |?=K'[ 5  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 lr:rQw9  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 0Z{f!MOh  
B\,pbOE?#  
template < typename Tp > .mzy?!w0q  
class constant_t P5Y:c@u2  
  { gwj+~vSfi  
  const Tp t; >TT4;ph  
public : x t7ZrT  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} /G`'9cD  
template < typename T > 3,2|8Q,((!  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const E({W`b~_f  
  { < `r+ZyM  
  return t; =ILE/ pC-|  
} *"\QR>n   
} ; X\:;A{  
r5kKNyJ  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。  x w8 e  
下面就可以修改holder的operator=了 owDp?Sy}E  
bhqBFiuhH  
template < typename T > |kPjjVGF{  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const '% .:97  
  { N^\<y7x  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ,Q8[Ur? G  
} |'B-^?;  
hSQuML   
同时也要修改assignment的operator() #)&kF+  
x{ _:B DY  
template < typename T2 > Ib(q9!L  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } +>b~nK>M  
现在代码看起来就很一致了。 DlHt#Ob7  
[ZC{eg+D  
六. 问题2:链式操作 v803@9@  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 WZ\bm$  
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。 A dNQS  
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。 lxIo P  
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。 s9R#rwIc  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct J!40` 8i  
9K]Li\  
template < typename T > *E*= ;BG  
struct result_1 'aYUF&GG  
  { V\$'3(*  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; [Yr }:B <  
} ; Wt|IKCx   
By& T59  
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: 'MLp*3djF,  
Y.XNA]|  
template < typename T > 37OU  
struct   ref }H^h ~E  
  { h0m+u}oP_H  
typedef T & reference; z'=8U@P'#  
} ; lyY\P6 X  
template < typename T > e[<vVe!  
struct   ref < T &> B 2p/  
  { gD}lDK6N  
typedef T & reference; . V5Pr}"y  
} ; <'n'>@  
)ry7a .39b  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: US5 ]@!  
"DN0|%`M/  
template < typename T > #0HZ"n  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const d 8YP<"V&  
  { ,X+LJe$  
  return l(t) = r(t); _yH{LUIj  
} =E6ND8l@2  
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。 ]Sj<1tx7f  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 M]c"4 b;  
c`S`.WID  
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 X:N`x  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: WP*xu-(:  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 /\L-y,>X  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 6pJFrWe{  
最后的布局是: JXFPN|  
                Add >A5*=@7bY?  
              /   \ 0R2KI,WI  
            Divide   5 WC& V9Yk  
            /   \ <{ZDD]UGs0  
          _1     3 ltQo_k  
似乎一切都解决了?不。 i}u,_ }  
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。 (AYzN3 ?D  
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。 l k~VvRq  
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: &>nB@SQZ  
I /2{I  
template < typename Right > 55Pe&V1=  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const P 2-^j)  
Right & rt) const Dq07Z^#'  
  { F,dPmR  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); h^QLvOuR  
} 6 zyxGJ(  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ]A? (OA  
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。 o,r72>|  
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。 FIMM\W  
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。 +56N}MAs  
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。 -!@]z2uU  
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? p!oO}gE  
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: 0P_=Oy"l-  
/penB[ 1i  
template < class Action > NL^;C3u  
class picker : public Action kAV4V;ydh  
  { 53X i)  
public : u~O9"-m !V  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ;AH8/M B9  
  // all the operator overloaded .-Z=Aa>  
} ; ZVX1@p  
B4 k5IS  
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。 *A&A V||q  
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: PF+F^;C  
wI5(`_l{G  
template < typename Right > ahh&h1q7|  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 3<XP/c";  
  { b6%[?k  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); vRhI:E)So#  
} SO|!x}GfI  
9q/k,g  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > fw&cv9X(IU  
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。 5'<J@3B  
I]@QhCm0  
template < typename T >   struct picker_maker "lV bla4b  
  {  .u3;  
typedef picker < constant_t < T >   > result; po! [Nd&"  
} ; *w#^`yeo  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > t f3R  
  { /KTWBcs 7  
typedef picker < T > result; d[F3"b%  
} ; c)j60y   
1b=,lm  
下面总的结构就有了: 49o/S2b4z  
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。 ul-O3]\'@  
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。 /$\N_`bM  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 P7 h^!a/  
至此链式操作完美实现。 6:Hd`  
%zKTrsMZ  
+xL' LC x  
七. 问题3 u<U8LR=)V5  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 !#Pr'm/,mu  
{EjzJr>  
template < typename T1, typename T2 > x%yzhIRR  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6vfut$)[{  
  { Y1wH_!%b  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); %ONU0xtqk  
} J4]tT pu"K  
!59,<N1Iu  
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: Q<Q?#v7NX  
0 wjL=]X1e  
template < typename T1, typename T2 > eemC;JV%  
struct result_2 mIe 5{.m#  
  { dDbH+kqO  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; **CGkL  
} ; 03n+kh  
{^.q6,l  
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? r,<p#4(>_  
这个差事就留给了holder自己。 W5uC5C*,l  
    bXz*g`=;  
);/p[Fd2]  
template < int Order > `l'Ine 11  
class holder; *x/H   
template <> +ovT?CM o  
class holder < 1 > R('\i/fy  
  { 'kSm}} y  
public : s-4qK(ml-  
template < typename T > >l b9j>  
  struct result_1 W %1/: _  
  { y&A&d-  
  typedef T & result; '5lwlF  
} ; 0Of6$`  
template < typename T1, typename T2 > C';Dc4j  
  struct result_2 2c'<rkA  
  { *&z !y/  
  typedef T1 & result; RGLJaEl !  
} ; s$ kvLy<  
template < typename T > SN 4JX  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const -C2[ZP-  
  { +V9(4la  
  return (T & )r; 4nXemU=  
} 'Yaq; mDY  
template < typename T1, typename T2 > V$_.&S?(Y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const X"V)oC  
  { q8)w Al  
  return (T1 & )r1; o]eG+i6g]  
} C{G;G@/7  
} ; Byh!Snoe  
dG!)<  
template <> E&ReQgBft  
class holder < 2 > -nZDFC8y$  
  { `k7X|  
public : e F(oHn,  
template < typename T > `[&%fTW+  
  struct result_1 ZkBWVZb  
  { 5 0dx[v8  
  typedef T & result; pQ xv_4  
} ; Ml,in49  
template < typename T1, typename T2 > sD9OV6^{?K  
  struct result_2 g^{a;=  
  { )m I i.  
  typedef T2 & result; ,va2:V  
} ; ~uG/F?= Q:  
template < typename T > Rw<O%i5/d  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const .7+"KP:  
  { '(zP;  
  return (T & )r; ?jsgBol  
} JF'<""  
template < typename T1, typename T2 > PB)vE  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const E_0i9  
  { ~i]4~bkH2  
  return (T2 & )r2; s w50lId  
} YlXqj\a  
} ; tlYB'8bJY  
N+vsQ!Qz  
z2jS(N?J1  
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> >。 xxG>Leml  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: "g/UpnH  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: K."W/A!  
./<giTR:p  
return l(i, j) = r(i, j); NAO0b5-h  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) +1a2Un  
5'[yw:P-8  
  return ( int & )i; I/zI\PP,  
  return ( int & )j; #@ F   
最后执行i = j; RLO<5L  
可见,参数被正确的选择了。 @cQ |`  
1I%niQv5t  
L+lX$k  
%r@:7/  
O4!!*0(+91  
八. 中期总结 PB #EU 9  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: W]D+[mpgK  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 vvLzUxV  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。  `ghNS  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor !>WW(n07Ma  
H{uR+&<  
eI@G B  
P!!:p2fo  
JHuA}f{2&  
r@Xh8 r;  
九. 简化 ;+n25_9  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 S-79uo  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 !N/?b^y  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 0IQ|`C.  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 KcM+ 8W\  
  +-*/&|^等 XUK%O8N#9  
2. 返回引用。 =kw6<!R  
  =,各种复合赋值等 ;I>77gi`]  
3. 返回固定类型。 d 1 O+qS  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) :eBp`dmn  
4. 原样返回。 \wp8kSzC  
  operator, UdFYG^i  
5. 返回解引用的类型。 p]6/1&t="  
  operator*(单目) w!RJ8  
6. 返回地址。 ,UfB{BW  
  operator&(单目) RPkOtRKL=w  
7. 下表访问返回类型。 DCgiTT\  
  operator[] 7??j}ob>  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ( `d_DQ  
  operator<<和operator>> XeXK~  
!/Wv\qm  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 CYNpbv  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ?xt${?KP  
_mDvRFq  
template < typename Left > R/&C}6G n  
struct value_return |99Z& <8f  
  { 84gj%tw'-  
template < typename T > Ws[d.El  
  struct result_1 _m1WY7  
  { nVk]Qe  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; $]b&3_O$N8  
} ; CM+wkU ?,  
BgwZZ<B  
template < typename T1, typename T2 > pXe]hnY  
  struct result_2 *4 Kc "M  
  { Ot3+<{  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Of{'A  
} ; w&}UgtEm  
} ; kN* \yH|  
mh~n#bah  
=e]Wt/AQ  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ]K%D$x{+\  
Ay\!ohIS3  
下面我们来剥离functor中的operator() Mp^U)S+  
首先operator里面的代码全是下面的形式: nHB`<B  
nmrdqSV  
return l(t) op r(t) @3>nVa  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) !7anJl  
return op l(t) MM Nz2DEy[  
return op l(t1, t2) }u~r.=  
return l(t) op y{\(|j  
return l(t1, t2) op }{e7wqS$&,  
return l(t)[r(t)] G$ Ii  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] U=UnE"h  
Xu\22/Co  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: LWP&Si*j  
单目: return f(l(t), r(t)); q8vRUlf  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); [>f4&yY  
双目: return f(l(t)); <*&2b  
return f(l(t1, t2)); cWL 7gv\|  
下面就是f的实现,以operator/为例 {%z}CTf#  
hH@pA:`s  
struct meta_divide p%*! ]JRS  
  { 7 m!e\x8  
template < typename T1, typename T2 > _Y,d|!B#L  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) evHKq}{  
  { wB W]w  
  return t1 / t2; E- rXYNfy  
} (`Q_^Bfyl  
} ; `!g XA.9Uv  
zgHF-KEV  
这个工作可以让宏来做: <S M%M?  
;hp?wb  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ppM^&6x^  
template < typename T1, typename T2 > \ '^.}5be&  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; \) T4NN  
以后可以直接用 !P b39[f  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 'D;'Pr]  
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 =9vmRh? 8  
(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。。。) `=f1rXhI+1  
Fu !sw]6xx  
CI6qDh6  
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 cX/ ["AM  
kP}91kja  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > [8.w2\<?  
class unary_op : public Rettype sp$W=Wu7  
  { GPnSdGLC  
    Left l; FzGla})  
public : nLjo3yvV..  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} % z:;t  
[ Lo}_v&  
template < typename T > rhe;j//`  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const c\pPwG  
      { Sud5F4S  
      return FuncType::execute(l(t)); j8gi/07l  
    } 1~#p3)B  
?QXo]X;f&  
    template < typename T1, typename T2 > .J3Dk=/  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a<K@rgQ  
      { f<0nj?  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ~8G<Nw4*\  
    } -!]dU`:(X  
} ; nY<hfqof  
MM%c   
nf MQ3K P  
同样还可以申明一个binary_op 8"g.Z*  
e RjpR?!\  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > `&yUU2W  
class binary_op : public Rettype OVm $  
  { pJE317 p'  
    Left l; U ]6 Hml;l  
Right r; yegTKoY  
public : TBYRY)~f  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Pc4FEH/  
glppb$oB\  
template < typename T > G&Sp }  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const RT)*H>|  
      { bh1WD_  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); W@x UR-}51  
    } z_p/.kQ'5  
*tda_B 2  
    template < typename T1, typename T2 > }]H_|V*f  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 'L2M  W  
      { }$ Am;%?p  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); :d<;h:^_  
    } 217KJ~)'  
} ; \5_7!.  
&@xixbg  
U/oncC5  
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 4yH=dl4=44  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 FPu"/4v&  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) =,~h]_\_  
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。 :,=no>mMx  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! v&B*InR?+  
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。。。 /0mbG!Ac  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 +BRmqJ3  
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) ccJ@jpXI  
下面是修改过的unary_op #U NTD4   
TK;*:K8oe  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > T }X#I'Z  
class unary_op +M6qbIO  
  { 8eSIY17  
Left l; @hiwq 7[j  
  <;.Zms${@  
public : N}>XBZy  
mlY0G w_e  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} @l^=&53T  
u5 EHzoq  
template < typename T > 2Ek6YNx  
  struct result_1 2hRaYX,g  
  { EIwTx:{F  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; V>j6Juh  
} ; gaC^<\J  
u><gmp&  
template < typename T1, typename T2 > ,iU ]zN//  
  struct result_2 HZdmL-1Z^+  
  { _Va!Ky =]  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; S"UFT-N  
} ; tqE LF  
Dqe/n_Z  
template < typename T1, typename T2 > W$0<a@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const fi%u]  
  { 6v0^'}  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); OZ1+`4 v  
} O edL?4  
H>[1D H#b  
template < typename T > $Tt@Xu  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const l'(Cxhf.W  
  { {b>tX)Tep  
  return OpClass::execute(lt(t)); Te~"\`omJ3  
} a $g4 )0eS  
,ORZtj  
} ; &2{h]V6  
-L6 rXQV@j  
a4X J0Tm  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug <w}k9(Ds  
好啦,现在才真正完美了。 0 iW]#O/  
现在在picker里面就可以这么添加了: &eT)c<yhyK  
'N],d&fu^^  
template < typename Right > Uq&ne 1  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const YZf<S:  
  { 1<^"OjQ  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); /J8AnA1  
} h%(dT/jPL)  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 {>G\3|^D  
s@f4f__(]  
l0g#&V--  
rB|D^@mG  
Va06(Cq  
十. bind fM_aDSRa!H  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 =O w}MX  
先来分析一下一段例子 fEdQR->  
%lV&QQa  
%L{H_;z  
int foo( int x, int y) { return x - y;} j_\sdH*r  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 kqSCKY1  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 m~#S76!w  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 '!Vn  
我们来写个简单的。 *~M=2Fj;i  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: <FMW%4   
对于函数对象类的版本: ` &|Rs  
z?h\7 R  
template < typename Func > J}TS-j0  
struct functor_trait ;k/y[ x}  
  { )__vPPko i  
typedef typename Func::result_type result_type; F$ x@ ]  
} ; &Hc8u,|  
对于无参数函数的版本: GdR>S('  
9'Y~! vY  
template < typename Ret > FqQm *k_  
struct functor_trait < Ret ( * )() > SZ~Ti|^  
  { LDW":k|  
typedef Ret result_type; A7 .C  
} ; B @UaaWh  
对于单参数函数的版本: 'rRo2oTN  
rOB-2@-  
template < typename Ret, typename V1 > xzy7I6X  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ,Vt7Kiu  
  { '  G-]>  
typedef Ret result_type; ^M  PU?k  
} ; 1okL]VrI  
对于双参数函数的版本: abWmPi  
rZe"*$e  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > =XJ SE+ 7  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Q0!gTV  
  { J:'cj5@  
typedef Ret result_type; WO)rJr!C  
} ; 6t TLyI$+  
等等。。。 r`i<XGPJ%  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ]}8<h5h)  
._-^ 58[  
template < typename Func > 2<yi8O\  
struct func_return 4 Yc9Ij  
  { vd SV6p.d  
template < typename T > 4<70mUnt  
  struct result_1 #,qw~l]  
  { WDSkk"#TF  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; wQ*vcbQX*  
} ; ?@(_GrE-  
[E2afC>zrl  
template < typename T1, typename T2 > EkEM|<GNd  
  struct result_2 AASw^A3p  
  { z* YkD"]B  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; %z J)mOu  
} ; OTL=(k  
} ; {~k /xM.-  
bec n$R  
$f*N  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ln'7kg  
&iR>:=ks N  
template < typename Func, typename aPicker > 6/wAvPB$  
class binder_1 CwTx7 ^qa  
  { <O?iJ=$  
Func fn; qWHH% L;  
aPicker pk; @ _U]U  
public : MJV)| 2C  
i RS )Z )  
template < typename T > ?zQ\u{]=  
  struct result_1 c\-5vw||b  
  {  ^vYH"2  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ]=2Ba<)m  
} ; b~Op1p  
f`.8.1Rd  
template < typename T1, typename T2 > O>w Gc8Of\  
  struct result_2 OlK3xdg7  
  { ~+A?!f;-J  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 2Auhv!xV  
} ; gtyo~f  
wRgmw 4  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} -f#0$Z/0  
"8&pT^  
template < typename T > _:Tjq)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (\, <RC\  
  { ?5Wjy  
  return fn(pk(t)); `g<@F^x5  
} 7u6o~(  
template < typename T1, typename T2 > Ha1E /b]K  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 84DneSpHsp  
  { VtUe$ft  
  return fn(pk(t1, t2)); Y _m4:9p  
} P \tP0+at  
} ; dD?1te  
';hU&D;s  
lt|\$Iy(  
一目了然不是么? |o6 h:g  
最后实现bind XpdDIKMmE  
#25Z,UU  
6B)(kPW  
template < typename Func, typename aPicker > zu5'Ex`gQa  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) h +.8Rl  
  { ^&zwO7cS  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ,G!M?@Q  
} P(_D%0xKm  
&dh%sFy  
2个以上参数的bind可以同理实现。 n`2 d   
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。 81eDN6 M\  
3xxQL,FV  
十一. phoenix pzbR.L}'D  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 8V>j-C  
.mn`/4  
for_each(v.begin(), v.end(), NKvBNf|D  
( dFS>uIT7X  
do_ +(x^5~QX  
[ !jN}n)FSq  
  cout << _1 <<   " , " <|c n Qj*  
] mM!'~{r[-  
.while_( -- _1), jGl8y!aM  
cout << var( " \n " ) U s86.@|  
) klxVsx%I{G  
); f_}/JF  
nT..+ J)  
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: 9W:oo:dK F  
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 _T&?H&#  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 NZdjS9  
那么我们就照着这个思路来实现吧: R  5-q{  
<k<K"{  
KtchK pv  
template < typename Cond, typename Actor > =dx!R ,Bw  
class do_while _Db=I3.HJ  
  { CL.JalR`b  
Cond cd; BAG) -  
Actor act; XE* @*  
public : 7Ab&C&3  
template < typename T > 4 sasf94  
  struct result_1 SeN4gr*  
  { $,v '>  
  typedef int result_type; Zk4Hs%n  
} ; A-^[4&rb  
Q1jU{  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Ig}G"GR  
lT#&\JQ  
template < typename T > k"\%x =#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const T$T:~8tK3  
  { Aayh'xQ  
  do gKeqf-UWKJ  
    { 3sIW4Cs7)U  
  act(t); MGze IrV  
  } usH9dys,  
  while (cd(t)); I_6NY,dF  
  return   0 ; ,yus44w[  
} M.$Li#So,  
} ; u.sF/T=6f  
}IO<Dq=[  
#"-?+F=rk  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 5Ds/^fA  
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。 0D/u`-  
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。 to,DN2rN  
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。 ("Z;)s4q  
下面就是产生这个functor的类: s0uI;WMg  
7[h_"@_A7  
XK??5'&{  
template < typename Actor > IROX]f}r(  
class do_while_actor 4)0 %^\p  
  { QEKSbxL\W  
Actor act; [zv>Wlf,%  
public : ^`~M f  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} _;(`u!@/{  
]Q,;5>#W  
template < typename Cond > /_<`#?5T(  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; O4RNt,?l  
} ; ~\kJir  
s7.2EkGl=  
kP~'C'5Ys  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。  %Xs3Lz  
最后,是那个do_ wmKM:`&[5  
@ODwO;_R5  
`Fa49B|`D  
class do_while_invoker gwhd) .*  
  { 1{l18B`  
public : Ri4t/H  
template < typename Actor > 2w\$}'  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const J@D5C4>i  
  { Py7!_TX  
  return do_while_actor < Actor > (act); t\~lGG-p  
} i)9}+M 5  
} do_; ;,P-2\V/  
arJ4^  d  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Tlrr02>B{  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 IN=pki |.  
最后来说说怎么处理break和continue VH[r@Pn  
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。 BCsz8U!  
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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