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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 0Lc9M-Lg  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ^xHTWg%9  
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, !2A:"2Kys:  
(?`kYTw7g'  
zb}9%.U  
SHbtWq}T  
  class filler ^G.Xc\^w:  
  { ;04Ldb1{|3  
public : O-cbX/d  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} *x])Y~oQ  
} ; ,M6 Sy]Aj  
OCJnjlV%  
`m?c;,\  
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: `'c_=<&n  
#iWSDy  
m&\h4$[kql  
!z<%GQ CT  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); vj\dA2!~  
2?,EzBeal  
X4t s)>"d  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 n;U`m$vL%  
0-|byAh  
jhu&& ==\f  
Ucm :S-  
二. 战前分析 !Mim@!5M  
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。 dBe`p5Z  
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 \XM^oE#G  
2 fS[J'-o  
4Hn`'+b  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); X 9%'|(tL  
  /* --------------------------------------------- */ ?a8(a zn  
vector < int *> vp( 10 ); D3^7y.u<)  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); OD 3f.fT  
/* --------------------------------------------- */ 4*mS y  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); * Y7jl#7  
/* --------------------------------------------- */ w'fT=v)  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); S:q3QgU=X  
  /* --------------------------------------------- */ vRxM4O~"  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); T4 N~(Fi)  
/* --------------------------------------------- */ I}t3 p|z  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ~7t$MF.  
.OqSch|  
*B\H-lp?  
VY"9?2?/  
看了之后,我们可以思考一些问题: v-Fg +  
1._1, _2是什么? =w5O&(  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 u4neXYSy  
2._1 = 1是在做什么? )d-.M  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 |vMpXiMxxT  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 "zY](P  
@]c(V%x   
UMp/ \&0  
三. 动工 ?EpSC&S\  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: XfE -fH1j  
#D9e$E(J^  
}^*F59>H  
Gqcz< =/  
template < typename T > iy\nio`  
class assignment X_G| hx  
  { ~h=X8-D  
T value; rgf#wH%hN  
public : Xy5s^82?  
assignment( const T & v) : value(v) {} M9f?q.Bv  
template < typename T2 > 9W>Y#V~|v!  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Hb(B?!M)  
} ; -MugnB6  
,j ',x\  
?Xo*1Z =  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Dbaf0  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 4E[!,zvl  
3!o4)yJWx  
9 ASb>A2~  
&Q=ZwC7#  
  class holder  ,chf~-d  
  { qxMnp}O  
public : #Hh^3N  
template < typename T > Koln9'tB  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Q2%QLM:.,  
  { 3PUAH  
  return assignment < T > (t); cj|*_}  
} Na,_  
} ; >71&]/Rv  
O0*e)i8  
i=32KI(%  
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: x2#qg>`l  
p(m1O70 C  
  static holder _1; }5O>EXE0R  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 FM5e+$>@  
'7B"(dA&C  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); W:VP1 :  
而不用手动写一个函数对象。 LDy<k=;o  
=`C4qC _  
:Ze+%d=  
N(3R|Ii  
四. 问题分析 $ Cjk  
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。 -,":5V26  
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。 =S]a&*M  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 l t]B#, '  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 AzpV4(:an.  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ]yX@'f  
6a>H|"P NE  
五. 问题1:一致性 lZt(&^T  
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?| w3D]~&]  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 !m{2WW-  
88a<{5 :z  
struct holder zyN (4  
  { H.J5i~s  
  // {lzG*4?  
  template < typename T > _NdLcpBT?  
T &   operator ()( const T & r) const _b4fS'[  
  { f!-Sz/c#  
  return (T & )r; azb=(l-  
} qGPb  
} ; 3On JWuVfZ  
2Q$\KRE  
这样的话assignment也必须相应改动: ,i ++fOnQ  
0%)5.=6  
template < typename Left, typename Right > }Pg' vJW  
class assignment +3bfD  
  { DQ=N1pft2v  
Left l; bv\ A,+  
Right r; ?:|YGLaB  
public : ~%q7Vmk9  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} hD 46@  
template < typename T2 > BxX$5u  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } a|N0(C  
} ; It 2UfW  
,p,Du F  
同时,holder的operator=也需要改动: ix Ow=!@  
+|nsu4t,<  
template < typename T > 12r` )  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const GMFc K=  
  { W<gD6+=8  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); C"T ,MH  
} uaQ&&5%%J  
|qL;Nu,d  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 TSyzdnMvz  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 o?R,0 -  
1e$[p[  
return l(rhs) = r; fJ :jk6@  
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。 712=rUI%!  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: @bQ!zCI  
*Pb.f  
template < typename Tp > [n<.fw8$b  
class constant_t ._BB+G  
  { Hz4uZ*7\|  
  const Tp t; $T)d!$  
public : Pw #2<>  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} $wXih#7  
template < typename T > Nzc>)2% N  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const chwh0J;  
  { cJ4S!  
  return t; 2wOy}:  
} =w,(M  
} ; 2 TCRS#z  
}I<N^j=/pO  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 B=x~L  
下面就可以修改holder的operator=了 F0: &>'}  
y%g`FC   
template < typename T > 3z$\&& BR  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const = P8~n2V  
  { InX{V|CW?  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); /kb$p8!C".  
} K#U{<pUP  
s_` V*`n&  
同时也要修改assignment的operator() iDvpXn  
^AH-+#5  
template < typename T2 > R^?PAHE 7  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } "] 9_Fv  
现在代码看起来就很一致了。 8ok7|DJ  
l2M/ ,@G  
六. 问题2:链式操作 x_pMG!2  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 [EcV\.  
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。 6 cr^<]v!  
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。 $u- lo|  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 YmA) @1@U  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ma`w\8 a  
t;~-_{  
template < typename T > |3W3+Rn!  
struct result_1 qIUC2,&g  
  { zh hGqz[K  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; )[RpZpd`*  
} ; )uu wwz  
CYMM*4#  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 5]Z]j[8Y  
z4 nou>  
template < typename T > ^w ]1qjGw  
struct   ref T=O l`?5  
  { MgSp.<!  
typedef T & reference; gx&\Kw6HM  
} ; 'II vub#q  
template < typename T > tgS+" ugl  
struct   ref < T &> |' !7F9GP  
  { .Lp Nm'=R  
typedef T & reference; R0z?)uU#  
} ; eF*TLI<[^I  
fjF!>Dy  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: WCWSLEAza  
gA|!$ EAM  
template < typename T > DPR;$yV  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const -+`az)lrp  
  { s n=zh1 A  
  return l(t) = r(t); ye56-T  
} 'bbV<? ):  
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。 _?*rtDzIM  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 V%VrAi.  
(0Zrfu^  
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 c g3Cl[s  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: gizmJ:<  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 &! 5CwEIF  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 &*LA_]1@  
最后的布局是: 0m)-7@  
                Add [w+yQ7P  
              /   \ & bp#1KR)  
            Divide   5 dVjcK/T<  
            /   \ ..v@Q%  
          _1     3 )F=JkG  
似乎一切都解决了?不。 Ew)n~!s  
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。 Po2_ 0uX  
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。 $X{B* WF  
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: 3Qm t]q  
z_)OWWdN  
template < typename Right > .YnP% X=  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 8YT_DM5iI  
Right & rt) const dM>j<JC=  
  { t1*BWY  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); >llwNT  
} Q 37V!  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ~_/<PIm  
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。 {+9^PC_hm;  
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。 sM);gI14  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 J,(U<%n  
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。 ;%3thm7+  
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"D4j*p  
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: dvrvpDoE.  
OXa5Jg}=  
template < class Action > Ah8^^h|TPJ  
class picker : public Action troy^H  
  { tq4"Q BIKh  
public : )edU <1P  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Q T0IW(A  
  // all the operator overloaded d=.n|rS4 W  
} ; P_^ |KEz  
3=G5(0  
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。 k=d%.kg  
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: (<g;-pZH%  
af`f*{Co3  
template < typename Right > )0 42?emn  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const -?2&5YB  
  { ~8n~4  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ]w&?k:y>  
} -h^} jP8  
Jte:l:yjtA  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > WMdz+^\(  
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。 X&;]  
~[ ks|  
template < typename T >   struct picker_maker 3gfV0C\  
  { %+j]vP  
typedef picker < constant_t < T >   > result; VUg~[  
} ; STF}~`b:3  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > T/spUlWu  
  { EL)/5-=S  
typedef picker < T > result; bCac .x#jo  
} ; Y&cjJ`rw  
5k7(!  
下面总的结构就有了: "n2xn%t{  
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。 XQg%*Rw+t  
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。 WriJco<v  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 -T>wi J  
至此链式操作完美实现。 |Bf:pG!  
lLwQridFXh  
<=GzK:4L  
七. 问题3 9rvxp;  
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。 (HX[bG`  
bZ@53  
template < typename T1, typename T2 > "'p+qbT8  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  pmpn^ZR  
  { j/`qd(=B  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); !kk %;XSZ  
} NcY0pAR*  
x#}eC'Q  
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: YC,.Y{oY{  
PTc\I  
template < typename T1, typename T2 > fylA 0{  
struct result_2 a^)4q\E  
  { C9; X6  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; d}B_ll#j-  
} ; #o |&MV_j  
i(cb&;Xx:A  
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? y2ws*IZ"  
这个差事就留给了holder自己。 3,cE/Ei  
    u B%^2{uU  
c+K=pp@  
template < int Order > uJ5%JB("E  
class holder; 2BU)qv-  
template <> ZK_@.O+]  
class holder < 1 > ~esEql=Q3'  
  { +AC-f2  
public : 'jlXLb  
template < typename T > a>jI_)L  
  struct result_1 Ch&]<#E>`  
  { XTXo xZ#w  
  typedef T & result; 3ij I2Zy  
} ; NCpn^m)Q}  
template < typename T1, typename T2 > bqwW9D(  
  struct result_2 Mh/>qyS *2  
  { ydFhw}1>  
  typedef T1 & result; 3f.Gog  
} ; L-:L= snO  
template < typename T > tJF~Xv2L!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const GBOmVQ $Hb  
  { 3V!&y/c<  
  return (T & )r; D$!p+Q  
} d`][1rZk  
template < typename T1, typename T2 > &Or=_5Y`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const  G#n)|p  
  { U.sPFt  
  return (T1 & )r1; T9v#Jb6  
} !U~#H_  
} ; j I@$h_n  
?RAR  
template <> + d)~;I$  
class holder < 2 > 8q[WfD  
  { zZ0V6T}  
public : Cspm\F  
template < typename T > -oT+;2\2  
  struct result_1 iwx0V  
  { F,2#;t4  
  typedef T & result; 4O"kOEkKT>  
} ; >{) #|pWU  
template < typename T1, typename T2 > Z/UVKJm>:  
  struct result_2 |a:VpM  
  { Uht:wEr  
  typedef T2 & result; ]~ eWr2uG?  
} ; GYmBxX87  
template < typename T > }uj'BO2?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const d3J_IW+8R$  
  { w*kFtNBfU  
  return (T & )r; h_"/@6  
} G9":z|  
template < typename T1, typename T2 > >}(*s^!k  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const :q[n1 O[Ch  
  { 9s6lt#?b  
  return (T2 & )r2; m)2hl~o_  
} !fjU?_[S  
} ; /1 %0A  
>gLy z2  
n|2-bRK-  
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> >。 K T72D  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 5kZ yiC*  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 6Tmb@<I_  
^`5Yxpz  
return l(i, j) = r(i, j); Z`KXXlJ^i  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) m:<3d]L  
d"a7{~l  
  return ( int & )i; 7%}}m&A7h  
  return ( int & )j; uy\+#:44d  
最后执行i = j; : 2d9ZDyD  
可见,参数被正确的选择了。 MpvA--  
U4pvQE.m<  
< l ^ Z;.  
lq9h Dn[p  
}H^^v[4  
八. 中期总结 ^K[tO54  
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: q)i(wEdUZ  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 y9 ' 3vZ  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 +~]g&Mf6o  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor /kVc7 LC  
$466? oI  
w' >v@`y  
5E(P,!-.  
WX"M_=lc-@  
nQVBHL>  
九. 简化 &y+*3,!n8  
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。 yKhzymS}T  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 $X]v;B)J|  
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: z:7F5!Z  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ?bA]U:  
  +-*/&|^等 9}_f\Bs  
2. 返回引用。 DYl{{L8@  
  =,各种复合赋值等 `t2! M\)  
3. 返回固定类型。 CU&,Kq@  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 9xp ;$14  
4. 原样返回。 |?W   
  operator, O:R{4Q*5  
5. 返回解引用的类型。 $QnfpM%+=  
  operator*(单目) 0P >dXd)T  
6. 返回地址。 yln.E vJjD  
  operator&(单目) E:OeU_\  
7. 下表访问返回类型。 AtYYu  
  operator[]  e n":  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Lj,%pzJ  
  operator<<和operator>> @SB+u+mOS  
r\`m[Q  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 s``L?9  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: oI/ThM`=q  
i*>yUav"  
template < typename Left > <3CrCEPC  
struct value_return w;_=$L'H&G  
  { |sAg@kM  
template < typename T >   {`  
  struct result_1 Inoou 'jX  
  { +y(h/NcQ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; v[GHqZ  
} ; g/gLG:C  
Rgu^> ~   
template < typename T1, typename T2 > N`MQHQ1  
  struct result_2 zb$U'D_ -f  
  { gC-0je  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; xn[di-L F  
} ; Xs_y!l  
} ; &[pw LYf7  
\)WjkhG<w#  
0<k!F3=  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait oc Uu  
u6RHn;b  
下面我们来剥离functor中的operator() H_]kR&F8  
首先operator里面的代码全是下面的形式: | w -W=v  
H0 t1& :  
return l(t) op r(t) OwUbm0)h^V  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) B\yid@e  
return op l(t) Yd'ke,Je  
return op l(t1, t2) TXv#/@  
return l(t) op !y.7"G*  
return l(t1, t2) op 3\ed4D  
return l(t)[r(t)] &|eQLY #l  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Z0KA4O$eL  
qMOD TM~+  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: `!N?#N:b)  
单目: return f(l(t), r(t)); "?-s Qn  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); cB^lSmu5  
双目: return f(l(t)); Gx($q;8  
return f(l(t1, t2)); Sq%R  
下面就是f的实现,以operator/为例 vD t? N9  
*fZ'#C~x  
struct meta_divide g.Q ?Z{  
  { |1R @Jz`  
template < typename T1, typename T2 > Sq>UMfl&  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 6yqp<D0SP)  
  { 'z/hj>B<  
  return t1 / t2; XlPy(>  
} \&0NH=*^  
} ; >{Djx  
>E3OYa?G  
这个工作可以让宏来做: *6DKU CA/  
J%'|IwA  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ t[Q\T0E  
template < typename T1, typename T2 > \ wW~2]*n  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ~7g6o^A>  
以后可以直接用 fsoS!6h0k  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) SbY i|V,H  
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 ;7}*Xr|  
(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。。。) Q>$v~v?9  
b._pG(o1  
e6Y0G,K  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ]h6<o*  
tEl_A"^e  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > }<p%PyM  
class unary_op : public Rettype I]58;|J  
  { L 'y+^L|X  
    Left l; %o>1$f]  
public : b.(^CYYQ  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 7JbrIdDl|  
=zdRoXBY[b  
template < typename T > A7se#"w  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const O#g31?TO  
      { lf 3W:0 K  
      return FuncType::execute(l(t));  OxRzKT  
    } 2\ n6XAQ*  
FsjblB3?E  
    template < typename T1, typename T2 > &>SE9w/ ?o  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r.[kD"l  
      { \oyr[so(i  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Zr3KzY9  
    } Ex<0@Oz  
} ; sy;~(rpg  
f`cO5lP/:)  
qmhHHFjQ  
同样还可以申明一个binary_op Em;zi.Y+V  
.3#Tw'% G  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > iM-@?!WF  
class binary_op : public Rettype /OEj]DNY  
  { >U z3F7nHi  
    Left l; X(~NpLR  
Right r; /KkUCq2A  
public : A#}IbcZ|b  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 'a}pWkLB  
U<$|ET'  
template < typename T > mSs%gL]g  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^+88z>  
      { $P$OWp?b  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); B4%W,F:@  
    } \RJ428sxn  
w5p+Yx=q  
    template < typename T1, typename T2 > [1Rs~T"  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]*).3<Lw  
      { #H|]F86(  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); o&zeOJW  
    } #~"jo[  
} ; iVE+c"c!2&  
kAMt8  
czafBO6  
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 0oD?4gn  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 D?$f[+  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) @>?&Mw\c  
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。 :^K|u^_>P  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! -70Ut 4B  
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。。。 Re`= B  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 u?!p[y6  
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) cYK3>p A  
下面是修改过的unary_op TWMD f  
278 6tZF,  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > E8/P D  
class unary_op 7C=t19&R'  
  { (sY?"(~j?T  
Left l; &@y W< <  
  {=TD^>?  
public : "~tEmMz  
}JS?42CTaV  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} !I@"+oY<  
CZ|R-ky6p  
template < typename T > Y>r9"X| &H  
  struct result_1 fN@2 B  
  { AkGCIn3  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; (V*ggii@  
} ; .-{B  
2%QY~Ku~  
template < typename T1, typename T2 > jlItPd C v  
  struct result_2 DJhi>!xJ  
  { $w{#o E  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 0GEK xV\F  
} ; .Um.dXBYU  
ht ` !@B  
template < typename T1, typename T2 > X2~>Z^, U  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 42mdak}\  
  { ):1NeJOFF  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); |oa 9 g2  
} .xS}/^8iD  
a8''t_Dp  
template < typename T > b k 30d  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >O?5mfMK  
  { r!'\$(m E  
  return OpClass::execute(lt(t)); Gz@'W%6yaV  
} wpO-cJ!,  
;CD@RP{$n  
} ; ZBi|B D  
Y;G+jC8   
wS9EC}s:Q  
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 yc?+L ;fN  
好啦,现在才真正完美了。 6"b =aPTi  
现在在picker里面就可以这么添加了: 6x7pqH M  
L> > %  
template < typename Right > jNBvy1  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const y ~7]9?T  
  { rjHL06qE  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); D<78Tm x  
} |5^tp  
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。 d#'aTmu!  
FMh SHa/B  
CvS}U%   
x8|sdZFxo  
$# klgiL  
十. bind \4zb9CxOZ  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 k` cz$>  
先来分析一下一段例子 4Hc+F(  
U= QfInB  
F l@%?  
int foo( int x, int y) { return x - y;} . Lbu[  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 e:#c\Ay+  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 m WN9/+!  
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。 &]~Vft l  
我们来写个简单的。 6HeZ<.d&  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 5F&xU$$a-  
对于函数对象类的版本: K)"lq5nM  
f sRRnD  
template < typename Func > QU{|S.\  
struct functor_trait (CDwl,  
  { X} <p|P+  
typedef typename Func::result_type result_type; a$-:F$z  
} ; F6,[!.wl  
对于无参数函数的版本: !0p_s;uu,W  
*c<0cHv*  
template < typename Ret > cG{>[Lf  
struct functor_trait < Ret ( * )() > OcWy#,uC  
  { BUhLAO  
typedef Ret result_type; d'y\~M9(  
} ; OZ2YflT  
对于单参数函数的版本: 1VRe xp  
Tp-<!^o4  
template < typename Ret, typename V1 > <~D-ew^BU  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > afE`GG-  
  { |1M+FBT$w  
typedef Ret result_type; dB`3"aSN7  
} ; [(Jj@HlP6T  
对于双参数函数的版本: &\[3m^L  
x.J% c[Q8  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > [3&Y* W  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > mV\QZfoF  
  { >U?U ;i  
typedef Ret result_type; +T\c<lJ9  
} ; e[`u:  
等等。。。 9#C hn~ \  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 9j6# #@{  
ZMFV iE;8  
template < typename Func > R> r@[$z+  
struct func_return 4^|;a0Qy]  
  { fYv= yP~  
template < typename T > KB3zQJY  
  struct result_1 |gl~wG1@  
  { Nhq& Sn2  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; /<J&ZoeJB  
} ; u>e4;f`F  
n4* hQi+d  
template < typename T1, typename T2 > 9t`   
  struct result_2 e~Hx+Qp.G  
  { 7F=Xn@ _  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; \Pv_5LAo  
} ; vO2I"Y*\  
} ; _!m_s5{  
Y6J7N^  
c_oI?D9  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 i Eh -  
O^tH43C  
template < typename Func, typename aPicker > .'+*>y!  
class binder_1 BPFd'- O)  
  { $M `%A  
Func fn; .Vy*p")"  
aPicker pk; ! y1]S .;  
public : IYJS>G%*  
B5- G.Z  
template < typename T > A..,.   
  struct result_1 >,ThIwRN  
  { HLjXH#ry  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 8|\0\Wd;vu  
} ; 5P?7xRA  
uyd y[n\  
template < typename T1, typename T2 > pI__<  
  struct result_2 )+' De  
  { d@ +}_R"c  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; pP1|/f5n`  
} ; +Xb )bfN  
Afpj*o  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} m 6Xex.d  
]Bp db'  
template < typename T > ."N`X\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const RoL5uha,l  
  { 3ug|H  
  return fn(pk(t)); pt"yJtM'P  
} H9c  
template < typename T1, typename T2 > w"-'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ZcTxE]Y  
  { (IAc*V~  
  return fn(pk(t1, t2)); sd (I@ &y  
} ?DN4j!/$  
} ; uO4kCK<7C  
qDOJ;> I  
=cy;{2S'p  
一目了然不是么? iQrTEp  
最后实现bind 1QfOD-lv  
?;\xeFy!  
w(lxq:>"  
template < typename Func, typename aPicker > aFI?^"L  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ^bVY&iXNu  
  { b4_"dg~gK  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); u )'l|Y  
} }]-SAM  
j Hd <*  
2个以上参数的bind可以同理实现。 'IaI7on  
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。 i.4L;(cg  
]Q}z-U  
十一. phoenix VrV* -J'  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: \M ]w I  
Y,v8eOo45S  
for_each(v.begin(), v.end(), Z19d Ted33  
( N XAP=y3  
do_ fk(l.A$  
[ /]/3)@wT  
  cout << _1 <<   " , " #}^ kMD >  
] B3 mD0   
.while_( -- _1), %cM2;a=2  
cout << var( " \n " ) |51z&dG  
) jV_Eyi3  
); m6qmZ2<  
4|+6a6  
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: b"Hg4i)  
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 dAOmqu, 6  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 1goK>=-^  
那么我们就照着这个思路来实现吧: u~X]W3  
.Gq)@{o>  
&hmyfH&S  
template < typename Cond, typename Actor > k~ZwHx(%S  
class do_while [CH%(#>i~  
  { \ H#zRSbZ  
Cond cd; &`7tX.iMlh  
Actor act; ojO<sT:by  
public : xACAtJ'gc  
template < typename T > *Z7W'-  
  struct result_1 C\7qAR\  
  { B\2<r5|QG  
  typedef int result_type; XVi?- /2  
} ; @DT${,.49  
2Y&QJon)  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} *Yk3y-   
qyMR0ai-  
template < typename T > C& 0iWY\a  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const o.5w>l!9K  
  { (o_wv  
  do brN:Ypf-e  
    { BH0@WG7F  
  act(t); H"4^  
  } P@ '<OI  
  while (cd(t)); <`EZ^S L;  
  return   0 ; ~ ={8b  
} X}`|"NIk.  
} ; *]%{ttR~  
SP9_s7LL  
)*N]Q  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). bit&H  
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。 wmFI?   
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。 BnH< -n_  
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。 ev>gh0  
下面就是产生这个functor的类: W?8 |h  
e!*d(lHKos  
D0,U2d  
template < typename Actor > M xUj7ae  
class do_while_actor Q9)/INh  
  { 9J_lxy}  
Actor act; [ aj F  
public : q#Az\B:  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} >6 [{\uPK  
YuD2Q{  
template < typename Cond > -Cv:lJj  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ?:OL8&0  
} ; F*rU=cu  
U<fe 'd  
qsXK4`  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 6sBS;+C  
最后,是那个do_ U/&!F  
zh)qo  
|Vc8W0~0  
class do_while_invoker hZ-No  
  { 'E+Ty(ED5  
public : HMJx[ yD  
template < typename Actor > 0XFJ/  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const zb Z0BD7e  
  { l)GV&V  
  return do_while_actor < Actor > (act); `s(T (l  
} vK)^;T ;  
} do_; 1 *'SP6g  
(1gfb*L  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? cf?*6q?n  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 l'HrU 1_7Y  
最后来说说怎么处理break和continue M~7gUb|  
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。 74ma   
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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