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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda O}VI8OB(&  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 E*rnk4Y  
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, pC9Ed9uRK  
WPbWG$Li  
nFE0y3GD8  
Sw!/ I PO  
  class filler aBL+i-  
  { bqB gq  
public : 4E&= qC]S  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} jTjGbC]X  
} ; %\xwu(|kN  
!L5[s  
c o}o$}  
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: 4.@gV/U(|  
I^'U_"vB  
>we/#C"x  
8p3pw=p  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 8!e1T,:b  
=l&A9 >\  
tF> ?]  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Rx e sK  
6.fahg?E  
+{* @36A5A  
`9%Q2Al  
二. 战前分析 Mq7d*Bgb  
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。 +/idq  
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 mRI W9V  
JvFU7`4@  
i,G )kt'H  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); hGc')  
  /* --------------------------------------------- */ {. r/tV5IH  
vector < int *> vp( 10 ); rw*#ta O  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ;dq AmBG{8  
/* --------------------------------------------- */ |BysSJ  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); K>H_q@-?f  
/* --------------------------------------------- */ X2#;1 ku  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); /mST<{(_G\  
  /* --------------------------------------------- */ 4%5H<:V7  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); n ETm"  
/* --------------------------------------------- */ 23a&m04Rk  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); YE#OAfj~  
c" mRMDg%  
]stAC3  
2+G_Y>  
看了之后,我们可以思考一些问题: Vab+58s5  
1._1, _2是什么? <fY<.X  
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。 %dXfC!  
2._1 = 1是在做什么? /?b<}am  
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。 L|DSEth  
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。 WFBg3#p  
Q^q G=  
x)@G+I \u  
三. 动工 mUi|vq)`=D  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: sePOW#|  
9gMNS6D'b  
m .2)P~a  
G:qkk(6_#  
template < typename T > !/0XoIf"  
class assignment .^s%Nh2jM  
  { m9^ ? p  
T value;  5" U8|  
public : N"~P` H![x  
assignment( const T & v) : value(v) {} 7QiJ1P.z  
template < typename T2 > % ~%>3  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } D_E^%Ea&`  
} ; K%h83tm+  
?k4O)?28  
lyzMKla"  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 yc,Qz.+g  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment )i; y4S  
=dbLA ,z9  
\IQP` JR  
rnxO2   
  class holder cTRQI3Oa>  
  { e=nExY  
public : m{gK<T  
template < typename T > gM|X":j  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const SJVqfi3A  
  { 8xUmg&  
  return assignment < T > (t); ;8sEE?C$g  
} (bo{vX  
} ; hB:R8Y^?H  
Rk fr4  
_:om(gL  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 8<u_ wt@  
~S Js2- 2  
  static holder _1; di6A.N5A  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 s#sr1[9}G  
9s)YPlDz  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); .a:Oj3=0  
而不用手动写一个函数对象。 B\bIMjXV  
>VqMSe_v  
<PkDfMx2  
%>cc%(POO  
四. 问题分析 Uc e#v)  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 `xbk)oW#  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 )|/t}|DIx  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 /= P!9d {  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 h B<.u  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Y VTY{>Q  
C<A82u;t%@  
五. 问题1:一致性 }}~ ^!  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| K)GC&%_$O  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Cg 85  
Q>}I@eyJ  
struct holder ~I/7{B|yX  
  { eU7RO  
  // NVFAmX.Z:  
  template < typename T > pCf-W/v  
T &   operator ()( const T & r) const dQA J`9B  
  { t]FFGnBZ  
  return (T & )r; X%,;IW]a  
} URR| Q!D  
} ; ,=>O/!s  
> ^3xBI:Q  
这样的话assignment也必须相应改动: cZL"e  
_}Jz_RS2`  
template < typename Left, typename Right > Yl1@ gw7  
class assignment zEY Ey1  
  { Y_PCL9G{p  
Left l; 9>le-}~  
Right r; +C\?G/  
public : >C_! }~  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} (m3p28Q?  
template < typename T2 > [ sz#*IJ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } : M0LAN  
} ; .(;k]U P  
{b/60xl?  
同时,holder的operator=也需要改动: $if(`8  
~"Ek X  
template < typename T > oG@P M+{  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const *goi^ Xp  
  { I+O !<S B  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); vWfC!k-)b  
} WP^%[?S2  
UDyvTfh1X  
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。 y9\s[}c_  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 1aYO:ZPy  
:'GTCo$3  
return l(rhs) = r; TdD-# |5  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 !0Xes0gK0  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 3 ;.{ O%bX  
Jc9SHCJ  
template < typename Tp > #_7}O0?c3  
class constant_t {yVi/*;f^  
  { D (qT$#  
  const Tp t; X+ iA"B  
public : f$V']dOj1q  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} {br4B7b  
template < typename T > =]W{u`   
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 5bmtUIj  
  { )IZ$R*Y{  
  return t; # FaR?L![Y  
} !;CY @=  
} ; -oF4mi8S  
shn`>=0.&  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 FG#E?G  
下面就可以修改holder的operator=了 5+%BZ  
P'ZWAxd  
template < typename T > :Fj4YP"  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 'U}i<^,c  
  { E C7f  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 3)0*hq&83  
} vn}Vb+@R  
^@X =v`C  
同时也要修改assignment的operator() N@)4H2_u \  
Hg(\EEe  
template < typename T2 > X[;4.imE  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 2b|vb}|t{  
现在代码看起来就很一致了。 RSmxwx^  
MiOSSl};  
六. 问题2:链式操作 zi*D8!_C  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 B0Z*YsbXL  
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。 L4kYF~G:4  
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。 r="X\ [on  
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。 >+oQxml6nI  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 9@D,ZSi  
I8^z\ef&  
template < typename T > j-{WPJa4\  
struct result_1 T/ S-}|fhQ  
  { ,u]kZ]  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; J_P2%b=C  
} ; m@HU;J\I  
XTW/3pB  
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: y'pG'"U]_  
bJ. ((1$  
template < typename T > R4V>_\D/  
struct   ref +oQ@E<)H  
  { Za}91z"  
typedef T & reference; TS3 00F  
} ; k, v.U8  
template < typename T > uvA}7L{UO  
struct   ref < T &> 8KoPaq   
  {  KQW  
typedef T & reference; iv;;GW{2  
} ; 7CG_UB  
|Z2_1( ku  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: V<nzThM\  
Zqam Iq  
template < typename T > R!$j_H  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const R~Xl(O  
  { /Zv}u  
  return l(t) = r(t); GB[W'QGiq  
} U}Hmzb  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 M>I}^Zp!  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 5jjJQ'  
>) S a#w;  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 ]Uxx_1$,  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: PVtQ&m$y  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 .+[[m$J  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ]m}>/2oSs  
最后的布局是: :EA,0 ,  
                Add 1uy+'2[Z-D  
              /   \ <<;j=Yy({`  
            Divide   5 [9+M/O|Vs  
            /   \ 4L5Wa~5\  
          _1     3 6'wP?=  
似乎一切都解决了?不。 iSFgFJG^  
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。 r2&{R!Fj`  
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。 3{$c b"5  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: `pcjOM8u  
6(ja5)sn*  
template < typename Right > hR{Fn L  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const }:hdAZ+z  
Right & rt) const s@3!G+ -}  
  { sHEISNj/^  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); d0N7aacY  
} yr;oq(&N  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 /D~ ,X48+  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 #vS>^OyP  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 3d,|26I7f  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 V25u'.'v  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 Y@.:U*  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? C(gH}N4  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: ,e,fOL  
LTa9' q0  
template < class Action > (cCB3n\20  
class picker : public Action Fir7z nRW  
  { MOOL=Um3  
public : iezz[;t  
picker( const Action & act) : Action(act) {} p$"*U[%l  
  // all the operator overloaded 8Ipyr%l  
} ; Y8CXin h  
HWs?,AJNxB  
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。 (,<?Pg7v:f  
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: %OzxR9  
8"S0E(,mu  
template < typename Right > Ajq<=y`NzV  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const )I5f`r=Ry  
  { a{)"KAP  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ]7br*t^zv  
} #~ >0Dr  
?.~@lE  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Kk/qd)nk  
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。 L:%h]-  
5$O@+W!?@  
template < typename T >   struct picker_maker *.~M#M 9c  
  { :z^c<KFX  
typedef picker < constant_t < T >   > result; KD#ip3  
} ; \GPWC}V\s  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > m$$U%=r>@  
  { F!Nx^M1  
typedef picker < T > result; h7%<  
} ; A).wjd(_,  
7qnw.7p  
下面总的结构就有了: Xt$?Kx_,  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 p_mP'  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 O"{NHNG\oT  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 pG|DT ?  
至此链式操作完美实现。 2p'qp/  
<K2 )v~  
fHe3 :a5+W  
七. 问题3 2P]rJ  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 fw-LZ][  
*d)B4qG  
template < typename T1, typename T2 > ;%Z)$+Z_)<  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 58=fT1 B  
  { b ~F8 5U2  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); DuCq16'0T  
} s3t{freM  
q`qbaX\J3  
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: =NlAGzv!w  
RJSNniYr7  
template < typename T1, typename T2 > JZai{0se  
struct result_2 9v/1>rziE  
  { ON !1lS  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; eP;lH~!.0  
} ; RX#:27:  
3ne=7Mj  
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? (Kx3:gs  
这个差事就留给了holder自己。   5)mn  
    )2:d8J\  
5 kQC  
template < int Order > sx|=*j,_  
class holder; ?_ p3^kl  
template <> g9 g &]  
class holder < 1 > j1>1vD-`T  
  { Wny{qj)=  
public : ?HU(0Vgn'  
template < typename T > iao_w'tJ  
  struct result_1 Y2Y/laD  
  { ?L7z\b"_~  
  typedef T & result; q?JP\_o:  
} ; DQwbr\xy\  
template < typename T1, typename T2 > Xo$(zGb  
  struct result_2 ^F_c'  
  { ?|{P]i?)'  
  typedef T1 & result; 6J-tcL*4"%  
} ; .`iOWCS  
template < typename T > [_CIN  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const w 8T#~Dc  
  { .hn "NXy  
  return (T & )r; [9*+s  
} (LQ*U3J]_  
template < typename T1, typename T2 > [?_^Cy  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const &Q 3!ty  
  { "y#$| TMB  
  return (T1 & )r1; l8jm7@.E  
} JrS|Ib)6  
} ; _sx]`3/86  
Z+FJ cvYx  
template <> o5A@U0c_  
class holder < 2 > T&cf6soo  
  { 8)'OXR0/  
public : 1;S@XC>  
template < typename T > ;5dJ5_}  
  struct result_1 s}X2*o`,  
  { 05$CIS>!  
  typedef T & result; z GA1  
} ; Np+<)q2  
template < typename T1, typename T2 > {0QNqjue  
  struct result_2 mM!Gomp  
  { 4Bs '5@  
  typedef T2 & result; kp LDK81I  
} ; tVFl`Xr   
template < typename T > lfK sqe"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 3hGYNlQ^  
  { (jtrQob  
  return (T & )r; ;",W&HQbE  
} GK~uoz:^O  
template < typename T1, typename T2 > t#=W'HyW8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const |+f@w/+  
  { F7x]BeTM  
  return (T2 & )r2; /Rf:Z.L  
} <0T|RhbY   
} ; u{o3  
&M&*3  
Ja"?Pb  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 yxik`vmH  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: U]ynnw4  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: }&F|u0@b  
mA@FJK_  
return l(i, j) = r(i, j); ?^n),mR  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)  6g576  
+<a-;e{  
  return ( int & )i; `1{Y9JdQ  
  return ( int & )j; gE\&[;)DB  
最后执行i = j; `-/-(v+ i  
可见,参数被正确的选择了。 .J"QW~g^  
Uc^eIa@  
)%dxfwd6  
j 4!$[h  
x8 _f/2&  
八. 中期总结 J;|a)Nw  
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: %68'+qz  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 I() =Ufs5z  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 L`NY^  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor aS=-9P;v  
< KG q  
E2K{9@i  
X|y(B%:  
VkdGGY  
Vdd HK  
九. 简化 d<K2 \:P{}  
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。 r2yJ{j&s  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ti'B}bH>'  
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: 70Jx[3vr  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 jVi> 9[rz  
  +-*/&|^等 oq${}n<  
2. 返回引用。 3>M%?d  
  =,各种复合赋值等 B\S}*IE  
3. 返回固定类型。 B>.x@(}V~  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) & OYo  
4. 原样返回。 x<5ARK6\=  
  operator, K*I!:1;3N  
5. 返回解引用的类型。 /9ctmW1!<  
  operator*(单目) U}@xMt8@l  
6. 返回地址。 *IX<&u#  
  operator&(单目) v|\3FEu@  
7. 下表访问返回类型。 aKjP{Z0k$  
  operator[] 5(>SFxz"t  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 )G#mC0?PV  
  operator<<和operator>> /| q .q  
ysapvQN_6  
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。 VWq]w5oQO  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ' _d4[Olu  
5EU~T.4C<  
template < typename Left > 7UIf   
struct value_return p<1y$=zS  
  { 3P@D!lV&K  
template < typename T > E75/EQ5p]p  
  struct result_1 3ew4QPT'  
  { [?%q,>F  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; >)F "lR:o  
} ; zD)/QFILy  
]Hp>~Zvbb  
template < typename T1, typename T2 > XeX\u3<D  
  struct result_2 n{u\t+f  
  { B*Q9g r  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; e:%|.$4OG  
} ; Z1#u&oX  
} ; 2ah%,o  
<d @9[]  
>-w(P/  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait $=iw<B r  
Ve2{;`t  
下面我们来剥离functor中的operator() jp_|pC'  
首先operator里面的代码全是下面的形式: =Ox}WrU~  
#x;,RPw5  
return l(t) op r(t)  />Q}0H g  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) aaP_^m O  
return op l(t) NV7k@7_{B  
return op l(t1, t2) q3AqU?f  
return l(t) op s1q8r!2\w  
return l(t1, t2) op c/Xg ARCO  
return l(t)[r(t)] h2 KI  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 7:,f|>  
s$).Z(6  
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: =:aJZ[UU<2  
单目: return f(l(t), r(t)); w lH\w?  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); AHRJ7l;a  
双目: return f(l(t)); ak7kb75o  
return f(l(t1, t2)); 8l_M 0F ,  
下面就是f的实现,以operator/为例 ')U~a  
2]1u0-M5L  
struct meta_divide T]ls&cW5  
  { As<B8e]  
template < typename T1, typename T2 > P 0e-v0  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) jMgXIK\  
  { GlnO8cAB  
  return t1 / t2; s bj/d~$N  
} H T|DT  
} ; Keozn*fzI  
tLBtE!J$[  
这个工作可以让宏来做: # obRr#8  
|RFBhB/u  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ odCt6Du  
template < typename T1, typename T2 > \ MfP)Pk5  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; yEq7ueJ'  
以后可以直接用 TG%B:^Yz!  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ;%9]G|*{  
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 T1]?E]m{  
(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。。。) 7Ml4u%?  
h:nybLw?  
ikW[lefTq  
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 t N{S;)q#X  
Gq^vto  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > N ~{N Nf Y  
class unary_op : public Rettype lG}#K^q  
  { H/c (m|KK  
    Left l; -}#HaL#'K  
public : ")T\_ME  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} LWyr  
g w" \pD  
template < typename T > N-gYamlQ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const u.|Z3=?VG  
      { !R=@Nr>  
      return FuncType::execute(l(t)); 93>4n\  
    } ^U }k   
t:2v`uk  
    template < typename T1, typename T2 > u= NLR\  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ax;=Zh<DAv  
      { 1z? }'&:  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); l4>^79**  
    } {'5"i?>s0>  
} ; O`B,mgT(  
<h/%jM>9/  
{~3QBMx6  
同样还可以申明一个binary_op `7CK;NeT  
jN\u}!\O  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Cf 2@x  
class binary_op : public Rettype i"WYcF |  
  { *'?7OL  
    Left l; %2?+:R5.  
Right r; xT%`"eM}  
public : n t}7|h|  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} p;O%W@n"  
5 % 2A[B  
template < typename T > uu9M}]mDl  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const # ]7Lieh[5  
      { *\sPHz.  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ;2p+i/sVj  
    } tAdE<).!  
_)M,p@!?=h  
    template < typename T1, typename T2 > F$C6( C?  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 23s;O))  
      { \D7bTn  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); qqrjI.  
    } V' Gal`  
} ; E>!=~ 7.  
bMyld&ga  
e$# *t  
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 FSIiw#xzH  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 5(3O/C{?~  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) "& ,ov#  
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。 IS2cU'   
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! hH %>  
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。。。 p+VU:%.t  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 .ZpOYhk  
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) i%hCV o  
下面是修改过的unary_op WsI`!ez;D  
!@xO]Jwv  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Vy\Vpp  
class unary_op >|$]=e,Z  
  { l<6u@,%s  
Left l; @(3F4Z.i%.  
  >f(?Mxh2  
public : k }=<51c  
kZ40a\9 Ye  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} b 7UJ  
z p E|  
template < typename T > apvcWF%  
  struct result_1 &Y]':gJ  
  { +y GQt3U  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ,T$ts  
} ; qJhsMo2IH  
1Kg0y71"  
template < typename T1, typename T2 > f7Gn$E|/r;  
  struct result_2 d1b] +AG4  
  { L, JQ\!c  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; =!q% 1mP  
} ; |>.Q U3  
Cp8=8N(Xb  
template < typename T1, typename T2 > Nwvlv{k'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const EBj^4=b[  
  { (WM3(US|  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); aurs~  
} vg z`+Zj*S  
"y1Iu   
template < typename T > YR%iZ"`*+O  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +r:g}iR  
  { iUx\3d,  
  return OpClass::execute(lt(t)); )t6]F6!_  
} ,YYEn^:>  
hAGHb+:  
} ; YH&=cI@  
z/@_?01T=  
}A#IBqf5  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug g@.$P>Bh  
好啦,现在才真正完美了。 y.rN(  
现在在picker里面就可以这么添加了: h9vcN#22D  
@:lM|2:  
template < typename Right > nM,:f)z  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const O'y8q[2KE  
  { i+_LKHQN  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); SQKhht`M  
} dmFn0J-\  
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。 NYm"I`5w  
!`DRJ)h  
 T]#V  
<`H0i*|Ued  
ll:UIxx  
十. bind ZnG.::&:  
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。 V Z(/g"9  
先来分析一下一段例子 YOCEEh?  
qQ@| Cj  
9U8M|W|d  
int foo( int x, int y) { return x - y;} S,Y|;p<+^  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 c}(WniR-"  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 *@U{[J  
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。 hHs/Qtq  
我们来写个简单的。 #6`5-5Ks;  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Ndmt$(b  
对于函数对象类的版本: 6{Wo5O{!\  
04a ^jjc  
template < typename Func > aSL`yuXu  
struct functor_trait 1+l8%G=hB  
  { rIyH/=;  
typedef typename Func::result_type result_type; ;b~ S/   
} ; PwY/VGT  
对于无参数函数的版本: 'ofj1%c  
v^|U?  
template < typename Ret > ,:_c-d#  
struct functor_trait < Ret ( * )() > $=aO*i  
  { @6u/)>rI  
typedef Ret result_type; 7|rH9Bc{U  
} ; tne_]+  
对于单参数函数的版本: sZ;|NAx)  
D6 B-#u!M  
template < typename Ret, typename V1 > E$8JrL  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > mx c)Wm<4  
  { Q7%4`_$!  
typedef Ret result_type; b 2gng}  
} ; h Yu6PWK  
对于双参数函数的版本: Z;0~f<e%  
X{9^$/XsJ  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > q z)2a2C  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > a#oROb-*~  
  {  Fr%#  
typedef Ret result_type; ! 'zd(kv<  
} ; T$Z9F^w  
等等。。。 TpjiKM  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy y^. 66BH  
*}[\%u$ T  
template < typename Func > ;>6< u.N  
struct func_return wxN)d B  
  { (In{GA7 ;  
template < typename T > f/Gx}x=  
  struct result_1 53Adic  
  { Di9RRHn&q  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; U82a]i0  
} ; #Z&/w.D2  
1? >P3C  
template < typename T1, typename T2 > `lhw*{3A  
  struct result_2 1.hWgWDP  
  { aSR-.r  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; `~1!nfFD  
} ; yR}. Xq/  
} ; V<ESj K8  
XLh)$rZ  
b)w cGBS  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 2u{~35  
w)btv{*  
template < typename Func, typename aPicker > n<?U6~F&~  
class binder_1 qxL\G &~  
  { 7 qKz_O  
Func fn; !_I1=yi  
aPicker pk; spK8^sh  
public : bcIae0LZ  
iL/c^(1  
template < typename T > UG| /Px ]  
  struct result_1 st'T._  
  { U(&c@u%  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; AFLtgoXn:  
} ; ?K1B^M=8  
dFg>uo  
template < typename T1, typename T2 >  tV}!_  
  struct result_2 h~dQ5%  
  { )p& g!qA  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ^FCXcn9  
} ; So%X(, |  
>w,L=z=  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} >XN[KPTa  
7iB!Uuc  
template < typename T > yOM/UdWq  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zzmC[,u}  
  { _,3ljf?WQM  
  return fn(pk(t)); bG;fwgAr  
} -t-f&`S||  
template < typename T1, typename T2 > 62xOh\(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `sjY#Ua<  
  { 5Cf!NNV  
  return fn(pk(t1, t2)); e =amh  
} t}t(fJHY`  
} ; _~FfG!H ^X  
aq,1'~8XR  
xC76jE4  
一目了然不是么? 0TN28:hcD  
最后实现bind so))J`ca)  
*,u3Wm|7  
{i;,Io7 W  
template < typename Func, typename aPicker > bpu`'Vx  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Iu'9yb  
  { <,vIN,Kl8/  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); f-U zFlU  
} Ku5||u.F4*  
X'A`" }=_  
2个以上参数的bind可以同理实现。 lg^'/8^f  
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。 r[9m-#)>  
v>X!/if<y  
十一. phoenix EEe$A?a;  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: DYX{v`>f^  
.ARYCTyG  
for_each(v.begin(), v.end(), F`=p/IAJK  
( 0d2P   
do_ (3e.q'  
[ U1\EwBK8*T  
  cout << _1 <<   " , " 3Tr,waV  
] dJuyJl$*  
.while_( -- _1), *tjaac;z<J  
cout << var( " \n " ) @ f[-  
) '1u?-2  
); i?L=8+9f  
QE 4   
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: /*C!]Z>.  
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 \p!UY 3'  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Ir;JYY!0?  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Lg4|6.Ez|P  
/R&`]9].s  
5:PS74/  
template < typename Cond, typename Actor > ?XKX&ws  
class do_while O:BdZ5 b  
  { qI'pjTMDY  
Cond cd; (Jp~=6&lKf  
Actor act; @ZEBtM%.O  
public : =DwLNyjU4  
template < typename T > YNr5*P1  
  struct result_1 N:G]wsh  
  { 082}=Tsx   
  typedef int result_type; Xj, %t}  
} ; We6eAP/Z  
~EtGR # N  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} i)l0[FNI}  
tPyk^NJ;  
template < typename T > pPL=(9d  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^f[6NYS?  
  { :N8n6)#1=  
  do d` GN!^  
    { %/dOV[/  
  act(t); <B@NSj  
  } F .S^KK  
  while (cd(t)); F:/x7]7??Z  
  return   0 ; ?NBae\6r  
} !7t&d  
} ; bQD8#Ml1  
[ G 9Pb)  
=r]l"T  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Xg~9<BGsi  
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。 stiF`l  
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。 RvG=GJJ9  
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。 EPE_2a}  
下面就是产生这个functor的类: NQD5=/o  
H&-3`<  
ByY^d#oE  
template < typename Actor > fz=8"cDR  
class do_while_actor 2n.HmS  
  { NX\AQVy9  
Actor act; ,nf}4  
public : >/ _#+,  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} R_!'=0}V  
l/k-` LeW  
template < typename Cond > -9vNV:c  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; |GMo"[  
} ; G=y~)B}  
}NDl~5  
GVhqNy   
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 KHx2$*E_  
最后,是那个do_ P'wo+Tn*  
5mam WPw  
vom3 C9o  
class do_while_invoker #ss/mvc3  
  { )4rt-_t<  
public : GZO:lDdA  
template < typename Actor > :E}y Pcw  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 4dixHpq'  
  { :]:)c8!6  
  return do_while_actor < Actor > (act); iw#~xel<ez  
} !h1:AW_iz  
} do_; Bq$IBAot  
f?d5Ltg   
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? =]%,&Se  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ZtZ3I?%U3  
最后来说说怎么处理break和continue lEl.'X$  
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。 .B~}hjOZK  
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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