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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 4\g[&  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 4x3 _8/=  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, Df:/r%  
i1A<0W|  
gW9`k,U  
R,=8)OI2  
  class filler q">}3`k  
  { mZmEE2h  
public : (/!@ -]1  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ~C>Q+tR8  
} ; _-^mxC|M  
[TFp2B~)#  
8lS RK%  
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: wzJdS}Yy!y  
n2Mpo\2  
pG"h ZB3)  
7Cbr'!E\_V  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); J#t8xL  
Z,81L3#6  
:XPat9 3w  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 \pTv;(  
{XUSw8W'  
kBk2mMZ  
W- nS{v(  
二. 战前分析 `Mcg&Mi~  
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。 qPWf=s7!  
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 :}/\hz ,  
rc~)%M<[2  
;OD-?bC  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); H\N} 0^ea  
  /* --------------------------------------------- */ x K\i&A  
vector < int *> vp( 10 ); w^YXnLLJG  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 6E:H  
/* --------------------------------------------- */ k B4Fz  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 8 Gy*BpmJn  
/* --------------------------------------------- */ ;l `Ufx  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); sG[qlzR=8  
  /* --------------------------------------------- */ J$s p6 g>K  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); s{V&vRr  
/* --------------------------------------------- */ 8Q{9AoQ3'  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); &0:Gj3`  
U5@B7v1  
\u(Gj]B#"  
:(tKc3z  
看了之后,我们可以思考一些问题: dLwP7#r  
1._1, _2是什么? 8*&73cp  
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。 Gm=&[?}  
2._1 = 1是在做什么? l @@pXg3  
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。 ^P/OHuDL  
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。  w}t}Sh  
(x.qyYEoI  
Fi\) ka\u  
三. 动工 |ITb1O`_P  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: x2aG5@<3  
-f1}N|hy  
;X0uA?  
;:ZD<'+N  
template < typename T > aRI.&3-  
class assignment 99,=dzm  
  { D!Nc&|X^  
T value; MPyDG"B*  
public : -eS r  
assignment( const T & v) : value(v) {} 9f5~hBlo  
template < typename T2 > 1&7?f  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } O:RN4/17  
} ; (b&Z\?"  
W[]|Uu/%  
,H mGp  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ^^tTA^  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment .pm%qEh  
) hoVB  
W_Y56@7e  
{_$['D^az  
  class holder yf R0vp<&  
  { hb/Z{T'   
public : XpK  Y#  
template < typename T > /d Ua  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ) .' + {  
  { *8yC6|wL?  
  return assignment < T > (t); YN:Sn\`D 8  
} M 0RA&  
} ; P 6ka'!z  
]~f-8!$$R  
TeR bW  
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: MTgf.  
[z= !OFdE  
  static holder _1; US-f<Wq  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 EGFPv'De  
R$`&g@P="  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); AE`{k-3=%  
而不用手动写一个函数对象。 Qm"~XP  
f(!cz,y^\*  
xCT2FvX6  
d/$e#8  
四. 问题分析 sE|8a  
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。 VsK8:[Al  
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。 Ah5o>ZtcO  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 T-kHk(  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 w-v8 P`V  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 REi"Aj=  
CD^@*jH9"  
五. 问题1:一致性 '@\[U0?@K  
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?| US9@/V*2  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。  w+5OI9  
iXXaB +w  
struct holder Xq ew~R^MP  
  { jO*H8 XO  
  // r~fnK%|  
  template < typename T > )qFqf<:yc  
T &   operator ()( const T & r) const *p0n^XZ% ?  
  { 8. +f@wv  
  return (T & )r; N}{V*H^0QU  
} EBQ_c@  
} ; .N\t3\9}  
T xpj#JD  
这样的话assignment也必须相应改动: wGIRRM !b  
hg'eSU$J  
template < typename Left, typename Right > j/E(*Hv  
class assignment J\'f5)k  
  { bS55/M w  
Left l; cP@H8|c=  
Right r; fmUrwI1 %  
public : rfSEL 57'  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 29|nt1Z  
template < typename T2 > q$}J/w(,  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ~=oCou`XF  
} ; Ip8:~Fl]  
@j%@Z  
同时,holder的operator=也需要改动: q1r-xsjV=  
9fM=5  
template < typename T > P$^I\aGO  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const `(O#$n  
  { ('d,Sh  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); JlEfUg#*  
} ;4v`FC>  
,,)'YhG(  
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。 $I ,Np)i  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Ze[\y(K!  
PtL8Kd0`C  
return l(rhs) = r; .uN(44^+x  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 uLI;_,/:  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: JZ-64OT  
G[OJ <px  
template < typename Tp > qk0cf~ gz  
class constant_t 2t{Tz}g*  
  { Lc-Wf zT  
  const Tp t; &rG]]IO  
public : iP$>/[I  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} +9<:z\B|  
template < typename T > X"HVK+  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const />>KCmc  
  { |B^Picu  
  return t; ke/4l?zs  
} eU]I !pI<  
} ; PBiA/dG[;  
FS('*w&bP  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 < 5ULu(b&$  
下面就可以修改holder的operator=了 ZR{YpLFQ  
j``Ku@/x0  
template < typename T > _Ii=3Qsf  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const lC d\nE8G  
  { a^O>i#i  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); X>]<rEh  
} yRQNmR;Uy  
#}tdA( -  
同时也要修改assignment的operator() X1V~.k vt)  
hOdU%  
template < typename T2 > 2G3Hi;q18  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Wm)Id_  
现在代码看起来就很一致了。 I: MrX  
Un5 AStG  
六. 问题2:链式操作 Ak O-PL  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 a,fcR<  
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。 }XCh>LvX  
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。  8#1o  
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。 /Vx EqIK  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Sm|TDH  
Upg8t'%{op  
template < typename T > nmuU*o L  
struct result_1 5fmQ+2A C1  
  { ?PV@WrU>B  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 'CG% PjCO  
} ; "`a,/h'  
)$*B  
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: vP%:\u:{  
#9qX:*>h   
template < typename T > f&$$*a  
struct   ref -7 Kstc-  
  { +p]@b  
typedef T & reference; 'S=eW_ 0/  
} ; w2r* $Q  
template < typename T > ,1v FX$  
struct   ref < T &> W(.svJUgb.  
  { dLR[<@E  
typedef T & reference; FL0yRF5  
} ; XuU>.T$]c  
xa{.hp?  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: D@ @"w+  
J10&iCr{r*  
template < typename T > iqsR]mab  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const W3R43>$  
  { QlH[_Pi  
  return l(t) = r(t); izu_KBzy  
} =">0\#  
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。 2 B_+5  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 }me`(zp  
]^@m $O  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 PevT`\>  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: WO^]bR  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 vsYbR3O  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 _m%Ab3iT~  
最后的布局是: A\.{(,;kp  
                Add x Y}.mP  
              /   \ [Qqss8a  
            Divide   5 ZiaFByLy  
            /   \ ,z+n@sUR:  
          _1     3 )E6E}  
似乎一切都解决了?不。 ^Q!A4 qOQ  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 &u (pBr8B  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 8Qkwg]X  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: O}6*9Xy  
ydE}.0zN  
template < typename Right > jd}~#:FUr*  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const K>-01AGHL  
Right & rt) const 0rAuK7  
  { /d$kz&aIV  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); N4WX}  
} A 0;ng2&  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 -"bC[WN  
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。 w3ZO CWJS  
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。 5 <7sVd.  
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。 @ xTVX'$  
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。 ^r{N^  
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? X%`:waR  
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: h +9~^<oFl  
_) UnHp_^  
template < class Action > SJsbuLxR  
class picker : public Action jRW@$ <mG  
  { \+C0Rv^^  
public : ^<j =.E  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 5hDPX \  
  // all the operator overloaded TR'_v[uK3  
} ; d"lk"R  
veS) j?4  
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。 "R% RI( y{  
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: xhMAWFg|  
: TqeVf  
template < typename Right > X*&Thmee  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 9]I{GyH  
  { ;i ?R+T  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); iD>H{1 h  
} NpS =_QeNw  
<J.q[fd1*  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > (Hs,Tj  
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。 'GLpSWL+*  
6Z@T /"mU(  
template < typename T >   struct picker_maker \[wbJ  
  { Ghar hJ>v  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 6E_YUk?KW  
} ; =(v'8?--  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 65rf=*kz:  
  { Mh@n>+IR  
typedef picker < T > result; X*hPE=2` p  
} ; s Dsq:z  
7{NH;U t  
下面总的结构就有了: d$n<^ ~Z  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 Z!l]v.S  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 Nema>T]  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 dl3}\o_  
至此链式操作完美实现。 n ON]YDg  
s&\krW &  
Qm*XWo  
七. 问题3 fC$@m_-KD  
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。 ]q&NO(:kbq  
y QGd<(  
template < typename T1, typename T2 > 5>~D3?IAd  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ? Q"1zcX  
  { ^szi[Cj  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); P5lk3Zg '  
} U7-*]ik  
f#gV>.P;h\  
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: `A8ErfA  
sR)jZpmC(  
template < typename T1, typename T2 > iMQ0Sq-%1  
struct result_2 (N`GvB7;  
  { }R_Rw:W  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; d\r-)VWSr"  
} ; F]s:`4  
x1}Ono3"T  
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? Uyd'uC  
这个差事就留给了holder自己。 v <OZ # L$  
    X<g }F[Y  
p+b$jKWQ  
template < int Order > 7&w|  
class holder; 'UC1!Z  
template <> %pf9Yd0t  
class holder < 1 >  Af`Tr6)  
  { gq="&  
public : o1uM(  
template < typename T > 6.6?Rp".  
  struct result_1 eK}GBBdO  
  { B|'}HBkP  
  typedef T & result; Tf('iZ2+  
} ; wNmC1HOh  
template < typename T1, typename T2 > T>J ,kh  
  struct result_2 #G=AD/z  
  { eL{$=Um  
  typedef T1 & result; [ B*r{  
} ; f85~[3 J  
template < typename T > n+k,:O5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Z{?T1 =n  
  { >=.3Vydi1  
  return (T & )r; Rgl cd  
} [.&n,.k  
template < typename T1, typename T2 > Ei=rBi  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const =J'Q%qN<Zd  
  { Hlpt zez  
  return (T1 & )r1; ]0W64cuT  
} e&!8UYP  
} ; =T1Xfib  
,T;D33XV  
template <> zMd><UQP{  
class holder < 2 > (*AJ6BQWa  
  { "{zqXM}:C  
public : ImbA2Gcs  
template < typename T > ;^|):x+O  
  struct result_1 6{yn;D4  
  { _'*(-K5&  
  typedef T & result; 08! _B\  
} ; d1'= \PYr  
template < typename T1, typename T2 > k$pND,Ws  
  struct result_2 hFxT@I~  
  { <`wOy [e  
  typedef T2 & result; D|^N9lDaQ  
} ; [a?bv7Kz  
template < typename T > A;o({9VH`Z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Ge^,hAM'  
  { ^66OzT8A  
  return (T & )r; =YD<q:n4  
} w^,Xa  
template < typename T1, typename T2 > WZh_z^rwn  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const y,w_x,m  
  { &>QxL d#  
  return (T2 & )r2; )<qL8#["U  
} [jrfh>v  
} ; Gl[1K/,*  
XL'\$f  
yB 'C9wEH  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 J6"GHbsO  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: .tQ(q=#  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: COmu.'%*  
^YB2E*  
return l(i, j) = r(i, j); }Z< Sca7  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) (@;^uVJP  
0)ZLdF_6  
  return ( int & )i; Qqk(,1u  
  return ( int & )j; iSg0X8J)  
最后执行i = j; Q{an[9To~P  
可见,参数被正确的选择了。 T8x8TN"  
p(K ^Zc  
tmoaa!yRnT  
};<?W){!H  
gQJLqs"F  
八. 中期总结 bbDm6,  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: iyXd"O  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 # z7yoP  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 :{B']~Xf  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor w0vsdM;G  
uZ'Z-!=CL  
5(E&jKn&  
4jZB%tH  
4^ U%` 1  
F^S]7{  
九. 简化 69apTx  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ck3+A/ !z  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 fNfa.0 s  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: Ajo IL  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 oN%zpz;OR  
  +-*/&|^等 6a_U[-a9;  
2. 返回引用。 %~8f0B|im  
  =,各种复合赋值等 }[h]z7e2S  
3. 返回固定类型。 Z:es7<#y  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) XXA]ukj;r  
4. 原样返回。 o=K9\l  
  operator, 9)o@d`*  
5. 返回解引用的类型。 FK`:eP{  
  operator*(单目) V>GJO(9  
6. 返回地址。 ?mSZQF:d@  
  operator&(单目) NJVkn~<  
7. 下表访问返回类型。 Q w - z  
  operator[] n&zEYCSI  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 _`p^B%[  
  operator<<和operator>> _VTpfeL@n  
y,6kL2DM  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 *[*q#b$j  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: }xi?vAaTl  
V{w &RJ  
template < typename Left > )Q>Ao.  
struct value_return 5`gVziS!S  
  { }V`_ (%Q-e  
template < typename T > -KH"2q  
  struct result_1 o?j8"^!7  
  { mg@Ol"2  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; (@qS  
} ; AE~@F4MK  
dqo-.,=  
template < typename T1, typename T2 > 1~3dX[&  
  struct result_2 :Ea|FAeK8  
  { ;Bj&9DZd  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; a1/+C$ oB  
} ; k;2.g$)W[c  
} ; \8s:I+[HH  
uOy/c 8`  
v?}0h5  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait $xq04ejJ  
OLm@-I*  
下面我们来剥离functor中的operator() ^;.u }W  
首先operator里面的代码全是下面的形式: :N"&o(^  
qu dY9_  
return l(t) op r(t) [@8po-()L  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ?%Tx% dB  
return op l(t) MPy>< J  
return op l(t1, t2) `Syfl^9B  
return l(t) op 4z26a  
return l(t1, t2) op a?8)47)  
return l(t)[r(t)] BHYguS^qz  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] .XiO92d9  
vyB{35p$  
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: (v|<" tv  
单目: return f(l(t), r(t)); \_6  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 3dLqlJ^7B  
双目: return f(l(t)); +`>E_+Mp  
return f(l(t1, t2)); (C"q-0?n  
下面就是f的实现,以operator/为例 Xw<;)m  
n:) [ %on  
struct meta_divide GKSF(Tnj  
  { KG9-ac  
template < typename T1, typename T2 > _~ei1 G.R  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) O! XSU,  
  { VBF:MAA  
  return t1 / t2; G$&jP:2q  
} \[.qN  
} ; Az8ZA~Op=  
QV:> x#=V  
这个工作可以让宏来做: SE@TY32T  
6NhGTLI  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ %dq%+yw{%m  
template < typename T1, typename T2 > \ F kf4R5Y?  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; d|7LCW+HW  
以后可以直接用 &FT`z"^  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) VP^Yf_  
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 u a_w5o7  
(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。。。) g\@.qKF  
S.1>bs2  
Ol+D"k~<C  
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 ]?wz.  
0)~c)B:5  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > $@71 w~y  
class unary_op : public Rettype QRBx}!:NZ#  
  { vt *  
    Left l; N[Ei%I  
public : US"g>WLwJ  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} OY:rcGc`t  
BG?>)]6  
template < typename T > W|2|v?v  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7Re\*[)T  
      { ]4 c+{  
      return FuncType::execute(l(t)); .74C~{}$  
    } >dm9 YfQ  
m*N8!1Ot  
    template < typename T1, typename T2 > ~n%Lo3RiP  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const LD5`9-  
      { {"{]S12N  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); j3/6hE>  
    } REK):(i7P  
} ; :DNI\TmhJ  
2y;vX|lX]  
~&qvS  
同样还可以申明一个binary_op /_{ZWLi(  
\gPMYMd  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 2gZp O9  
class binary_op : public Rettype <,n:w[+!`P  
  { 4m91XD  
    Left l; nQ+5jGP1  
Right r; O_4B> )zd  
public : jaKW[@<  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} x< 2]UB`  
R<6y7?]bZ  
template < typename T > Qg(;>ops  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }8aqSD<:  
      { SE^l`.U@  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); *PL&CDu=)  
    } d4\JM 65  
};9s8VZE  
    template < typename T1, typename T2 > w(S~}'Sg*P  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const iCg%$h  
      { e"eIQI|N  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); :}Yk0*  
    } Hv,ll1@h  
} ; {2P18&=  
q mFbq<&  
 .nrbd#i-  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 UWV%  y P  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Y3&,U  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) [Tbnfst  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ,&S0/j  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! fK+E5~vQ  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 %,02i@Fc  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 `:V'E>B  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) :dULsl$Nz  
下面是修改过的unary_op , ftJw  
s=jYQ5nv  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > $9Bzq_!  
class unary_op i({\fb|0  
  { ny1O- `!1  
Left l; md'wre3  
  a@W9\b@I  
public : \ Voly  
W7 Iy_>  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ut560,h~  
C{uT1`  
template < typename T > }kvix{  
  struct result_1 $ [fqTh  
  { l$9k:#\FD  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; !0Nf`iCQ(  
} ; i) X~L4gn  
nf"#F@dk  
template < typename T1, typename T2 > +<[q"3  
  struct result_2 uE9,N$\L_  
  { 7R:Ij[dV  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; y _"V=:  
} ; ROQ]sQpk  
a_5s'Dh  
template < typename T1, typename T2 > {O y|c  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "%^_.Db>|  
  { a}FyJp  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 6#CswSpS  
} #vyf*jPr  
]9/A=p?J@  
template < typename T > 8YlZ({f  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const H OWpTu(  
  { Fovah4q%V  
  return OpClass::execute(lt(t)); bs)wxU`Q*  
} \l /}` w  
-sJD:G,%  
} ; q&v~9~^}d  
!10/M  
rmkBp_i{|  
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 {X(nn.GpC  
好啦,现在才真正完美了。 v8yCf7+"  
现在在picker里面就可以这么添加了: {*GBUv5  
_h}(j Ed!  
template < typename Right > L k nK  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const #9]2Uixq[  
  { t}h(j|  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); *a CVkFp  
} W9w(a:~hY  
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。 [=jZP,b&),  
q%kCTw  
 eu$VKLY*  
9 CZ@IFS  
,(x` zpp _  
十. bind }>BNdm"Er  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 Bj \ x  
先来分析一下一段例子 ~"`e9Im  
hjg1By(  
.p e3L7g  
int foo( int x, int y) { return x - y;} er3~gm  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ^lV}![do!  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 V>)/z|[  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 MSM8wYcD  
我们来写个简单的。 B;=Z^$%T  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ~%>i lWaHB  
对于函数对象类的版本: *'8q?R?7g  
dNt^lx  
template < typename Func > vkGF_aenk  
struct functor_trait ms}o[Z@n  
  { \X*y~)+K`  
typedef typename Func::result_type result_type; LZ_VLW9w E  
} ; ,S`n?.&& 7  
对于无参数函数的版本: 5O]tkHYR  
U~ a\v8l~  
template < typename Ret > @Drl5C}+  
struct functor_trait < Ret ( * )() > SQK82 /  
  { 8ly)G  
typedef Ret result_type; !|4]V}JQ  
} ; 06AgY0\  
对于单参数函数的版本: gw,K*ph}q  
>^g2 Tg:  
template < typename Ret, typename V1 > Posz|u<x  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > >>KI_$V  
  { )GG9[%H!  
typedef Ret result_type; u,8)M' UU  
} ; klQmo30i  
对于双参数函数的版本: +:jonN9d  
dX1jn;7  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > SceHdx(]  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > $)ka1L"N  
  { I[K4/91  
typedef Ret result_type; ZXb{-b?[`  
} ; M 1 m]1<  
等等。。。 Xv!Gg6v6  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy &K'*67h  
lJFy(^KQG,  
template < typename Func > w#A\(z%;x  
struct func_return i,;eW&  
  { z-gMk@l  
template < typename T > d6tv4Cf  
  struct result_1 )Hin{~h  
  { LBD],Ba!  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Jb*QlsGd  
} ; %p)&mYK{  
-( p%+`  
template < typename T1, typename T2 > gkxHfm  
  struct result_2 *l =f=  
  { \f4rA?+f  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 4bL *7bA  
} ; *\'t$se+  
} ; T$u'+* Xx  
9rz$c, Y(  
'q:7PkN!p  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 LRu*%3xx  
T<Xw[PEnP  
template < typename Func, typename aPicker > u4 es8"  
class binder_1 1\@PrO35J  
  { }Em{?Hqy  
Func fn; 00i MU  
aPicker pk; Ddq*}Pf0K  
public : J2x}@p  
9b=0 4aWHm  
template < typename T > Z|*#)<| ~  
  struct result_1 GNM>hQ)h:  
  { w]qM  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; KZg2`8F   
} ; z0+JMZ/  
g9 ^\Q Yh!  
template < typename T1, typename T2 > lFtEQ '}  
  struct result_2 <FBH;}]  
  { Fl($0}ER  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; b1#C,UWK  
} ; rAHP5dx:  
p({@t=L3g  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} sdO8;v>  
p : z ][I  
template < typename T > ~x9J&*zxM  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const EmO[-W|2  
  { bs\k b-\R  
  return fn(pk(t)); bK#ZY  
} qgl-,3GY%N  
template < typename T1, typename T2 > !4+Die X  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {G vGV  
  { lq53 xT  
  return fn(pk(t1, t2)); &D[M<7T  
} 3YLfh`6  
} ; hY{4_ie=8  
YC 4c-M  
?/MkH0[G=  
一目了然不是么? d m"R0>  
最后实现bind Ws3z-U>j  
Wf "$  
S)zw[m  
template < typename Func, typename aPicker > 9*FA=E  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) (@*|[wN  
  { JXkx!X_{  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); vjGJRk|XED  
} =/a`X[9vI  
b*S,8vE]  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ] +%`WCr9  
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。 z6M5 '$\y  
^,=}'H]  
十一. phoenix vA:ZR=)F  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 9A4n8,&sm  
v `/nX->  
for_each(v.begin(), v.end(), cu?6\@cD  
( *>qc6d@'  
do_ Z ;~%!  
[ viU}  
  cout << _1 <<   " , " B=>Xr!pM!  
] BTr;F]W  
.while_( -- _1), 1yF9zKs&_  
cout << var( " \n " ) Y9f7~w^s  
) -eV*I >G  
); ,^mEi  
y~]D402Cx  
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~#W  
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 \ CcVk"/  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 LEnv/t6U  
那么我们就照着这个思路来实现吧: & ;5f/  
e^~dx}X  
9.dZA9l@g  
template < typename Cond, typename Actor > a>4q"IT6  
class do_while _Fj\0S"  
  { n7ZJ< ~wl  
Cond cd; %2D'NZS  
Actor act; ts[8;<YD  
public : n)a/pO_  
template < typename T > +fozE?  
  struct result_1 T7ShE-X  
  { In%FOPO  
  typedef int result_type; r`FTiPD.C  
} ; #+6j-^<_6  
7W},5c  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} n=d#Fm0<  
d <ES  
template < typename T > x%$6l  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =HMCNl  
  { o\W>$$EXD  
  do 3VMaD@nYa  
    { _]'kw [  
  act(t); U<XfO'XJ  
  } GfP'  
  while (cd(t)); ?6vGE~ MuR  
  return   0 ; En-=z`j G  
} Y=sv   
} ; F\;l)  
JM0+-,dl[  
Z[z" v  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). kd&~_=Q  
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。 #]i^L;u1A  
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。 ''9K(p6  
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。 \Qnr0t@0  
下面就是产生这个functor的类: 2|exY>`w  
m|?1HCRXRI  
h8M}}   
template < typename Actor > /;q 3Q#  
class do_while_actor ;H%'K  
  { ,{iMF (Nj  
Actor act; JT6Be8   
public : Gz\wmH&rVz  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} =Ldf#8J  
p|0SA=?k"  
template < typename Cond > >3p8o@:  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 0.!vp?  
} ; :& $v.#  
\mb@-kM)  
}|=Fnyj  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 K43`$  
最后,是那个do_ S9b=?? M)  
7PfNPz<4+  
a&mL Dh/  
class do_while_invoker [UdJ(cGf  
  { b4KNIP7E  
public : 0lqh;/  
template < typename Actor > l'!_km0{d  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const %dmQmO,  
  { XI ><;#  
  return do_while_actor < Actor > (act); Bz,Xg-k+  
} Y>nQ<  
} do_; 4|j Pr J  
4rCw#mVtB  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? |l|$ Q;  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ow,! 7|m  
最后来说说怎么处理break和continue NQ '|M  
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。 }DvT6  
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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