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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ~R|fdD/%  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Zfu" 8fX  
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, w*SFQ_6YE  
kGq<Zmy|  
n;b 9f|&z  
a(o[ bH.|;  
  class filler 0txSF^x  
  { /-pop]L  
public : '.&,.E&{$  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} gp'n'K]  
} ; ]*S_fme  
=7P; /EV  
DA4!-\bt@  
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: K3UG6S\B  
yC=vTzzp  
[/t/694  
6 ud<B  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); NOmSLIgt7  
Vo2frWF$  
d>4e9M "  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 : [vp.vw}/  
]O&A:Us  
aEZn6k1  
eEe8T=mD  
二. 战前分析 G@Zi3 5  
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。 &<i>)Ss  
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 qXW2a'~  
W%Zyt:H`  
~(0Y`+gC  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); zZh`go02E  
  /* --------------------------------------------- */ vDOeBw=  
vector < int *> vp( 10 );  Ez1*}  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); B&Ci*#e  
/* --------------------------------------------- */ Y.*lO  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); "AVj]jR  
/* --------------------------------------------- */ S(-=I!.G{  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); TuCOoz@d  
  /* --------------------------------------------- */ f,a4LF  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 'Jl.fN  
/* --------------------------------------------- */ |)JoxqR  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); LA@}{hU  
fAUsJ[  
Iq}h}Wd  
`y6l^ep  
看了之后,我们可以思考一些问题: /tv;W  
1._1, _2是什么? ".i{WyTt  
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。 c`}X2u]k  
2._1 = 1是在做什么? OB^2NL~Q~  
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。 t@JPnA7~  
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。 h'fD3Gr&  
fY"28#   
YXg uw7%\  
三. 动工 uN(~JPAw5  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: -5 W0K}  
@>:07]Dxo  
n)7icSc  
lM1!2d'P  
template < typename T > IP;@unBl  
class assignment t5Mo'*j =  
  { 1=a}{)0h  
T value; *(MvNN*  
public : 0amz#VIB<u  
assignment( const T & v) : value(v) {} rlIEch^wZ  
template < typename T2 > 2!3&Ub#FO  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } BD0-v`  
} ; 2!otVz! Mh  
_Lb& 2 PAG  
KJ)&(Yx  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 _Usg`ax-  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 85{vz|(':  
` ;=Se_  
,;-*q}U  
e,*[5xQ  
  class holder /_a *C.a6  
  { W7o/  
public : KRZV9AJ  
template < typename T > p,8Z{mLn  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const NGY I%:  
  { ,s76]$%4  
  return assignment < T > (t); _MEv*Q@o  
} Wd5t,8*8  
} ; k-e@G'  
KxwLKaImI  
:GYv9OG  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ,R =VzP&  
ex+AT;o  
  static holder _1; %4Zy1{yKs_  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 B ,Brmn  
&zcj U+n  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); (d#Z-w-  
而不用手动写一个函数对象。 ZRm\d3x4  
|]cDz  
~Wm}M  
U9 *2< c  
四. 问题分析 6{X>9hD  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 OF/)-}!  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 se HbwO3 b  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 q*nz4QTOE  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 hY 2PV7"[;  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 r&sOM_BUF  
Z|% 2495\  
五. 问题1:一致性 3]es$Jy  
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?| ]!aa#?Fc  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 c.Z4f 7  
9nS!  
struct holder am+mXb  
  { p\;)^O4  
  // <@2# VG  
  template < typename T > X", 0VO  
T &   operator ()( const T & r) const ](:FW '-  
  { S)@vl^3ec  
  return (T & )r; ; S ` -9}6  
} =Fy8rTdk6r  
} ; Z[S+L"0  
zN)\2  
这样的话assignment也必须相应改动: _C,@eu"9V  
1DtMY|wP  
template < typename Left, typename Right > s[@>uP  
class assignment $uK"@Mw  
  { 6H,=S`V]EK  
Left l; dHF$T33It  
Right r; WAXts]=  
public : lN>C#e<]  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} e)dWa'2<  
template < typename T2 > yPh2P5}H>  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } vSC0D7BlG  
} ; bH&)rn  
D *I;|.=u  
同时,holder的operator=也需要改动: E+ 3yN\X(  
n,a5LR  
template < typename T > uoY`qF.`  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const  L|lmStwe  
  { J7wQ=! g  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); vd7N&c9  
} q6JW@GT  
F:o #  
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,4-  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 X0Z-1bs  
-F+P;S  
return l(rhs) = r; O0wCb  
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。 dEd]U49u  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: B5,QJ W*  
k)usUP'  
template < typename Tp > koEX4q  
class constant_t UcLNMn|  
  { _p J_V>l  
  const Tp t; q X%vRf0  
public : n~)HfY  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} rH&r6Xv[  
template < typename T > s'aV qB  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const q bZ,K@0  
  { ?(/j<,m^  
  return t; O(D5A?tv!  
} mk%"G=w  
} ; S`@6c$y k  
Ur([L&  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 k'ZUBTRq!  
下面就可以修改holder的operator=了 Go\} A:|s  
Z#F,y)YiO  
template < typename T > $TA6S+  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const gJ3OK!/  
  { -e{)v'C)  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); oa &z/`@  
} ^\[LrPq e  
12tJrS*Z  
同时也要修改assignment的operator() ? %+VG  
Uc&6=5~Ys\  
template < typename T2 > D,dHP-v  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } +-aU+7tu  
现在代码看起来就很一致了。 \7t5U7v8U  
`?]rr0.}hp  
六. 问题2:链式操作 yD[zzEuQ  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 LGo2^Xx  
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。 _[TH@fO6:  
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。 'o/N}E!Pt  
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。 P('t6MVl T  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct "s>fV9YyZ  
2fzKdkJhe  
template < typename T > %R5Com  
struct result_1 fys5-1@-p  
  { %[Zqr;~l  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; V/3 {^Fcr  
} ; :J Gl>V  
-OrY{^F  
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: ;v,9 v;T  
Jm %ynW  
template < typename T > i!Dh &XT  
struct   ref !_U37Uj<m  
  { [arTx ^  
typedef T & reference; <o&o=Y8  
} ; DIG0:)4R.  
template < typename T > Jtp>m?1Ve  
struct   ref < T &> [;?"R-V"z  
  { JFG",09]  
typedef T & reference; qukjS#>+  
} ; &0+x2e)7g  
YgfSC}a  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ~*7O(8  
Jt2,LL:G  
template < typename T > /lLov.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const %XJQ0CE<(  
  { @PPR$4  
  return l(t) = r(t); a{]g+tGH  
} l_c^ .D  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 "WYA  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 u/gm10<OWa  
=PNdP  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 ]{IR&{EI-  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: lx{.H,1~  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 &GdL 9!hH  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 r]k*7PK  
最后的布局是: lo+xo;Nd  
                Add `E3:;|  
              /   \  2Vp>"  
            Divide   5 X,RT<GNNb  
            /   \ (TEo_BW|+  
          _1     3 87^:<\pp  
似乎一切都解决了?不。 \npz .g^c_  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 xClRO,-  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。  r=fE8[,  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 8To7c  
&sm @  
template < typename Right > 7$(_j<o`  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 'FShNY5  
Right & rt) const t|;%DA)fjw  
  { j\2] M  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ?^LG hdR  
} YF}9k  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 8#+`9GI  
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。 wL'oImE  
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。 94Xjz(  
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。 9v~1We;{$  
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。 Bj@x$v#/^  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? <fNGhmL  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: r_Lu~y|  
UhsO\9}qH  
template < class Action > 7dSh3f!  
class picker : public Action (E!%v`_0  
  { W`#gpi)7N  
public : xME(B@j  
picker( const Action & act) : Action(act) {} mR"uhm}q  
  // all the operator overloaded It%T7 X#  
} ; o;3j:# 3 |  
fO*)LPen.z  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 " Wp   
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: <O;&qT*b  
}dy9I H  
template < typename Right > oG!6}5  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const "?$L'!bM@  
  { A&N$tH  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); F(deu^s%{  
} %fHH{60  
1|W2s\  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > T`uDlo  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 X$/E>I  
j*XjY[  
template < typename T >   struct picker_maker >f>V5L%1  
  { /x$}D=(CZ  
typedef picker < constant_t < T >   > result; g{e/X~  
} ; 21U&Ww  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > LyIKP$t  
  { -:MmSeG7gO  
typedef picker < T > result; $u:<x  
} ; O47PkP8  
jQ6Xr&}  
下面总的结构就有了: >wA+[81[  
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。 vruD U#  
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。 -(!uC +BZX  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 K k7GZ  
至此链式操作完美实现。 R6 ;jY/*#  
\fTTkpM  
"c6<zP  
七. 问题3 bV_j`:MD  
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。 i&JpM] N  
C?/r;  
template < typename T1, typename T2 > J2m"1gq,  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <P- $RX  
  { DacN {r"3  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); >E, Q  
} yX`#s]M  
MZ WmlJ   
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: $|k%@Q>  
l_6eI  
template < typename T1, typename T2 > xpAok]  
struct result_2 ^CUSlnB\(  
  { )#a7'Ba  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;  7SaiS_{:  
} ; WVOoHH  
P7Xg{L&@.  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? "v5ElYG  
这个差事就留给了holder自己。 rS4%$p"  
    (Ux [[  
[,rn3CA  
template < int Order > i0\)%H:z  
class holder; ?IILt=)<  
template <> iUTU*El>  
class holder < 1 > f~q4{  
  { 8fh4%#,C%  
public : 5Dd:r{{ Q  
template < typename T > 44~hw:   
  struct result_1 zZ: xEc  
  { w-ALCh8o  
  typedef T & result; 33 : @*  
} ; ypl G18  
template < typename T1, typename T2 > D*QYKW=)  
  struct result_2 D^|9/qm$  
  { K3L"^a  
  typedef T1 & result; a fx'  
} ; ->h5T%sn  
template < typename T > h,t:]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ;g+]klR!  
  { Cc Y7$D  
  return (T & )r; NO2(vE  
} 6T_K9  
template < typename T1, typename T2 > 6Cv.5V hx  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const IB8gDP2  
  { gqfDa cDJL  
  return (T1 & )r1; &qKig kLd  
} RU|X*3";T  
} ; i'=2Y9S}  
,5{$+  
template <> 'C^;OjAg  
class holder < 2 > p?JQ[K7i  
  { Z/g]o#  
public : 'OD) v  
template < typename T > h)cY])tGtK  
  struct result_1 :b@igZ<  
  { 0q#"clw  
  typedef T & result; n1,S_Hs  
} ; JRY_ nX  
template < typename T1, typename T2 > Zj!Abji=O  
  struct result_2 Ys3uPs  
  { 35_)3 R)  
  typedef T2 & result; e>AXXUEf  
} ; |@wyC0k!  
template < typename T > @^&7$#jq%  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const mlB~V3M'G  
  { moZm0` WR  
  return (T & )r; D"^'.DL@wG  
} e)b%`ntF  
template < typename T1, typename T2 > gi$XB}L+X  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const I]9 C_  
  { \f%.n]>  
  return (T2 & )r2; 8EI:(NE*J  
} "%@v++4y  
} ; X{\jK]O  
),` 8eQC  
v+6e;xl8  
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> >。  z)w-N  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: : G=FiC  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: t7*#[x)a  
^~1<f1(  
return l(i, j) = r(i, j); wd+K`I/v7h  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) I 8z G~L%"  
0` 5e  
  return ( int & )i; I2[]A,f ,  
  return ( int & )j; '3Q3lM'lh  
最后执行i = j; R\O.e  
可见,参数被正确的选择了。 x+7*ADKb  
l'"'o~MC  
v0LGdX)/Y  
FnE6?~xa  
G3a7`CD  
八. 中期总结 wxdyF&U n  
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: :kG)sw7  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 x-;`-Uo%  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 t)a;/scT  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor HdNnUDb$B  
!0" nx{7.  
N'?u1P4G  
d1G8*YO@  
H M:r0_  
T1bd:mC}n  
九. 简化 kO_5|6  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 L l}yJ#3,  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 K 1W].(-@4  
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: !20X sO  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Bp_wnd  
  +-*/&|^等 ?obm7<  
2. 返回引用。 G5Ykbw#  
  =,各种复合赋值等 bRsTBp;R`I  
3. 返回固定类型。 tj5giQ3DG)  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) z7T0u.4Ss  
4. 原样返回。 /.Q4~Hw%}  
  operator, eR;!(Oy=A  
5. 返回解引用的类型。 G;1?<3   
  operator*(单目) S v`qB'e2  
6. 返回地址。 MbA\pG'T  
  operator&(单目) 4 b,N8  
7. 下表访问返回类型。 2?DRLF]  
  operator[] OZ(dpV9.S  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 @R q}nq=k  
  operator<<和operator>> ]?K. S6  
Z^ar.boc  
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。 |.U)ll(c  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: q.V-LXM  
{y-^~Q"z  
template < typename Left > $kPHxD!"  
struct value_return ^3~e/PKM  
  { ^?GmrHC)  
template < typename T > +!yX T C  
  struct result_1 bw S*]!*  
  { z&}-8JykH  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; go'j/4Tp  
} ; /'wF2UR  
:dnJY%/q  
template < typename T1, typename T2 > bF-"tm  
  struct result_2 VaLs`q&3>  
  { E6A /SVp  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ;[ 'a  
} ; MesRa(  
} ; ,o#kRWRG  
|i7a@'0)  
8%:]W^  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ))T>jh   
WAPhv-6  
下面我们来剥离functor中的operator() S#l5y%&  
首先operator里面的代码全是下面的形式: p]T"|!d  
jvwwJ<K  
return l(t) op r(t) D E/:['  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) E"PcrWB&  
return op l(t) Xm!-~n@-m7  
return op l(t1, t2) nJFg^s 1  
return l(t) op B[o`k]]  
return l(t1, t2) op kOrl\_!z3  
return l(t)[r(t)] !0}\&<8/m  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] WO*9+\[v  
LKF/u` 0dP  
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: ^J/)6/TMXm  
单目: return f(l(t), r(t)); zI;0&  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); WF2-$`x  
双目: return f(l(t)); ~r*P]*51x  
return f(l(t1, t2)); Jjm|9|C,  
下面就是f的实现,以operator/为例 K[?Xm"4  
n1v5Q2xw  
struct meta_divide g@ith&*=h  
  { [(mlv42"  
template < typename T1, typename T2 > 3iX?~  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) |U' I/A  
  { svhI3"r  
  return t1 / t2; !CY&{LEYn0  
} [iS$JG-  
} ; -ysn&d\rV  
8y2+&#$  
这个工作可以让宏来做: dK9Zg,DZL  
 kLP0{A  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ UQ?%|y*Kc  
template < typename T1, typename T2 > \ Xrqx\X  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; A[N{  
以后可以直接用 0 p uY"[c  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) HIvZQQW|  
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 j}JZ  
(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。。。) q6d~V] 4:  
,FSrn~-j9  
^+|De}`u  
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 | A)\ :  
b^CNVdo'  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > L"(4R^]  
class unary_op : public Rettype {]N3f[w  
  { D-p.kA3MJ  
    Left l; 5Rv+zQ#GR  
public : N"7]R[*  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} t0E51Ic@  
0\QR!*'$  
template < typename T > nms8@[4-  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const QG gF|c7  
      { EG<s_d?  
      return FuncType::execute(l(t)); 8At<Wic  
    } ['qnn|  
 :$r ^_  
    template < typename T1, typename T2 > YA]5~ ZE\  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const KLWDo%%u  
      { 0Q9T3X  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); )xU-;z0"~  
    } 6;b9swmh  
} ; XP?rOOn  
$iw%(H  
%yS3&Ju  
同样还可以申明一个binary_op 3251Vq %  
1R%1h9I4'  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ro~+j}*   
class binary_op : public Rettype .?W5{U  
  { Tny> D0Z#  
    Left l; =6nD sibf  
Right r; 5jcte< 5I_  
public : }:Z9Vc ZP`  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} k ]a*&me  
[\z/Lbn ,.  
template < typename T > fPa9ofU/kr  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ts~{w; c  
      { [1G^/K"  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); >!6JKL~=  
    } J>vMo@  
<'U]`L p  
    template < typename T1, typename T2 > 30j|D3-  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bCv{1]RC2  
      { E2wz(,@  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); n$L51#'  
    } @ EuFJ=h  
} ; !0VfbY9C  
f:JlZ&  
V&{MQWy  
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 S_(d9GK<  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 KFRw67^  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) (]2H7X:b  
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。 kma?v B  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! coE&24,0  
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。。。 .x83Ah`  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 B^ 7eoW  
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) r),PtI0X  
下面是修改过的unary_op sN=6gCau  
jH;Du2w  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > `6=-WEo  
class unary_op pL1i|O  
  { hf6f.Z  
Left l; <=K qc Hb  
  6 ,ANNj  
public : _u0$,Y?&|  
g2cVZ!GIj  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} xb2?lL]  
tl yJmdl  
template < typename T > T.e.{yO  
  struct result_1 7j<e)"  
  { Dr3n+Q   
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; m|tC24  
} ; s54nF\3V  
UPU+ver  
template < typename T1, typename T2 > 2 !1.E5.I  
  struct result_2 Rfb?f} j  
  { hS [SRa'.  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; alMYk  
} ; SuBeNA[&  
IXLO>>`  
template < typename T1, typename T2 > +FG$x/\*0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C]u',9,  
  { 9' 1B/{  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); )KSoq/  
} LwqC ~N  
-;(Q1)&  
template < typename T > =HDI \LD<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q Dd~2"er  
  { }Nj97 R  
  return OpClass::execute(lt(t)); j1$8#/r;c  
} RF}X ER  
j-@kW'K  
} ; +>^7vq-\'  
]w).8=I  
vYmSKS  
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  %V G/  
好啦,现在才真正完美了。 BcWcdr+}9  
现在在picker里面就可以这么添加了: `bI)<B  
`1` f*d v  
template < typename Right > <Cpp?DW_  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const rt7<Q47QE  
  { Z [Xa%~5>5  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); `NRH9l>B7  
} ` m@U!X  
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。 : 9!%ZD  
"bQ[CD  
jF"YTr6  
>cMd\%^t  
j|fd-<ng  
十. bind le)DgIT>=  
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。 8ip7^  
先来分析一下一段例子 .Ce8L&cU  
OWjJxORB  
. v)mZp  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 0BPMmk  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 IakKi4(  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 `g ''rfk}  
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。 !eR3@%4  
我们来写个简单的。 u^W2UE\  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: &a)eJF]:!  
对于函数对象类的版本: 'm=*u SJK  
H!IshZfktn  
template < typename Func > 2C^B_FUg|]  
struct functor_trait LE^G&<!  
  { PaB!,<A  
typedef typename Func::result_type result_type; *4Fr&^M\  
} ; -4#2/GXNO  
对于无参数函数的版本: ^n.WZUk  
ws/63 d*  
template < typename Ret > FN[R(SLbL  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 5~ 'Ie<Y_  
  { *ZSdl 0e  
typedef Ret result_type; A~ (l{g  
} ; 2(!fg4#+  
对于单参数函数的版本: 3:/'n  
SjEAuRDvUz  
template < typename Ret, typename V1 > O09ke-lC  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ,1{Ep`  
  { hqSJ(gs{  
typedef Ret result_type; !/{+WHxIr|  
} ; Oc?+M 5  
对于双参数函数的版本: &p UZDjo?  
q6P wZ_  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Vn=qV3OE]  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > KLQTKMNv  
  { B@v\eF;  
typedef Ret result_type; ,3DXFV'uxb  
} ; Fig&&b a  
等等。。。 `D5HC  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ;,'igdold  
oS,I~}\kQ  
template < typename Func > NVV}6TUV  
struct func_return '(&%O8Yi  
  { JWP*>\P  
template < typename T > V:NI4dv/R  
  struct result_1 =ziwxIo6  
  { U!w1AY|  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; nQK|n^AU/  
} ; hv$yV%.`  
m#H3:-h,  
template < typename T1, typename T2 > Ei>m0 ~<\  
  struct result_2 C_:k8?  
  { xvLn'8H.  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; N6QVt f.  
} ; I8   
} ; 4b]a&_-}  
`'_m\uo  
~vdkFc(8B  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 W{cY6@  
}A$WO {2  
template < typename Func, typename aPicker > s Wjy6;  
class binder_1 ({}(qm  
  { ewsKH\#  
Func fn; ]LPQYL  
aPicker pk; cFd > oDS  
public : i=FQGWAUu  
`ejUs]SR  
template < typename T > y? (2U6c  
  struct result_1 (kBP(2V  
  { ?|;yVew  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 72 TI  
} ; 3+7^uR$/I4  
w]j+9-._  
template < typename T1, typename T2 > H%f:K2  
  struct result_2 CE NVp"C/`  
  { lVH<lp_ZtK  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; f,i5iSYf  
} ; %rKK[  
o@>? *=  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ER&UBUu"  
t6N*6ld2b  
template < typename T > ~89P[$6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const n7LfQWc  
  { DmqX"x%P  
  return fn(pk(t)); zRl~^~sY  
} DLPUqKL]  
template < typename T1, typename T2 > +';>=hha  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E|"=. T  
  { =H7xD"'%R  
  return fn(pk(t1, t2)); jLg@FDb~  
} -#`c5y}P  
} ; "7%:sty  
aiCFH_H4;L  
]bCq=6ZKR  
一目了然不是么? ] 7;f?+  
最后实现bind kW=z+  
P%pp )BS  
}WFf''Z-  
template < typename Func, typename aPicker > $e%2t^ i.g  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) |V[9}E: h  
  { [K~]&  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 3-s}6<0v1  
} 9W*+SlH@ !  
>gtQw!  
2个以上参数的bind可以同理实现。 >v;8~pgO  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 :y]Omp  
\@a$'   
十一. phoenix  Rxpn~QQ  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: >PKBo  
Weoj|0|t  
for_each(v.begin(), v.end(), VUU]Pu &  
( &6 -k#r  
do_ 4tA_YIv  
[ Die-@z|Y  
  cout << _1 <<   " , " $ls[|N:y0l  
] dP$GThGl  
.while_( -- _1), M s9E@E  
cout << var( " \n " ) qgt[~i*  
) 3{Nbp  
); %rQuBi# 1f  
`\>.h  
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: Lr;(xw\['  
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 z~6y+  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 z1OFcqm  
那么我们就照着这个思路来实现吧: EfLO5$?rm  
td2/9|Q  
\b8sG"G  
template < typename Cond, typename Actor > FwKj+f"  
class do_while vZ7gS  
  { FaTa(3$%  
Cond cd; Q3W#`6jpF  
Actor act; aAvsb$  
public : 4wzlJ19E(  
template < typename T > Qq-"Cg@-/  
  struct result_1 YEu1#N  
  { [t\B6XxT  
  typedef int result_type; }n,Zl>T9  
} ; Myat{OF  
dth&?/MERL  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Is<"OQ  
-a Gcf]6  
template < typename T > f},oj4P\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const bZ _mYyBh  
  { ?C0l~:j7D  
  do dGfVZDsr]  
    { gxPx&Z6jF  
  act(t); O^>jdl!TZ  
  } UCrh/bTm  
  while (cd(t)); 3CjL\pIC  
  return   0 ; ajl 2I/D  
} $S*4r&8ZD  
} ; Z!xVgM{  
|xr%6 [Ff  
n@C~ev@%S  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). W) j|rz.  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 .Jb$l$5'w  
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。 b<I9 MR  
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。 UnDgu4#R`A  
下面就是产生这个functor的类: DQ.v+C,  
/(I*,.d  
8qi+IGRg  
template < typename Actor > eg"Gjp- 4=  
class do_while_actor _zxLwU1(x  
  { ulHn#)  
Actor act; 8 S`9dSc  
public : .N4  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} .UCt|> $  
ER2GjZa\z  
template < typename Cond > V5"CSMe  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; NY$uq+Z>  
} ; $v.C0 x  
9_ICNG%  
M/PFPJ >`  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 9n]|PEoAB  
最后,是那个do_ x)rlyjFM  
wCs3:@UH  
XB hb`AG  
class do_while_invoker T@wcHg  
  { :Br5a34q  
public : <O?y-$~  
template < typename Actor > sH,kW|D  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const /z7VNkD  
  { m4k Bj*6c{  
  return do_while_actor < Actor > (act); gV1[3dW  
} o{v&.z  
} do_; +1C3`0(  
wyx(FinIH  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? "Y`3DxXz  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 B(k=oXDF  
最后来说说怎么处理break和continue wmNHT _  
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。 Yw3oJf&  
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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