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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda :6%wVy5  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 XZ}]H_, n  
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, K&\xbT  
8|HuxE  
r. :LZEr  
+%oXPG?  
  class filler ]~GwZB'M  
  { )}tI8  
public : oBpHmMzA  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} h# B%'9r  
} ; ,A4v|]kq]  
'0lX;z1  
3Oy?_a$  
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: ]*D=^kA0[  
COZ<^*=A#p  
;&oS=6$  
P|l62!m<   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); I^emH+!MW  
j!F5gP-l  
[}|x@ v9  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 b:SjJA,HM  
nd}[X[ay  
w9G (^jS6  
=# <!s!  
二. 战前分析 JgEPzHgx  
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。 ">@]{e*  
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 `O5w M\Z  
0NL~2Qf_4  
C|*U)#3:F  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); W9+H /T7!  
  /* --------------------------------------------- */ I r]#u]Ap  
vector < int *> vp( 10 ); OWx-I\:  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); j]Kpwf<NS  
/* --------------------------------------------- */ 3MH9%*w'0  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Zi/ tax9C  
/* --------------------------------------------- */ u $O` \=  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ~=67#&(R  
  /* --------------------------------------------- */ bnIl@0Y  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); H`d595<=i;  
/* --------------------------------------------- */ m:SG1m_6  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); zk#"n&u0  
r~nD%H:}P  
i&=I5$  
Pq u]?X  
看了之后,我们可以思考一些问题: > mk>VM  
1._1, _2是什么? (E[c-1s  
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。 :#7"SEud}  
2._1 = 1是在做什么? 6?i]oy^X]p  
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。 <n? cRk'.  
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。 '{*{  
_UI*W&*  
j*Uz.q?  
三. 动工 69N/_V  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 3CcCcZ9I  
h}0}g]IUx  
fqpbsM;M]  
5 nF46c  
template < typename T > +Np[m$Z *  
class assignment ![1+=F !  
  { 'o}v{f  
T value; P|j|0o,8p  
public : v]{F.N  
assignment( const T & v) : value(v) {} vxE#6  
template < typename T2 > `xv2,Z9<  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } UI2TW)^2  
} ; 08czP-)OZ  
MD|T4PPz,}  
GBeWF-`B  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 *uW l 804  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 7qsu0 .[d  
2~`vV'K  
w.X MyHj  
1V ,Mk#_  
  class holder 7M8oI.?C|  
  { /|s~X@%K  
public : 27J!oin$  
template < typename T > ;z2\ Q$  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ?qC6p|H  
  { W>#[a %R  
  return assignment < T > (t); # RoJD:9  
} Eqizx~eqq  
} ; pKZRgA#kN  
}Wlm#t  
L h@0|k  
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: = -bGH   
)_C+\K*  
  static holder _1; qTZ\;[CrP"  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 amTeT o]Tg  
ml,FBBGq|-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); u}r>?/V!  
而不用手动写一个函数对象。 @6lw_E_5  
epN!+(v  
JkShtLEr  
2NMg+Lt8v  
四. 问题分析 p~'iK4[&6  
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。 >V%lA3  
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。 ~ECIL7,  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 =e)t,YVm  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 pq"Z,9,F%  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 *c<6 Er>s  
OI^??joQ  
五. 问题1:一致性 ^ YOC HXg  
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?| !),eEy  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 v*";A  
t]IHQ8  
struct holder y`,;m#frT  
  { jFDVd;#CS  
  // I=[Ir8} ;  
  template < typename T > 9| g]M:{  
T &   operator ()( const T & r) const DHq#beN  
  { l*>,K2F  
  return (T & )r; @>fsg-|  
} *"nN To  
} ; u4#YZOiY)A  
6o0}7T%6  
这样的话assignment也必须相应改动: K/iFB  
: E`78  
template < typename Left, typename Right > 38GkV.e}$  
class assignment \wV^uS   
  { O=[Q >\p  
Left l; N_^PoX935O  
Right r; ["fUSQ  
public : tVv/G ~(  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} G! Y l0Zr  
template < typename T2 > ,&~-Sq) ~  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } %*zV&H   
} ; q4ttmL8  
:5sjF:@  
同时,holder的operator=也需要改动: g#k@R'7E  
\ 5.nr*5  
template < typename T > )n6,uTlOw  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const EQWRfx?d  
  { < z#.J]  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); z]2MR2W@X  
} Oq^t[X'  
Z9G4in8  
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。 G|o O  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 G} f9:G  
O3V.4tp  
return l(rhs) = r; ZO!h!2*  
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。 (%c&Km7K  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Gf +>Aj U'  
4bCA"QM[[  
template < typename Tp > 4_D *xW  
class constant_t /Y=_EOS  
  { s3Wjhw/  
  const Tp t; j0=F__H#@  
public : m@Dra2Cv'@  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} o~<jayqU  
template < typename T > D<hX%VJ%M  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 4.Q[Tu  
  { <.#jp([W>  
  return t; \gu8 ~zK  
} H:EK&$sU  
} ; w&@zJ[  
&pf"35ll  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 6oa>\PDy   
下面就可以修改holder的operator=了 G4U0|^(h  
2Wg:eh  
template < typename T > #zv&h`gY  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const sib/~j  
  { {qGXv@ I6  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); rd>>=~vx=/  
} \2!.  
?V}ub>J/=  
同时也要修改assignment的operator() -X_\3J  
_&(L{cFx6  
template < typename T2 > IL:[0q  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Oq$-*N  
现在代码看起来就很一致了。 6 .9C 4  
^q_wtuQ  
六. 问题2:链式操作 EKO~\d  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 dt@~8kS  
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。 NT2XG& $W>  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 k.7!)jL7  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 )Z/$;7]#  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct y #C9@C  
]cv/dY#  
template < typename T > nrA 4N1  
struct result_1 :f:&B8  
  { lI%RdA[  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Wy\^}  
} ; BL~#-Mm<|l  
yZ!~m3Q  
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: qRgFVX+vc  
w:9`R<L  
template < typename T > ck%.D%=  
struct   ref xbxzB<yL  
  { {Mj- $G"  
typedef T & reference; :IU<AG6  
} ; }9^'etD  
template < typename T > V FM!K$_  
struct   ref < T &> AFM+`{Cq  
  { {0lu>?<  
typedef T & reference; Q>$lf.)  
} ; 1ni72iz\  
FA>.1EI  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: n&o"RE 0~0  
J5{  
template < typename T > 2D:,(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const HL]J=Gh  
  { `\|@w@f|;  
  return l(t) = r(t); p^}`^>OL  
} i#^YQCy  
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。 GLESngAl  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 .#Nf0  
`mW~{)x  
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   NV-l9  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: E24SD'|)  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 q.<)0nk  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 /P-#y@I  
最后的布局是: l.]wBH#RS  
                Add T{^P  
              /   \ .I EHjy\+  
            Divide   5 z.\r7  
            /   \ ]b]J)dDI  
          _1     3 glc<(V  
似乎一切都解决了?不。 ?{}P#sn  
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。 =-~))!(  
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。 {}8C/4iP  
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: 6]Q#4  
{ `Z~T&}~T  
template < typename Right > <"6\\#}VG  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const [3qH? 2&  
Right & rt) const IiRQ-,t1  
  { sV-P R]  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 63%V_B|  
} 5-ED\-  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 {tl{ j1d |  
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。 ]cv|dc=  
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。 B6;>V`!  
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。 d(XOZF  
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。 _&\'Va$  
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? QcX\z\'vg  
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: ,Y6]x^W  
7sQHz.4  
template < class Action > ~4Gc~"  
class picker : public Action jUKMDl H  
  { '(C+qwdRv  
public : t2vm&jk  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Y>/_A%vQU  
  // all the operator overloaded x7<NaMK\  
} ; AG}j'   
BfCM\ij  
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。 ` L 1+j  
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: N8df1>mW  
aNY-F)XWa  
template < typename Right > ykJ+LS{+  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ybsw{[X>M  
  { %7 yQ0'P  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ,u^{zYoW  
} v4Rci^8  
9B;WjXSe  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > M*qE)dZjS  
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。 n*ShYsc  
3) d }3w {  
template < typename T >   struct picker_maker wu eDedz\  
  { n{<}<SVY  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 5,oLl {S'  
} ; A?lR[`'u\  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > G1w$lc  
  { gm,AH85  
typedef picker < T > result; ub fh4  
} ; ^^7@kh mNl  
mD.6cV  
下面总的结构就有了: 0>BI[x@  
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。 $#+D:W)az  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 7g]mrI@  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 8x)i{>#i  
至此链式操作完美实现。 "_LqIW1   
MZX)znO  
0;T7fKj  
七. 问题3 yA"?Hv\o;  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 6{^\7`  
+D4m@O  
template < typename T1, typename T2 > qD\9h`a  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1$Q[%9  
  { %i/|}K  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Q:Pp'[ RK  
} -6I*k |%8T  
$z*"@  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: axt;}8  
]S]W|m7=.Z  
template < typename T1, typename T2 > jUNt4  
struct result_2 ](Wa:U}Xs  
  { l3ogMRq@  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Kw;gQk~R!  
} ; u6?9#L(  
*S.FM.r  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? E9I08AODS  
这个差事就留给了holder自己。 2cQ~$  
    rjWtioZEa  
r,.j^a  
template < int Order > K-\wx5#l/  
class holder; b?KdR5  
template <> hp/pm6  
class holder < 1 > b\H&E{Gn|x  
  { F.aG7  
public : N0^SWA|S  
template < typename T > jlF3LK)9q  
  struct result_1 +aEm]=3  
  { $ -<(geI  
  typedef T & result; j7Y7&x"  
} ; v!ai_d^  
template < typename T1, typename T2 > fU ;H  
  struct result_2 % JiF269  
  { CP; <B1  
  typedef T1 & result; WHv6E!^\_  
} ; X[tB^`  
template < typename T > #[x*0K-h  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const fV Y I  
  { G8__6v~  
  return (T & )r; SE'|||B  
} DMsqTB`  
template < typename T1, typename T2 > !e<2o2~.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const z8"1*V  
  { ReM]I<WuY  
  return (T1 & )r1; v9r.w-  
} :;hg :Q:  
} ; [sk n9$  
({C[RsY=6  
template <> p.8  
class holder < 2 > [kN_b<Pc,  
  { 8'zl\:@N  
public : O/Hj-u6&A  
template < typename T > NkNFx<9T  
  struct result_1 z\UXn RL  
  { .-T P 1C  
  typedef T & result; |:#Ug  
} ; GXD<X_[  
template < typename T1, typename T2 > sUc[!S:/  
  struct result_2 R\7r!38  
  { ^{=UKf{  
  typedef T2 & result; V[*>}XQER  
} ; " 62g!e}!c  
template < typename T > .5s58H cg,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const D]"W|.6@  
  { pL[3,.@WA  
  return (T & )r; $G)HU6hF*  
} *My9r.F5o  
template < typename T1, typename T2 > d oEuKT  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const yFmy  
  { o^(I+<el  
  return (T2 & )r2; uK(]@H7~!c  
} n CX{tqy   
} ; eXnSH$uI  
$,/E"G`  
wy:Gy9\  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 '-N 5F  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: H?Sv6W.~  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: <>f;g "qS  
O:rf DO  
return l(i, j) = r(i, j); {j`8XWLZZN  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) L;M@]  
s1::\&`za  
  return ( int & )i; )i:*r8*~  
  return ( int & )j; k\SqDmv  
最后执行i = j; UNiK6h_%  
可见,参数被正确的选择了。 :5j+^/   
ZQKo ]Kdr  
pT~3< ,  
H}G 9gi  
:8/ 6dx@Y(  
八. 中期总结 (=WYi~2v  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: F|m &n&  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 YCb|eS^u  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 =Gzs+6A8  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor S~fP$L5  
[tt{wl"E  
??.aLeF&  
8`)* ?Q9~  
0n2H7}Uq  
Gukvd6-g9b  
九. 简化 Srmr`[i  
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。 ',]Aj!q  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 V{q*hQd_3  
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: DOFW"SpE  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 i={4rZOD^  
  +-*/&|^等 ZDp^k{AN9a  
2. 返回引用。 q&9]4j  
  =,各种复合赋值等 "bRjY?D  
3. 返回固定类型。 LQ%QFfC  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) E.Th}+  
4. 原样返回。 $vO<v<I'Gb  
  operator, #m<uG5l`  
5. 返回解引用的类型。 '4#NVXVQm  
  operator*(单目) )jUPMIo  
6. 返回地址。 [ypE[   
  operator&(单目) *$R9'Yo}F  
7. 下表访问返回类型。 c1FSQ m81  
  operator[] _](y<O^9yO  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 b5]<!~Fv:`  
  operator<<和operator>> b~* iL!<  
Zon7G6s9`  
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。 <zTz/Hk`  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: =a=:+q g  
nr&|  
template < typename Left > wexX|B^u  
struct value_return [Rq|;p  
  { II _CT=  
template < typename T > >+;} "J  
  struct result_1 XI$W  
  { *Od?>z  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; f9Xa}*  
} ; [X]hb7-&  
~fL`aU&  
template < typename T1, typename T2 > z!b:|*m]w  
  struct result_2 %1#|>^  
  { dD39?K/  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 8tjWVo  
} ; bxL'k/Y$  
} ; NPO!J^^  
EFI!b60mc  
gG.+3=  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait xfX|AC  
%qeNC\6N  
下面我们来剥离functor中的operator() o2$A2L9P  
首先operator里面的代码全是下面的形式: OKau3T]  
Y^d#8^cP  
return l(t) op r(t) ' i5}`\  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) bcu Uej:  
return op l(t) VFnxj52<  
return op l(t1, t2) C{t}q*fG 5  
return l(t) op Oi~Dio_?  
return l(t1, t2) op G[>CBh5  
return l(t)[r(t)] (yuOY/~k/  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] |cuKC \  
@~7au9.V=X  
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: =2rdbq6R  
单目: return f(l(t), r(t)); @Ss W  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); v;?W|kJ.u  
双目: return f(l(t)); $ Fc}K+  
return f(l(t1, t2)); pO N#r  
下面就是f的实现,以operator/为例 -%>Tjo@B n  
qSD`S1'2;  
struct meta_divide A/lznBHR  
  { _*sd#  
template < typename T1, typename T2 > n[i:$! ,  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) [GK## z'5  
  { v&9:Wd*Iz'  
  return t1 / t2; W:wSM *  
} k+i0@G'C(  
} ; NaQ~iY?  
OaoHN& "  
这个工作可以让宏来做: \f Kn} ]kG  
ei1;@k/  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ b"td]H3h  
template < typename T1, typename T2 > \ n) HV:8j~  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 4XiQ8"C  
以后可以直接用 %Y#W#G  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) q`z1ht nf  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 fU%Mz\t  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) N;}X$b5Y @  
~K|ha26W  
bYhG`1,$-a  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 gth_Sz5!#  
zt|1tU:  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > tOk=m'aUK  
class unary_op : public Rettype Abmi=]\bx  
  { @'hkU$N)  
    Left l; 6Qz=g t%I=  
public : [?,+DY  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} #\xy,C'Y  
3FO-9H  
template < typename T > ,|zwY~l t5  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4pcIH5)z  
      { u~'_Uqp  
      return FuncType::execute(l(t)); ,}>b\(Lk  
    } d:]ZFk_*  
uz3 ?c6b  
    template < typename T1, typename T2 > QJx<1#  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #!yX2lR  
      { .p'McCV=  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); [;D1O;c'W.  
    } W_/$H_04+  
} ; 37tJ6R6[  
YF;2jl Nm  
4@ny%_/  
同样还可以申明一个binary_op J=O_nup6C  
[V;u7Z\r-  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > W5Jb5  
class binary_op : public Rettype $ Grk{]nT  
  { I>-1kFma;  
    Left l; SD:Bw0gzrI  
Right r; .K#' Fec  
public : 2Mw`  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} hHOx ]  
JV !F<  
template < typename T > EQHCw<e  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const G-vkkNj%e  
      { +^rt48${ y  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); (Nf!E[ }Z  
    } wYv++< z  
%(\et%[]  
    template < typename T1, typename T2 > K}whqe]j  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const sVnpO$  
      { Eh9{n,5-  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); l u{6  
    } M4d4b  
} ; -"2%+S{  
t|UM2h  
n5fc_N/8O=  
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 nU2w\(3|  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 K[9P{0hA  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) {e[~1]j3  
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。 o> 1+m  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! [ 8WG  
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。。。 CX5>/  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 A*]sN8  
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) JRtDjZ4>  
下面是修改过的unary_op z<. 6jx@  
uSxldc  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > \x8'K  
class unary_op Gch3|e  
  { DsHm,dZ  
Left l; x IL]Y7HWM  
   Qk.[#  
public : 9!Fg1 h=  
S1i~r+jf  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} @'J[T:e  
#%z@yg  
template < typename T > 7$"5qJ{s  
  struct result_1 #Qu|9Q[QH  
  { +ul.P)1J6  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ,C'mE''x  
} ; G{a_\'7  
es$<Vkbp  
template < typename T1, typename T2 > |Ur$H!oe?'  
  struct result_2 ]<_v;Q<t  
  { s|:j~>53  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  bWZzb&  
} ; eQ =6< ^KZ  
R?2T0^0  
template < typename T1, typename T2 > iYr*0:M  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]==S?_.B3n  
  { {'?PGk%v  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2));  y]ya.YG  
} *44E'Dxv  
O%} hNTS"  
template < typename T > @< 0c  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S'IQbHz*  
  { 5~i}!n  
  return OpClass::execute(lt(t)); 3#`Sk`z<  
} Te>m9Pav  
sA,2gbW  
} ; Z =*h9,MY  
J$yJ2G  
?y~"\iP  
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 `;s#/`c|/  
好啦,现在才真正完美了。 S=`#X,Wo  
现在在picker里面就可以这么添加了: r!p:73L8  
"3Ckc"G@  
template < typename Right > R\u5!M$::  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Dv=pX.Z+  
  { XpT~]q}  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); *OY Nx4k  
} (Ii+}Mfp  
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。 e{ZS"e`!  
X;dUlSi  
Xh*Nu HH  
Uee$5a>(  
zhI"++  
十. bind ~8lB#NuN  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 m{ rsjdnA  
先来分析一下一段例子 #\3X;{  
ev5m(wR  
0P4g6t}e  
int foo( int x, int y) { return x - y;} N8{ 8 a  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 )gxZ &n6  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 }};AV)}J  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 R, U YwI  
我们来写个简单的。 ebf/cC h  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: F||oSJrI  
对于函数对象类的版本: c&#B1NN<  
>Qs{LEsLb  
template < typename Func > s)kr=zdyo  
struct functor_trait 8iUKG  
  { ?T>)7Y)  
typedef typename Func::result_type result_type; ,Y0qGsV  
} ; zi+NQOhR  
对于无参数函数的版本: /t _QA  
&^F'ME  
template < typename Ret > p{O@ts:  
struct functor_trait < Ret ( * )() > %/%TR@/  
  { `_pVwa<@w  
typedef Ret result_type; ]/?$DNjCc  
} ; 2-@z-XKn  
对于单参数函数的版本: F@-8J?Hl:  
4{ED~w|  
template < typename Ret, typename V1 > :i o[9B [  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > >q1rdq  
  { Y]"lcr}  
typedef Ret result_type; tAS[T9B  
} ; -N1X=4/fg  
对于双参数函数的版本: "1-z'TV=  
S2~im?^21  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > _j\ 8u`^n  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > AXPdgo6  
  { PED5>90  
typedef Ret result_type; X[1w(dU[  
} ; ##yH*{/&  
等等。。。 zQsW*)L  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy RnUud\T/  
hJ*#t<.<P;  
template < typename Func > >d^DN;p  
struct func_return d PF*G$  
  { _#6*C%ax  
template < typename T > 6'1Lu1w  
  struct result_1 R"O,2+@<.  
  { '6f)^DYA'?  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Zy^ wS1io  
} ; m/aA q8  
OCWyp  
template < typename T1, typename T2 > d'e\tO  
  struct result_2 oSkvTK$ &i  
  { 1 o\COnt  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ~4`3p=$  
} ; %ERR^  
} ; z_nY>_L83*  
IMHt#M`  
X/A(8rvCr  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 uP2Wy3`V  
KzLkT7,y+  
template < typename Func, typename aPicker > qXB5wDJg  
class binder_1 !+3nlG4cw  
  { ME'LZ"VT  
Func fn; 5DVSaI$ =  
aPicker pk; zB#.EW  
public : ePiZHqIsv/  
c^}DBvG,  
template < typename T > 4siq  
  struct result_1 ryt`yO  
  { _*u$U  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; $NwPGy?%  
} ; z v:o$2Z  
)W!\D/C+  
template < typename T1, typename T2 > 7G  3e  
  struct result_2 |:LklpdYe  
  { G$6mtw6[M  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; RtF!(gd  
} ; {6HgKI  
Fz@U\\94z  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} \qB.>f"%p|  
-n6e;p]  
template < typename T > UMlvu?u2p1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const MQl GEJ  
  { >xIb|Yp)&  
  return fn(pk(t)); *:Y9&s^6j  
} c) _u^Dh  
template < typename T1, typename T2 > 8l>YpS*S^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rh6 e  
  { Ft?Y c 5  
  return fn(pk(t1, t2)); hF9y^Hx4  
} agnEYdM_  
} ; LBnlaH.  
hCB _g  
X@%4N<  
一目了然不是么? zTfl#%  
最后实现bind DfVSG1g  
4\14HcTcK  
sxPvi0>  
template < typename Func, typename aPicker > IgKrcpK#}?  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) MN_1^T5  
  { Q@cYHFi~+  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); #[y2nK3zF  
} ])vqXjN6"  
8hZc#b;  
2个以上参数的bind可以同理实现。 8FgF6ip  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 r ['zp=9  
/F}dC/W  
十一. phoenix 'F7UnkKO|  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: s"X0Jx}  
X92I==-w  
for_each(v.begin(), v.end(), nC#SnyUO  
( {"\pMY'7  
do_ Fhs/<w-  
[ _`xhP-,`S  
  cout << _1 <<   " , " s~g]`/h$r  
] U DHMNubB  
.while_( -- _1), #kAk d-QY6  
cout << var( " \n " ) ?)e6:T(  
) , 4@C%  
); 4YCuO%  
j/hm)*\io  
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: t CQf `  
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 X'usd$[ .  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 uo7[T*<Q  
那么我们就照着这个思路来实现吧: "2`/mt Mon  
L+0O=zJF  
3IQ-2 X--  
template < typename Cond, typename Actor > 9oVprd >%@  
class do_while pB,l t6  
  { +(oExp(!  
Cond cd; p I@!2c:}  
Actor act; ,UneS  
public : q5>!.v   
template < typename T > [`bA,)y"  
  struct result_1 AnQUdU  
  { ?r^>Vk}  
  typedef int result_type; *ub"!}$st  
} ; c1g'l.XL 3  
(_eM:H=e>  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ^1X 6DH`  
U6~79Hnt  
template < typename T > (o1o);AO  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const D^A#C<Gs  
  { C40W@*6S2  
  do T,v5cc:nO  
    { /.:&9 c  
  act(t); k~qZ^9QB~  
  } q (}#{OO  
  while (cd(t)); M[^EHa<i  
  return   0 ; ?1Uq ud  
} *TYOsD**9  
} ; 1#nY Z%  
l!%V&HJV  
Ol*|J  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). HvW6=d(#  
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。 '.#3h$d  
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%e7rY2  
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。 'PdUSv|lH  
下面就是产生这个functor的类: .a}!!\@  
r%%<   
(sEZNo5n  
template < typename Actor > i^V3u  
class do_while_actor fs*OR2YG7  
  { +}NQ |y V  
Actor act; zO3}c3D~q  
public : [k7 ;^A5/  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} r[AqA  
&dJ\}O[r  
template < typename Cond > 3s Mmg`  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; \n0MqXs#  
} ; %?!TqJT?{  
Z+Ppd=||,  
p i\SRDP  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 qj,^"rp1:  
最后,是那个do_ sKDL=c;?j  
JO\KTWtjO  
5} 1qo7;  
class do_while_invoker yz_xWx#9  
  { ^c:I]_Ww  
public : ;ZR^9%+y9  
template < typename Actor > |}<!O@<|  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const n)R[T.E)+  
  { HkyN$1s  
  return do_while_actor < Actor > (act); P@Av/r  
} CV *  
} do_; 2yndna-  
$ZnVs@:S  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? G/V0Yn""  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 /4,U@s)"/  
最后来说说怎么处理break和continue pe-%`1iC0>  
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。 XI;F=r}'  
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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