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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda , 0imiv  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ^.KwcXr  
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, ?>hPO73{  
~kShq%  
"*m_> IU  
6;u$&&c(  
  class filler 3 N.~mR  
  { '3_]Gu-D  
public : Ge2q%  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} *-MM<|Qt  
} ; ]or>?{4g  
cJN7bA {  
Ai:BEPKe  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: {/"2Vk<H8  
-j%,Oo  
&f"-d  
1>*#%R?W  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true );  9XP o3;  
u\ #"L  
a&tSj35*6  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 "7!;KHc  
5Y.vJz  
1xD=ffM>8N  
WfWN(:dF  
二. 战前分析 b6}H$Sx~  
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。 t?q@H8  
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 h?rp|uPQ  
iJ~Zkd  
Du`JaJI  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Q o?O:  
  /* --------------------------------------------- */ @{YS}&Q/  
vector < int *> vp( 10 ); `4(e  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); #,7e NM"  
/* --------------------------------------------- */ d`P7}*; `  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); {6"Ph(I1  
/* --------------------------------------------- */ "{tg8-a4)  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); )Gj8X}DM  
  /* --------------------------------------------- */ i;NUAmx  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); |o{:ZmzM  
/* --------------------------------------------- */ L$9 . 8W  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); s~>d:'k7|  
0ZBJ ~W  
{. 2k6_1[  
<Fi%iA  
看了之后,我们可以思考一些问题: @W va tD V  
1._1, _2是什么? MNC*Glj=  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 CsTF  
2._1 = 1是在做什么? 9;_sC  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 1nQWW9i  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 b?TO=~k,  
?3*l{[@J  
z54EG:x.7^  
三. 动工 /e7O$L)   
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ^.#jF#u~  
J/\V%~ 1F  
fIj|4a+  
nN*w~f"  
template < typename T >  {k>Ca  
class assignment 'qjeXqGH$  
  { p89wNSMl[  
T value; m1),;RsH  
public : "]z-: \ V  
assignment( const T & v) : value(v) {} <%maDM^_\(  
template < typename T2 > 1abtgDL  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } h(M#f7'~&  
} ; cc#gEm)3C  
.#1~Rz1r  
R($KSui  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 jqv-D  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Tsgk/e9K2?  
4"{ooy^Q  
2ggdWg7z  
0o+6Q8q  
  class holder ^SxY IFL  
  { MP_'D+LS  
public : U4gF(Q  
template < typename T > '@p['#\uI  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const v'VD0+3[H  
  { LUuZ9$t0J"  
  return assignment < T > (t); 6xWe=QGE  
} ANJ$'3tg  
} ; :Qumb  
>iD )eB  
#gp,V#T  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: MKy[hT:  
zY,r9<I8_x  
  static holder _1; )6+eNsxMlC  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 >c9a0A  
nx8a$vI-TY  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); PIH*Rw*GKZ  
而不用手动写一个函数对象。 |55N?=8  
/G5d|P  
 AT9q3  
T-5nB>)  
四. 问题分析 h&`e) a>+  
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。 hg+X(0  
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。  :@%4  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 y>72{  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 W0epAGrB  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Ys,{8Y,7  
3jlh}t>$l  
五. 问题1:一致性 zY|t0H  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| /[Z,MG  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 GG@ md_  
'[ C.|)"  
struct holder H2um|6>  
  { 7Garnd b  
  // dgA-MQ5{  
  template < typename T > JcbwDlUb  
T &   operator ()( const T & r) const (xVsDAp=@  
  { |P -8HlOr  
  return (T & )r; #$c Rkw  
} blTo5NLX  
} ; 1E73i_L  
^go7_y  
这样的话assignment也必须相应改动: GlbySD@  
F8;dKyT?q  
template < typename Left, typename Right > dl ~%MWAVb  
class assignment oo=Qt(#  
  { <Wp QbQM  
Left l; #a`a$A  
Right r; 0KGY\,ae:;  
public : (N&lHLy  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ,`gl&iB  
template < typename T2 > d/ bEt&  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } mnmP<<8C,  
} ; =$nB/K,8AX  
.G+Pe'4a  
同时,holder的operator=也需要改动: P@,nA41,j  
KuMF^0V%c  
template < typename T > |1b_3?e  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const &|!7Z4N  
  { T}"6wywM  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); b@S Cn9  
} PB#fP_0C  
mml<9fbH  
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。 6(G?MW.  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Gi "941zVl  
<L`"!~Q  
return l(rhs) = r; 7.Z@Wr?  
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。 B<~ NS)w  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: (;q\}u  
P#fM:z@[  
template < typename Tp > qUxRM_7U  
class constant_t =:/BV=tv  
  { !"<MsoY@  
  const Tp t; e 46/{4F,  
public : < V\I~;  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Hd,p!_  
template < typename T > !zPa_`P  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Db6om7N  
  { xo&]RYG[<  
  return t; W2z*91$  
} Sp}tD<V  
} ; u$-U*r  
zOGU8Wg  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ^_ kJKM,  
下面就可以修改holder的operator=了 4H|(c[K;  
xj[(P$,P  
template < typename T > xia|+  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ap{2$k ,  
  { O9g{+e`  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); :%sXO  
} FIbp"~  
TpHfS]W-P  
同时也要修改assignment的operator() F$^Su<w5l  
6e _dJ=_  
template < typename T2 > L5qwWvbT  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } -.T&(&>^  
现在代码看起来就很一致了。 %/YcL6o(  
j%y$_9a7  
六. 问题2:链式操作 6$ Gep  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 40|,*wi  
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。 1}tbH[  
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。 om]4BRe  
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。 <0S,Q+&  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct SF5@Vg  
i:Zm*+Gi  
template < typename T > $2u 'N:o  
struct result_1 KID,|K  
  { A0Zt8>w  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; bzvh%RsW  
} ; E@P %v{)  
Qu7T[ <  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: UQ[B?jc  
fm^@i;D  
template < typename T > Y}[c^$S  
struct   ref <}sq?Sfq!  
  { ;>AL`M+  
typedef T & reference; ONCnVjZ  
} ; YSj+\Z$(  
template < typename T > P1NJ^rX  
struct   ref < T &> .58qL-iC  
  { 4WE6fJ2X  
typedef T & reference; m\ddp_l  
} ; ;L,mBQB?0b  
fPrLM'  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: [p2H=  
MNg^]tpf  
template < typename T > 8Th` ]tI  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const bO&7-Z~:=  
  { ua OKv.%  
  return l(t) = r(t); on8WQf'A#  
}  y2+p1  
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。 ^mb[j`CCt  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ^1wA:?uN}  
r%e KFS  
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 XfKo A0  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: EaWS. eK  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ;A'":vXmc  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 e#B#B  
最后的布局是: D)@YI.T  
                Add B}eA\O4}I  
              /   \ /'hCi]b@v  
            Divide   5 +z9gbcx  
            /   \ 9W8]8sUeG  
          _1     3 j+^oz'q  
似乎一切都解决了?不。 !=y]Sv~h  
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。 Ed:eGm }  
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。 HBY.DCN[Z  
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: >OP+^^oZ<  
-kS~xVS|  
template < typename Right > &|aqP \Q5  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 93<:RV  
Right & rt) const |TE}`?y[g  
  { n3lE, b  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); IQ!\w-  
} "7 v-` i  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 \V>?Do7  
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。 zh $}~RG[  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 )I\=BPo|B  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 7t?*  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 >I<r)w]  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? xP=/N!,#  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: r|*&GHo L  
S2>c#BQ  
template < class Action > 5VO;s1  
class picker : public Action .0G6flD   
  { CdUAy|!`R  
public : N-g8}03  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ?DH"V7bs  
  // all the operator overloaded '&99?s`u  
} ; xcJ `1*1N  
QW_agm  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 ]?h`:,]  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: [Px'\ nVf  
}P3tn  
template < typename Right > 'u4ezwF;  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const zd]D(qeX  
  { TrdZJ21#M  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); {u[V{XIUh  
} %Rh;=p`  
-AYA~O(&  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > !WkIi^T  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 3@n>*7/E  
+m}Pmi$  
template < typename T >   struct picker_maker __@zTSVb  
  { <} jPXEB"  
typedef picker < constant_t < T >   > result; =H8 xSJLh  
} ; 4gSH(*}  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > b.O9ITR  
  { J4=_w  
typedef picker < T > result; 81%8{yn!$"  
} ; dx,=Rd5'  
&ff&Y.q~  
下面总的结构就有了: WhBpv(q}.  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ^2o dr \  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 H +bdsk  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 idRD![!UI  
至此链式操作完美实现。 <?0~1o\Ur  
j%V["?)  
)c/Fasfg[P  
七. 问题3 8wH.et25k  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 NDO\B,7  
K1?Gmue#I  
template < typename T1, typename T2 > -S%x wJKM  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +fKtG]$  
  { )R_E|@"  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); K~RoUE<3[  
} /?/#B `  
QMo}W{D  
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:  qW_u  
X~ Rl 6/,  
template < typename T1, typename T2 > S>q>K"j^!  
struct result_2 HftxS  
  { !5}l&7:(MN  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ~e@>zoM'^  
} ; zVv04_:  
jy2IZ o  
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? .7ayQp  
这个差事就留给了holder自己。 Fk=}iB#(  
    Hqz?E@bc@  
Wk4.%tpeO7  
template < int Order > r C[6lIP  
class holder; B6}FIg)  
template <> Dbx~n#nG  
class holder < 1 > <uP^-bv;(  
  { 5wC* ?>/  
public : ]J2:194  
template < typename T > lo&#(L+2  
  struct result_1 Gi^Ha=?J%  
  { .wrL3z_  
  typedef T & result; $\a5&1rl  
} ; :Zw @yt  
template < typename T1, typename T2 > MVv1.6c7Y  
  struct result_2 7@%'wy&A  
  { Aw!gSf)  
  typedef T1 & result; ^] p  
} ; 7yI @"c#O  
template < typename T > ps:f=6m2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const P`1EPF  
  { ;P?q2jI  
  return (T & )r; FrTg4  
} M] V.!z9B  
template < typename T1, typename T2 > {Z{o"56f  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const '_+9y5  
  { &B{8uge1  
  return (T1 & )r1; PHM:W%g:  
} "L& k)J  
} ; g+zJ?  
MN= sIP,zk  
template <> JbQZ!+  
class holder < 2 > \[wCp*;1}  
  { mZ0J!QYk  
public : pF=g||gS  
template < typename T > H ;@!?I  
  struct result_1 y@ek=fT%4  
  { \6j^k Y=  
  typedef T & result; "u' )g&   
} ; r@)A k  
template < typename T1, typename T2 > QBE@(2G}C  
  struct result_2 = Rc"^oS  
  { Sj 3oV  
  typedef T2 & result; i&+w _hD  
} ; >N`6;gn*l  
template < typename T > _94s(~g:  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const IvBGpT"(I  
  { msTB'0  
  return (T & )r; Vj^dD9:  
} 2O""4_G  
template < typename T1, typename T2 > (hZ:X)E>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const <ZPZk'53<f  
  { F#q&(  
  return (T2 & )r2; "4}wnu6/  
} zDBD.5R;  
} ; :pKG\A  
o#i ]"  
nf%4sIQ*x  
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> >。 |DG@ht  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ]gd/}m)1  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ^3I'y UsY  
/r$&]C:Fi  
return l(i, j) = r(i, j);  ~Nh&.a  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) U1m\\<,  
~5#)N{GbY  
  return ( int & )i; ?s{C//  
  return ( int & )j; X}JWf<=q  
最后执行i = j; 9k2,3It  
可见,参数被正确的选择了。 KXBL eR&^  
R ZcH+?7  
'wQy]zm$  
] V G?+  
saK;[&I*  
八. 中期总结 =&NOHT>  
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: a>Re^GT+z  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 b&t[S[P.V  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 2>y:N.  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor @5Qoi~o  
F,Fo}YQX  
V2`;4dX*2  
:k"rhI  
P1d,8~;  
03E3cp"  
九. 简化 Kmry=`=A  
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。 LcUlc)YH5  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 r\mPIr|  
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: j 2}v}  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 [yd6gH  
  +-*/&|^等 W8/(;K`/  
2. 返回引用。 ,Aa|Bd]b  
  =,各种复合赋值等 Zq?_dIX %  
3. 返回固定类型。 ^8742.  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ?V+wjw  
4. 原样返回。 P>htQ  
  operator, V/H@vKN2  
5. 返回解引用的类型。 wc[c N+p  
  operator*(单目) XJFnih  
6. 返回地址。 E%*AXkJ'dZ  
  operator&(单目) dq 8+m(7k  
7. 下表访问返回类型。 ~/c5 hyTx  
  operator[] ~zMKVM1Q.,  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 @ M[Q$:  
  operator<<和operator>> PNmF}"  
#S?c ;3-  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 'Oy5e@G+?  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: v>I<|  
FGVb@=TO>  
template < typename Left > u5E/m  
struct value_return %|?1B$s0  
  { YC)hX'A\  
template < typename T > a!u3 HS-i  
  struct result_1 R~c1)[[E  
  { [:pl-_.C  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; DcU C,  
} ; Q&wYc{TUbm  
 ^@q#$/z  
template < typename T1, typename T2 > h ]}`@M"  
  struct result_2 3:" &Z6t#  
  { GN%<"I.  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; MgnE-6_c  
} ; w a.f![  
} ; Ki 3_N*z  
(w2(qT&O  
LhKY}R  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait I =b'j5c  
syMm`/*/G-  
下面我们来剥离functor中的operator() J{H?xc o  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 0Q3YN(  
?H0m<jO8~  
return l(t) op r(t) \*9Ua/H  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 8_awMVAy  
return op l(t) ~h|m&XK+Q  
return op l(t1, t2) |$Xf;N37t  
return l(t) op XW:%vJu^`  
return l(t1, t2) op R\ q):,  
return l(t)[r(t)] {c?ymkK  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] X8.y4{5  
d"l}Ny)C  
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: y{;u@o?T  
单目: return f(l(t), r(t)); #XL`S  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); - #Jj-t_Fe  
双目: return f(l(t)); ]c,l5u}A$  
return f(l(t1, t2)); s<#N]mp'   
下面就是f的实现,以operator/为例 ~._ko  
eEie?#Z/6  
struct meta_divide %xh?!s|G(  
  { f~v"zT  
template < typename T1, typename T2 > yjR)Z9t  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) kraVL%72  
  { %O Fj  
  return t1 / t2; Nc"NObe  
} 0w+5'lOg  
} ; U_}hfLILi  
f:FpyCo=9  
这个工作可以让宏来做: 64b<0;~  
ze$Y=<S  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ e9}8RHy1$  
template < typename T1, typename T2 > \ W%H]Uyt  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; iGQ n/Xdo  
以后可以直接用 BWohMT  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) %U:C|  
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 |87W*  
(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。。。) lkN'uZ  
E7gL~4I  
,-!2 5G  
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 ^Bn1;  
=lm nzu<  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^K/G5  
class unary_op : public Rettype ofl'G]/$+  
  { >Ban?3{  
    Left l; <\Vi,,  
public : pbFYiu+  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 8eN%sm  
rF'<r~Lw  
template < typename T > $oc9 |Q 7  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q:Wq8  
      { Qv\bLR  
      return FuncType::execute(l(t)); :`;(p{  
    } ?|)rv  
gDMAc/V`l  
    template < typename T1, typename T2 > 6g8M7<og9R  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?&XzW+(X  
      { E"ZEo9y@^  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); `fLfT'  
    } S>(z\`1qm  
} ; -S7RRh'p  
` -yhl3si  
h k/+  
同样还可以申明一个binary_op %5`r-F  
+fkP+RVY  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > >b3@>W  
class binary_op : public Rettype \y@ eBW  
  { (26Bs':M~  
    Left l; qih6me8C  
Right r; .$UTH@;7  
public : @{'o#EJY  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ~.FnpMDY  
j_(?=7Y3g  
template < typename T > (e 0_RQ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jm4)gmC  
      { \3L$I-]m  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); iY}QgB< M  
    } |^>u<E5  
IC\E,m  
    template < typename T1, typename T2 > V;P1nL4L  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "Jf4N  
      {  .fbYB,0w  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); l'W3=,G[?  
    } k:`a+LiZ  
} ; _d/GdeLs  
rtcJ=`)0`  
uF+);ig  
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 m\l51}xz  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 %C6|-?TAd  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) D\n>*x  
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。 ,zc"udpKF  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! t`) 'LT  
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。。。 PnI)n=(\  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Z4=_k{*  
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) N'I?fWN!;R  
下面是修改过的unary_op P Q6T| >  
r$94J'_  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > }{P&idkv  
class unary_op _F! :(@}  
  { #W_i{bdO  
Left l; SnH:(tO[X  
  5%EaX?0h+  
public : i:MlD5 F  
Dr4?Ow  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} WW)_Wh  
oZ?IR#^  
template < typename T > qxRT1B]{Wx  
  struct result_1 D7 %^Ly  
  { yjeqv-7  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Bi'I18<  
} ; ,oC= {^l{  
5hlJbWJa  
template < typename T1, typename T2 > kt;}]O2%R  
  struct result_2 s4^[3|Zrr0  
  { Iz 1*4@  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Uyz;U34 oI  
} ; R~U2/6V  
y.L|rRe@P  
template < typename T1, typename T2 > $_4oN(WSz  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jI@bTS o  
  { U/}AiCdj@  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); P c/.*kOT  
} cP/F| uG5  
MBnK&GS  
template < typename T > pE9aT5 L  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #p11D= @[  
  { s?4%<jz  
  return OpClass::execute(lt(t)); de3yP,  
} J R 8 Z6  
s@*,r@<  
} ; X; e`y:9  
3Yn:fsy  
DW'0j$;  
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 "~ .8eKRQ  
好啦,现在才真正完美了。 }Bv30V2-(  
现在在picker里面就可以这么添加了: ~ex~(AWh  
wFKuSd  
template < typename Right > >\^N\&  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Requ.?!fG;  
  { 7J #g1  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); eH"qI2A  
} 5$ (b3]  
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。 'fp<FeTg  
NgDZ4&L  
 eLe,=  
75QXkJu  
F[Guy7?O  
十. bind j]cXLY  
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。 A8A:@-e8A  
先来分析一下一段例子 KT]J,b  
H| eD/6K  
N]O{T_5-0  
int foo( int x, int y) { return x - y;} GN~[xXJU  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1  0jip::x  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 h^.tom g8  
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。 //`cwnjp  
我们来写个简单的。 RE(=! 8lGR  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: f4A4  
对于函数对象类的版本: $?CBX27AV  
qr<-eJf  
template < typename Func > UH1S_:6  
struct functor_trait ;r0|_mnf  
  { 0|K/=dh5+  
typedef typename Func::result_type result_type; UIm[DYMS  
} ; !#_h2a  
对于无参数函数的版本: o|p;6  
KV) Hywl`  
template < typename Ret > mTI\,x%<OC  
struct functor_trait < Ret ( * )() > #NVF\  
  { =:v><  
typedef Ret result_type; <MWXew7b  
} ; ~|0F?~eR7  
对于单参数函数的版本: T9U2j-lA?  
E9Qd>o  
template < typename Ret, typename V1 > D:RBq\8  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > /z.7: <gZ(  
  { {8*d;[X50  
typedef Ret result_type; [EW$7 se~  
} ; )$Dcrrj  
对于双参数函数的版本: N c&i) qh  
y . ivz  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > |R &3/bEr  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > uZ=UBir  
  { g~$GE},,  
typedef Ret result_type; @FnI?Rx  
} ; 7am/X.  
等等。。。 >TQBRA;'  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy GP7) m  
w50Bq&/jX  
template < typename Func > fW4cHB 9|  
struct func_return [iO$ c]!H  
  { ,;+91lR3  
template < typename T > P(YG@  
  struct result_1 NP<F==,  
  { HIWmh4o/.  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 0F0Q=dZ  
} ; Aa\=7  
$ <>EwW  
template < typename T1, typename T2 > bVAgul=__  
  struct result_2 %t5BB$y  
  { bCaPJ!ZO  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 4 HJZ^bq9|  
} ; vwqN;|F  
} ; kUaGok?  
h^ecn-PC  
E;GR;i{t  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 HC;I0&v>  
kT } '"  
template < typename Func, typename aPicker > jhEg#Q$  
class binder_1 Jq+$_Uqd  
  { l3Bxi1k[C  
Func fn; [K4+G]6  
aPicker pk; 0Z) ;.l^  
public : h,WY2Hr  
+GPT:\*q6  
template < typename T > ,;=( )-  
  struct result_1 <@AsCiQF  
  { ,w b|?>Y  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 7N59B z  
} ; uZiY<(X  
vX0I^ 8.  
template < typename T1, typename T2 > D8D!16_  
  struct result_2 f;tyoN0wHx  
  { ?m_RU  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; &6^W% r  
} ; p,AD!~n`  
:kiO  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} )`+@j.75  
1-NX>E5  
template < typename T > 7U[L\1zS  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const iZq@W3GL C  
  { xjhAAM  
  return fn(pk(t)); M}oFn}-T9a  
} k'I_,Z<,  
template < typename T1, typename T2 > tId !C  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C}P \kDM  
  { =@jMx^A"  
  return fn(pk(t1, t2)); r?yJ  
} lKhh=Pc2  
} ; gUszMhHX  
!E:Vn *k;  
,fG_'3wb  
一目了然不是么? v yLAs;  
最后实现bind v.2Vg  
`Ig2f$}  
5f*'wA  
template < typename Func, typename aPicker > vsz^B :j  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) b;{"lJ:+Z  
  { ?6YUb;  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 'iISbOM  
} 6j"I5,-~!  
hC, -9c  
2个以上参数的bind可以同理实现。 nk3<]u  
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。 G* ~*2>~  
Is6']bYh  
十一. phoenix ^'I5]cRa  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: M7<#=pX&  
@oc%4~zl  
for_each(v.begin(), v.end(), ]vkHU6d  
( .f<VmUca  
do_ fYQi#0drn  
[ i`nw"8  
  cout << _1 <<   " , " Ufe  
] :9 iOuu  
.while_( -- _1), Nx (pJp{S  
cout << var( " \n " ) $0S"Lh{  
) j _9<=Vu  
); >.wd)  
#M^Yh?~%w  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ;6 qdOD6  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor *;yMD-=  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 pL/.JzB  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 9PGR#!!F$  
Cbg#Yz~/  
B{UoNm@  
template < typename Cond, typename Actor > sAN:C{  
class do_while v?TJ!o  
  { g#%FY1xp  
Cond cd; E,"btBg  
Actor act; MirBJL  
public : 8Gg/M%wq9U  
template < typename T > ZUJOBjb` K  
  struct result_1 DD$P r&~=  
  { 27 TZ+?  
  typedef int result_type; y^46z( I  
} ; 3R:i*8C  
<.(/#=2  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} z slEUTj)  
u&_U CJCf  
template < typename T > @OY-(cW  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0\ w[_H  
  { *#^1rKGWK  
  do u\geD  
    { \ J:T]  
  act(t); *=9#tYn~  
  } }<h. chz,  
  while (cd(t)); / cen# pb  
  return   0 ; 8 (h  
} ^QQ NJ  
} ; 3X,{9+(F  
`h3}"js  
9Zsb1 M!n>  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 8si^HEQ8  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ~[y+B0I3  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。  de47O  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 Hf{%N'4  
下面就是产生这个functor的类: ^|{fB,B  
@CI6$  
GiwA$^Hg\  
template < typename Actor > _1c_TMh}9  
class do_while_actor V"jnrNs3  
  { s'Q^1oQM2h  
Actor act; l'%R^  
public : ^|;4/=bbs  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} '0$[Ujc  
}F`2$ Q+CW  
template < typename Cond > W*`6ero  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; pDq_nx9  
} ; TPFmSDq  
`#8R+c=$  
"]V|bz o0a  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 M #&L@fg!  
最后,是那个do_ c!^}!32j)  
\o)4m[oF  
mM{v>Em2K#  
class do_while_invoker ~Fb?h%w  
  { swL|Ff`$  
public : k\%v;3nBK  
template < typename Actor > <uwCP4E  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const O9)}:++T  
  { FN EmGz/4  
  return do_while_actor < Actor > (act); %{abRBny  
} 'k Z1&_{  
} do_; ah9',((!  
9G/2^PI  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? DJ0T5VE W3  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 \%Q rN+WQ  
最后来说说怎么处理break和continue + qqN  
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。 #e>MNc 'z  
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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