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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda c WK@O>  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 5)&e2V',y  
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, VVCCPK^<  
f\/};a  
gU+BRTZ&x  
(Grj_p6O  
  class filler V@cRJ3ZF  
  { @/|sOF;8W  
public : Z(U&0GH`  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} y"7TO#  
} ; G++kU o<  
B}r@xz  
D.$EvUSK<.  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: Xb|hP  
X ,T^(p  
li NPXS+  
2evM|Dj  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ^{Syg;F=  
XXe7w3x{  
( B50~it  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ?nU V3#6{  
7"8HlOHA  
]T zN*6o  
/<|J\G21  
二. 战前分析 mc9$"  
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。 <-FZ-asem  
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 kC LeHH|K  
j|+B|   
r("7 X2f  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Wy4v~]xd%  
  /* --------------------------------------------- */ ~zYp(#0op  
vector < int *> vp( 10 ); {L<t6A  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); E*RP8  
/* --------------------------------------------- */ ?]5wX2G^|J  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); /0@}7+&  
/* --------------------------------------------- */ q+ )KY  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ,QG,tf?  
  /* --------------------------------------------- */ Z/Mp=273  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Za=<euc7  
/* --------------------------------------------- */ :Z1_;`>CT  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); yd>kJk^~/  
Z\dILt:#z  
Or6'5e?N  
s,` n=#  
看了之后,我们可以思考一些问题: %>24.i"l  
1._1, _2是什么? fI"`[cA"]  
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。 GI6 EZ}.MZ  
2._1 = 1是在做什么? B_}=v$  
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。 bM;tQ38*  
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。 /dWuHS  
})&0e:6  
ixfkMM ,W  
三. 动工 5|H?L@_9  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: vz@QGgQ9~2  
~Bu~?ZJmd  
X>*zA?:  
G.<9K9K  
template < typename T > C'zMOR6c  
class assignment `=CF | I  
  { -U; s,>\)  
T value; KZD&Ih(vC  
public : tK8\Ib J  
assignment( const T & v) : value(v) {} E}" &? oY  
template < typename T2 > Xwx;m/  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; }  hi.{  
} ; ;B1}so1]  
C,fIwqOr3  
M_*w)<  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 e@ F& /c  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment g:f0K2)\r:  
q:?g?v  
0*tEuJ7  
* z{D}L-&  
  class holder S6]D;c8GE  
  { %e1<N8E4  
public : 4H\O&pSS  
template < typename T > S!.xmc\  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const m=y6E, _  
  { ;>Z#1~8  
  return assignment < T > (t); >n` OLHg;  
} ,QKG$F  
} ; [3/P EDkw  
YK}(VF?&  
X)nOY*  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: nq6]?ZJ  
%t<Y6*g  
  static holder _1; <v5toyA  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 EH,uX{`e  
:ye)%UU"|:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); (& ~`!]  
而不用手动写一个函数对象。 C*c=@VAa  
8<_WtDg  
q*'hSt@+D  
4)XN1r:  
四. 问题分析 u2Rmp4]  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 (:[><-h.  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 _@"Y3Lqi  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 =U,;/f  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Ylo@  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 0Fi7|  
qBCZ)JEN#U  
五. 问题1:一致性 ?BWWb   
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 3QXGbu}:h!  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 +mF}j=k  
R[_7ab]A  
struct holder c 6?5?_ne  
  { tX)]ZuEi$  
  // \Dt0 } ?;k  
  template < typename T > % yJs"%  
T &   operator ()( const T & r) const ShSh/0   
  { 6qH o$#iT  
  return (T & )r; 9k83wACry  
} wx57dm+  
} ; MhJ`>.z1  
m6 IZG l7%  
这样的话assignment也必须相应改动: kSI,Q!e\  
ZS}2(t   
template < typename Left, typename Right > EoOrA@N  
class assignment (tVY /(~#  
  { !N)oi $T%  
Left l; Qh{=Z^r  
Right r; b!`:|!7r'  
public : 'fg`td  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ~xHr/:  
template < typename T2 > w$& 10  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Kvk;D ]$  
} ; if `/LJsa  
(Ojg~P4;&  
同时,holder的operator=也需要改动: }4bwLO  
Dnd  
template < typename T > s"sX# l[J  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const g@1MIm c'!  
  { #z5'5|3  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 1F$a My?  
} xE0+3@_>>  
@l@lE0  
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。 UO!OO&l!  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 AE<AEq  
hl# 9a?  
return l(rhs) = r;  nbOMtK  
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。 \k g2pF[V  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: J 0s8vAs  
p*dez!  
template < typename Tp > 3Um\?fj>}(  
class constant_t Q2tGe~H  
  { V;)'FJ)]  
  const Tp t; h~nl  
public : .Q?AzU,2D  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Mr`u!T&sc  
template < typename T > 4y P $l  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const %*/?k~53  
  { =e ;\I/  
  return t; 52:oe1-8  
} ; 4S#6#  
} ; ;JAe=wt^'I  
3J [P(G>Q  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ;w@:  
下面就可以修改holder的operator=了 p R~PB  
i#Wl?(-i  
template < typename T > VW'e&v1.  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const vKI,|UD&-  
  { "+7~C6[s  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); i5)trSM|  
} qkR.{?x  
+\}]`uS:  
同时也要修改assignment的operator() 3S.rIai+  
7R)"HfUh  
template < typename T2 > A70_hhP  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } (xxJ^u>QC  
现在代码看起来就很一致了。 xorFz{  
S'?XI@t[  
六. 问题2:链式操作 Z0-W%W  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 |1t30_ /gS  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 Nzr zLK  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 WM>9sJf  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 d/* [t!   
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct w0 "h,{  
(j cLzq  
template < typename T > `@`Q"J  
struct result_1 HPU7 `b4  
  { v3~,1)#aI  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ) d\Se9!  
} ; dnN"  
0gt/JI($  
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: H:0-.a^ZS  
8LiRZ"  
template < typename T > OBj .-jL  
struct   ref  snN1  
  { P;A"`Il  
typedef T & reference; N\xqy-L9  
} ; W'6*$Ron  
template < typename T > * y`^Fc  
struct   ref < T &> ?+dI/jB4X  
  { Y6g[y\*t  
typedef T & reference; 3xj<ATSe  
} ; 9K)OQDv%6D  
.Yh-m  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 46$u}"E  
aY"qEH7]  
template < typename T > (}Gl'.>\M  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const \8<bb<`  
  { W]rXt,{ &  
  return l(t) = r(t); HeF[H\a<  
} 8U=M.FFp  
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。 %PyU3  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 iRPd=)  
@++ X H}  
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 SX*os$  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ~A"ODLgU9  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 tCA |sN  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 )V9$ P)  
最后的布局是: 5*4P_q(AxD  
                Add TmO\!`  
              /   \ 0w(<pNA  
            Divide   5  ~LkReQI  
            /   \ r^Gl~sX  
          _1     3 5"@<7/2qI  
似乎一切都解决了?不。 {uw'7 d/  
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。 bZ%[ON5OY  
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。 NB16O !r  
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: q9!5J2P  
I80.|KIv  
template < typename Right > |F6C&GNYT  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const OPKm^}  
Right & rt) const /T_tI R>  
  { sPbtv[bC  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); rWa7"<`p  
} `ORDN|s6  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ( 4b&}46  
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。 GDOaZi  
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。  %_A1WC  
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。 [0_Kz"|  
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。 oYOf<J  
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? %s<7|,  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: E%+V\ W%  
`[Lap=.' .  
template < class Action > ym1TGeFAq  
class picker : public Action v "oO  
  { J!S3pS5j  
public : YS~\Gls%  
picker( const Action & act) : Action(act) {} .R:eN&Y 8y  
  // all the operator overloaded l`,`N+FG  
} ; ir/2/ E  
~\XB'  
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。 - FE)  
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: x6F\|nb  
!.p!  
template < typename Right > |a'Q^aT  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const J'2R-CI,  
  { ZZlR:D  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); :B"'49Q`  
} Cr(pN[,  
i 0L7`TB  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > hW/*]7AM^  
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。 MRmz/ZmRM  
b8QW^Z  
template < typename T >   struct picker_maker E8IWHh_  
  { $\a;?>WA"  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Bt.W_p  
} ; tD>m%1'&  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > q9Fc0(&Vf  
  { ")Bf^DV  
typedef picker < T > result; ~ |!q>z  
} ; sU{+.k{  
]kc_wFT<  
下面总的结构就有了: BRH:5h  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 vtr:{   
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 u,oxUySeG  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 `cZG&R  
至此链式操作完美实现。 uomFE(  
FRfMtxvU  
s$Roe(J  
七. 问题3 ;z%& 3u/  
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。 L.|GC7$0  
%/U Q0d~b  
template < typename T1, typename T2 > KAUYE^  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xD_jfAH'  
  { 2RM1-j ($  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ` 6"\.@4  
} Jl5<9x  
Ppx*  
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: 5[*MT%ms  
w.0.||C O  
template < typename T1, typename T2 > 8uCd|dJ  
struct result_2 L8Z?B\  
  { t`DUY3>36  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; sCnZ\C@u  
} ; EBebyQcon  
O;,k~  
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? sIELkF?.  
这个差事就留给了holder自己。 JWxPH5L  
    8YYY *>  
$p9XXZ"*  
template < int Order > A+[wH(  
class holder; 6+LX oR'  
template <> V7^?jy&&  
class holder < 1 > [N$@nA-d  
  { *nC<1.JW  
public : t?c*(?Xa  
template < typename T > r#{lpF,3Ib  
  struct result_1 iPkG=*Ip(%  
  { ] c'owj  
  typedef T & result; _$Fi]l!f  
} ; [;X YT  
template < typename T1, typename T2 > }1$8)zH  
  struct result_2 xds"n5  
  { +{#BQbx6  
  typedef T1 & result; Q'\jm=k  
} ; Rx'7tff%I  
template < typename T > O050Q5zy  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const [s7I.rdGzz  
  { K1eoZ8=!  
  return (T & )r; ^_<pc|1  
} />n0&~k[h  
template < typename T1, typename T2 > ,*C^ixNE  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const +_`F@^R_   
  { xw?G?(WO  
  return (T1 & )r1; t zV"|s=o  
} JG4&eK$-  
} ; $~ `(!pa:  
2_Pe/  
template <> 'ugG^2Y  
class holder < 2 > W C`1;(#G  
  { 4Uwt--KtFh  
public : C{>?~@z&5  
template < typename T > C8n1j2G\  
  struct result_1 50'6l X(v,  
  { x3WY26e  
  typedef T & result; )s^XVs.-  
} ; L\"=H4r  
template < typename T1, typename T2 > s5z@`M5'm  
  struct result_2 :;|x'[JoE?  
  { a~{St v  
  typedef T2 & result; C6, Bqlio  
} ; c=Z#7?k=Uz  
template < typename T > n09|Jzv9  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const NtT)Wl  
  { ivGxtx  
  return (T & )r; XRNL;X%}7  
} N;D+]_;0|  
template < typename T1, typename T2 > "#JoB X@yE  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const wr#+q1 v  
  { $MsM$]~  
  return (T2 & )r2; [jLx}\]  
} nl?|X2?C  
} ; PH=wP ft  
|%M%j'9  
w'qV~rN~tc  
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> >。 rhUZ9Fdv  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 89 lPeFQ`  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: )<Yy.Z_:DC  
jEI!t^#  
return l(i, j) = r(i, j); .^v7LF]Q  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) LBM:>d5  
dY O87n  
  return ( int & )i; ry U0x  
  return ( int & )j; %? iE3j!q  
最后执行i = j; ___+5r21\  
可见,参数被正确的选择了。 ;N,7#l|wi  
"n05y}  
km3-Hp1  
}- +;{u  
+nqOP3  
八. 中期总结 N4D_ 43jz  
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: Z`:V~8=l  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 :)MZgW  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 A&t}s #3  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor )c!f J7o:  
K+GjJ8  
Dljq  
*/S ,CV  
Yhx~5p  
Vj:PNt[  
九. 简化 =lffr?#&B  
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。 c''!&;[!  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 2s(K4~ee  
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: !-7(.i-  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 [Q%3=pm_  
  +-*/&|^等 {<|0M%v  
2. 返回引用。 ?pVODnP k  
  =,各种复合赋值等 -'I)2/%g  
3. 返回固定类型。 !AMPA*  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) $MR{3-  
4. 原样返回。 }wUF#  
  operator, EM([N*8o  
5. 返回解引用的类型。 gReaFnm  
  operator*(单目) &2c?g1%  
6. 返回地址。 z#-&MJ  
  operator&(单目) t qER;L  
7. 下表访问返回类型。 2Hq!YsJ4]  
  operator[] c(eu[vj:  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ricDP 9#a  
  operator<<和operator>> >uUbWKn3  
0_Y;r{3m"  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 _mn4z+  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: jUfc&bi3  
>M +!i+  
template < typename Left > (*M(gM{;  
struct value_return T&{EqsI=B  
  {  M,6AD]  
template < typename T > QX8N p{g-  
  struct result_1 .rMGI "  
  { y%T'e(5Ed  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; [qb#>P2G3  
} ; SWmdU]  
!G8SEWP  
template < typename T1, typename T2 > ukPV nk  
  struct result_2 zz$*upxK  
  { 4f/8APA  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; WRNO) f<  
} ; 5^5h%~)}  
} ; +^%F8GB  
, R]7{7$  
z?K+LTf8  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait RLIugz{IH  
i .'f<z$<  
下面我们来剥离functor中的operator() &K\di*kN  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 9x:c"S*  
<4VUzgX2  
return l(t) op r(t) 3 =S.-  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) f:=?"MX7  
return op l(t) $A-b-`X  
return op l(t1, t2) rA_e3L@v#[  
return l(t) op u''(;U[  
return l(t1, t2) op |m?0h.O,  
return l(t)[r(t)] ABx0IdOcI  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] {Ji[d.cY  
fdPg{3x*k  
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: iveWau292  
单目: return f(l(t), r(t)); Ddu$49{S:  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); kgA')]  
双目: return f(l(t)); ++FMkeHZ  
return f(l(t1, t2)); 2B*9]AHny  
下面就是f的实现,以operator/为例 J NsK   
8S)k]$wf%  
struct meta_divide 7o ;}"Y1  
  { uODpIxN  
template < typename T1, typename T2 > J \G8 g,@  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) N7[i443a  
  { J\Se wg9  
  return t1 / t2; |}#Rn`*2y  
} WJhI6lu  
} ; f^',J@9@  
q3 9 RD  
这个工作可以让宏来做: "Z,'NL>&  
iJ#sg+  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 44cyD _(  
template < typename T1, typename T2 > \ z*kn.sW  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 92S<TAdPP  
以后可以直接用 CjD2FnjT  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) I|08[ mO  
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 yA6"8fr  
(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。。。) rH & ^SNc  
I*'QD)  
S=o Ab&  
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 j'v2m6/  
xeZ,}YP)  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > wG -X833\(  
class unary_op : public Rettype zg"<N  
  { 2pZ|+!xc+  
    Left l; 6\ (\  
public : $Y>LUZ)b&8  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 3"cAwU9  
yht_*7.lM  
template < typename T > ;i\i+:=  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =)'AXtvE  
      { c7sW:Yzil  
      return FuncType::execute(l(t)); T?Hs_u{  
    } P1)9OE  
S_1R]n1/  
    template < typename T1, typename T2 > l'mgjv~  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #W* 5=Cf  
      { Dy5'm?  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ++5So fG@  
    } poQY X5  
} ; }oloMtp$  
ECQ>VeP  
`@-H ;  
同样还可以申明一个binary_op wzF/`z&0?6  
_0ep[r  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > YJF!_kg.  
class binary_op : public Rettype > u~ l_?  
  { :+Y+5:U]  
    Left l; s [@II]  
Right r; W}XDzR'<  
public : 7H9&\ur9+  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} "1WwSh}Z  
/tDwgxJ  
template < typename T > 4IIe1 .{  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const x2(hp  
      { F0])g  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); #r>  
    } D&:,,Dp  
y/Paq^Hd  
    template < typename T1, typename T2 > c?>@P  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0LN"azhz  
      { x^xlH!Sc  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); gT?:zd=;  
    } auK*\Wjm?  
} ; E&#cU}ErN  
]?-8[v~{C  
[,yoFm%"  
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 DTH;d-Z  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 {OH "d  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) SI^!e1@M[  
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。 l'y)L@|Qrh  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ?45bvkCT  
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。。。  2tMe#V  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 0 z.oPV@  
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) 3E) X(WJY  
下面是修改过的unary_op criOJ-  
luY#l!mx3  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > <y7nGXzLK  
class unary_op 7vF+Di(B  
  { Rm>AU=  
Left l; Xy5#wDRC  
  M&wf4)*%0+  
public : *QH@c3vUe\  
o/t^rY y  
unary_op( const Left & l) : l(l) {}  _xjw:  
~M _ @_  
template < typename T > =C gcRxng  
  struct result_1 >cpT_M&C,  
  { z.P<)[LUc  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; IT!u4iH[  
} ; +" |?P  
z10J8Ms'  
template < typename T1, typename T2 > #Ie/|  
  struct result_2 aQzx^%B1  
  { NGIt~"e7R4  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 3k3-Ts  
} ; /Ps/m!  
8A'oK8Q  
template < typename T1, typename T2 > QM wrt  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3)cH\gsg9  
  { AAuH}W>n  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); >BFUts%  
} }$ C;ccWL  
Kg?(Ax4  
template < typename T > "Te[R%aP  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8~* |muN.e  
  { [ *P~\' U  
  return OpClass::execute(lt(t)); S8>1l?UH  
} )09>#!*  
N5_`  
} ; GO4IAUA  
)d(F]uV:y  
%La<]  
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 :O)\+s-  
好啦,现在才真正完美了。 q#D-}R_RN  
现在在picker里面就可以这么添加了: 5NGQWg  
X/Sp!W-H  
template < typename Right > [L(qrAQ2|z  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const wB'GV1|jL  
  { 'rl?'~={p  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); e\)r"!?H`  
} -A1@a= q  
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。 aN UU' [  
Q%>6u@'  
D`hl}  
C}jFR] x)  
l/xpAx  
十. bind ]8 vsr$E#  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 E>_N|j)9  
先来分析一下一段例子 1#tFO  
n Nu~)X  
{gT4Oq__  
int foo( int x, int y) { return x - y;}  /dI8o  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 qzk!'J3*r<  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 "~2SHM@q  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ?COLjk  
我们来写个简单的。 zy'e|92aO  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: E5iNuJj=f  
对于函数对象类的版本: +,c]FAx4  
MZd?cS  
template < typename Func > 2^w8J w9  
struct functor_trait 5FMe&  
  { I_k/lwBD  
typedef typename Func::result_type result_type; dp}s]`x+  
} ; zQ~N(Jj?h  
对于无参数函数的版本: ~~r7TPq  
p!/!ZIo  
template < typename Ret > L$t.$[~L  
struct functor_trait < Ret ( * )() > #=uV, dw  
  { mswAao<y&x  
typedef Ret result_type; 7?@ -|{  
} ; X*w7q7\8-:  
对于单参数函数的版本: K0A[xkX6  
u~8=ik n+T  
template < typename Ret, typename V1 > %p;;aZG  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > `eEiSf  
  { w!_6*  
typedef Ret result_type; ;UpdkY 1  
} ; u u$Jwn!S  
对于双参数函数的版本: 9 ;Qgby  
#J'V,_ wH  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ;:  xE'-  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > kxCN0e#_  
  { :@4+}  
typedef Ret result_type; {F=`IE3)w  
} ; ]bP1gV(b-  
等等。。。 JA09 o(  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy :JXGgl<y  
@rP#ktz]  
template < typename Func > f = 'AI  
struct func_return hG2WxYk  
  { |mQC-=6t;Y  
template < typename T > \_)[FC@  
  struct result_1 M{t/B-'4  
  { :z-?L0C=0  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; fl8eNi E|  
} ; }ijFvIHV  
rL,kDSLs  
template < typename T1, typename T2 >  )mH(Hx  
  struct result_2 S&F[\4w5]  
  { Df@b;-E  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;  G){A&F  
} ; OUhlQq\  
} ; tISb' ^T  
Nd He::  
s|][p|  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 d(YAH@  
(qw;-A W8  
template < typename Func, typename aPicker > U!jRF  
class binder_1  eIj2(q9  
  { GdM|?u&s"  
Func fn; Mtaky=l8~I  
aPicker pk; *P\OP'o_  
public : =4uO"o  
_"t"orD6  
template < typename T > |RH^|2:x9Q  
  struct result_1 XMF#l]P  
  { CG ,H  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; JLGC'mbJ  
} ; Ip0`R+8  
" 1h~P,  
template < typename T1, typename T2 > 5Mp$u756  
  struct result_2 06 an(& a9  
  { z s\N)LyM  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; FwV5{-(  
} ; 79uAsI2-Y  
~zoZ{YqP  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} S;" $02]  
J;k8 a2$_  
template < typename T > E J&w6),d  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a+B3`6  
  { :j[=   
  return fn(pk(t)); Bxf&gDwjgr  
} IN@ =UAc&  
template < typename T1, typename T2 > \;Sl5*kr  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const w&Z.rB?  
  { fskc'%x  
  return fn(pk(t1, t2)); nj#kzD[n>  
} 7g4IAsoD  
} ; * Na8w'Q  
F!RP *  
&<Fw  
一目了然不是么? Ny$N5/b!!  
最后实现bind bwK1XlfD.s  
V8 G.KA "  
~3$:C#"Dl  
template < typename Func, typename aPicker > ft$ 'UJ% j  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) @=?#nB&  
  { 7WHq'R{@  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); h$d`Jmaq  
} i'`>YX  
r@CbhD  
2个以上参数的bind可以同理实现。 qhmA)AWG>  
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。 ${tBu#$-d  
'DUY f5nF  
十一. phoenix +hIMfhF  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: hdpA& OteR  
\/!jGy*  
for_each(v.begin(), v.end(), _o-01gu.  
( D.YT u$T  
do_ -yMD9b  
[ ?^U1~5ff)  
  cout << _1 <<   " , " (/|f6_9!  
] *X 2dS {  
.while_( -- _1), RaA7 U   
cout << var( " \n " ) H284 ]i  
) AQs_(LR  
); ]eI|_O^u  
ej[Y `N  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: |iVw7M:  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor +L pMNnl6  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 9-.`~v  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 5r^u7k  
2SYV2  
nC\LDeKc  
template < typename Cond, typename Actor > N#^o,/  
class do_while 1ifPc5j}  
  { ?dvcmXR  
Cond cd; S^)xioKsJ  
Actor act; \; zix(N[5  
public : `llSHsIkXb  
template < typename T > !I Byv%m&\  
  struct result_1 cK t8e^P  
  { 4K!@9+Mz  
  typedef int result_type; cC$E"m  
} ; `3vt.b  
b@[\+P] "  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ?r R, h{~  
H?j}!JzAC  
template < typename T > -l$-\(,M`#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const I_'0!@Nn7  
  { jxZd =%7Q  
  do }#E~XlX^  
    { %loe8yt  
  act(t); \)BDl  
  } /pz(s+4=  
  while (cd(t)); yV5AVM o  
  return   0 ; L)_L#]Yy  
} sX]ru^F3  
} ; C6c]M@6  
EYU3Pl%  
**Q K}j[D  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 8yCQWDE}  
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。 ,IG?(CK|  
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。 ;%Zn)etu  
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。 "3VMjF\  
下面就是产生这个functor的类: 1{bsh?zd  
lHSu T2)x;  
fg8U* 7  
template < typename Actor > #VM-\02o  
class do_while_actor %I;iP|/  
  { /-1 F9  
Actor act; a\v@^4   
public : G8F43!<  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} TYgn X  
~f] I0FK  
template < typename Cond > eX9H/&g  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; !e:HE/&>i  
} ; WAp#[mW.fx  
n*i1QC  
' Y.s}Duj  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 2bt2h.a  
最后,是那个do_ ;Z}V}B  
GA@Zfcg  
O$ ;:5zT  
class do_while_invoker +vCW${U  
  { [&p^h  
public : %-~T;_.  
template < typename Actor > ){XG%nC  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const JheF}/Bx  
  { "K-2y ^Dl  
  return do_while_actor < Actor > (act); w7X], auRC  
} +#R<emW  
} do_; Y7 `i~K;  
9oJ=:E~CP  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? U/bQ(,3}  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 _sp/RU,J-3  
最后来说说怎么处理break和continue s1NRUV2E  
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。 :1\QM'O  
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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