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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ?^Pq/VtZ  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 +q l  
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, tw-fAMwU  
8Kk3_ y  
w)^\_uAlS  
/M]eZ~QKD  
  class filler =hPG_4#  
  { fqN75['n  
public : (Hl8U  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Y+5"uq<'  
} ; ?Q;kZmQl  
[f=.!\0\  
YsZ{1W  
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: M5F(<,n;  
W  _J&M4  
_Q)d+Fl  
%V31B\]Nz7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); cxY$LY!zX  
sRi?]9JIl  
5GaoJ v  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 wLY#dm  
ob)Q,;8R  
`bzr_fJ  
H_Iim[v#  
二. 战前分析 1B6C<cL:sU  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 l<W*/}3  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 sZ]'DH&_(  
g})6V  
sTt9'P`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); E2Us#a  
  /* --------------------------------------------- */ \{[D|_   
vector < int *> vp( 10 ); : #3OcD4  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); mm_^gQ,`  
/* --------------------------------------------- */ n"mJEkHE  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); +mivqR~{{  
/* --------------------------------------------- */ M8\G>0Hc6  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 1$);V,DK!  
  /* --------------------------------------------- */ VPWxHVf  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); tp#Z@5=  
/* --------------------------------------------- */ XIqv {w  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); G XarUjs  
Lwp-2`%  
xR *5q1j  
03~+-h& n  
看了之后,我们可以思考一些问题: +Y^-e.UO  
1._1, _2是什么? :-$cdZ3E  
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。 Uc\|X;nkRk  
2._1 = 1是在做什么? `oB'(  
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。 |VTWw<{LX  
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。 4Sg<r,G  
=]!8:I?C<  
issT{&T  
三. 动工 hm*Th  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: tU9rCL:P  
%|# P&`  
UVc>i9,0  
D_O5k|-V  
template < typename T > -;l`hRW  
class assignment yonJd  
  { 3js)niT9u  
T value; g@$0FY{Q  
public : ^fA3<|  
assignment( const T & v) : value(v) {} +`Q PBj^  
template < typename T2 > bk/.<Rt  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } @uQ%o%Ru6  
} ; 29R_n)ne  
{KW&wsI  
 <'g0il  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 3{.9O$  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment =@bXGMsV!  
@).WIs  
vN{vJlpY  
VaD:  
  class holder ({*.!ty  
  { E`oSi ez)  
public : SlH7-"Ag  
template < typename T > j zxf"X-  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const XS}Zq4H  
  { /V#MLPA  
  return assignment < T > (t); ~@b9  
} / e~  
} ; R*JOiVAC  
h#(.(d  
5pNvzw  
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: k#l'ko/X  
Z&~k]R0y  
  static holder _1; pHI%jHHJ  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 #J%h!#3g  
rXHHD#\oF  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); J ,Qy`Y B  
而不用手动写一个函数对象。 o=a:L^nt,  
b?+ Yo>yF8  
&5kjjQ*HB  
kMwIuy  
四. 问题分析 @Z3[ c[D)9  
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。 (P]^8qc  
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。 Ymrpf  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 dK=D=5r,  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 [T$$od[.  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 oHP >v_ X  
K8Kz  
五. 问题1:一致性 2vk8+LA(6  
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?| P:zEx]Y%  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。  N#2nH1C  
hc@;}a\Y  
struct holder 2WbZ>^:Nsk  
  { ek+8hnkh  
  // `#IT24!  
  template < typename T > g,z&{pZch  
T &   operator ()( const T & r) const 5sf fDEU]A  
  { 6):sO/es  
  return (T & )r; Is,*qrl :  
} S+e-b'++?  
} ; %n V@'3EI  
I5|S8d<  
这样的话assignment也必须相应改动: J^<j=a|D  
x.yb4i=Jq  
template < typename Left, typename Right > )Or:wFSMq  
class assignment 6|(7G64{  
  { 0ghwFo  
Left l; Ff1M~MhG  
Right r; :67d>wb  
public : >P]I&S-.  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} w~FO:/  
template < typename T2 > @Ig,_i\UY:  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 8xGkh?%  
} ; ogh2kht  
jy)9EU=  
同时,holder的operator=也需要改动: jAQ)3ON<  
brhJ&|QDE  
template < typename T > p%M(G#gOgP  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const S)AE   
  { A_4\$NZ^  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Wf&G9Be?8  
} tIp\MXkTQ&  
N[?4yV2s  
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。 n6-!@RYr  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 |H|eH~.yg&  
x:D<Mu#  
return l(rhs) = r; f@V{}&ZWp  
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。 oR%E_g?mI~  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: SUQ}^gn]  
EXM/>PG  
template < typename Tp > rq|czQ  
class constant_t mm9S#Ya  
  { u[% J#S  
  const Tp t; <a/ZOuBzZ  
public : "9Fv!*<-W  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ,C12SM*@  
template < typename T > cqU/Y_%l'  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const t6U+a\-<  
  { zYl+BM-j,6  
  return t; '&L   
} uC$4TnoQx.  
} ; N`mC_)  
?9.?w-Q'  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 IU"!oM^  
下面就可以修改holder的operator=了 <P)%Ms  
7}HA_@[  
template < typename T > @RG3*3(  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 3 mMdq*X5  
  { a*ixs'MJ  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); T?$?5  
} 0|3B8m  
}lbx  
同时也要修改assignment的operator() &[\arwe)  
~d1RD  
template < typename T2 > BqJrL/(  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } zqEZ+|c=  
现在代码看起来就很一致了。 !c;p4B)  
{>qrf:  
六. 问题2:链式操作 K^p"Z$$  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 !ilDR<  
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。 \$++.%0  
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。 _rWXcK3cjr  
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。 tbt9V2U:"n  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 63\>MQcLy  
,kuFTWB  
template < typename T > ="*C&wB^  
struct result_1 \fGYJ37  
  { JSP8Lu"n  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; >L3p qK   
} ; S6Xw+W02  
S)1:*>@  
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: @n y{.s+  
+hYmL Sq  
template < typename T > '3 ,JL!  
struct   ref A7}|VV  
  { `>HthK  
typedef T & reference; Wa<NId  
} ; t"m`P1  
template < typename T > }LVE^6zyk  
struct   ref < T &> +.Ukzu~s  
  { P>cJ~F M  
typedef T & reference; Lgw@y!Llij  
} ; kxiyF$ 9  
(W6\%H2u  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: H0:6zSsc=|  
*^m.V=  
template < typename T > Gf$>!zXr  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ojI"<Q~g  
  { v*p)"J *  
  return l(t) = r(t); nK; rEL  
} 0{@Ovc  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 o ieLh"$  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ^hTJp{  
R3 =E?us!  
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 Pg}G4L?H;J  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: E<_6O Cz  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 c8 fb)`,k  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 /60=N `i  
最后的布局是: >~r@*gml  
                Add ziip*<a !_  
              /   \ AZP>\Dq  
            Divide   5 P =Gb  
            /   \ zT zG&B-  
          _1     3 Q9 ",  
似乎一切都解决了?不。 VZl0)YLK  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 U*l>8  
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。 Xm+3`$<  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: -Q8`p  
))zaL2UP.  
template < typename Right > un%"s:  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 7E t(p'  
Right & rt) const ?n~j2-[<  
  { 6@36 1f[  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ~H."{  
} 5q*~h4=r7  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 N>iCb:_ T;  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 D($UbT-v  
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。 *m/u3.\  
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。 PhdL@Mr  
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。 B(NL3WJ  
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? }tq9 /\  
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: rkXSy g b  
 X0L{#U  
template < class Action > _)\,6| #  
class picker : public Action gpl!Iz~5  
  { oMf h|B  
public : O\{_)L  
picker( const Action & act) : Action(act) {} y$W3\`2q  
  // all the operator overloaded ZPFTNwf  
} ; "lAS <dq  
8z v6Mx  
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。 a_j#l(] 9  
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: p =O1aM  
NX/)Z&Fx:  
template < typename Right > }e|]G,NZO  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ` &DiM@Sm  
  { ;f*xOdi*k  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ~|]\. ^B  
} w N.Jyb  
Ee| y[y,  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 1z!Lk*C)  
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。 %8}w!2D S  
:RG6gvz  
template < typename T >   struct picker_maker $9$NX/P  
  { gW%(_H mX  
typedef picker < constant_t < T >   > result; a2n#T,kq&  
} ; 6ng9 o6  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > X:bgY  
  {  yFv3>\  
typedef picker < T > result; 6YbSzx` ?k  
} ; < ,n4|z)  
WVFy ZpB  
下面总的结构就有了: }7^*%$  
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。 j R:Fih-}  
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。 (CwaO m{g  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 an@Ue7  
至此链式操作完美实现。 4\iQ%fb  
;bmd<1  
P]^] T}5  
七. 问题3 }3e+D  
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。 \6L=^q=  
".=EAXVU  
template < typename T1, typename T2 > v-@@>?W-  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const j$Co-b1  
  { p `Z7VG  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 21Opx~T3  
} /GNYv*  
efm<bJB2  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 0cVXUTJ|W  
K>~l6  
template < typename T1, typename T2 > S6I8zk)Z4  
struct result_2 >^}z  
  { ~{{:-XkVB  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; qlP=Y .H  
} ; s:{%1/  
 }P#gXG  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? igCtq!.a  
这个差事就留给了holder自己。 %kT:"j(xW  
    ~I74'  
'-_PO|}  
template < int Order > ,y @3'~  
class holder; eA_4,"{  
template <> 4v7RX  
class holder < 1 > ujedvw;sO  
  { (Nf.a4O  
public : it@s(1EO#  
template < typename T > c{q`uI;O  
  struct result_1 W1z5|-T  
  { A>k;o0r  
  typedef T & result; 1lM0pl6M  
} ; TUt)]"h<  
template < typename T1, typename T2 > fAi113q!  
  struct result_2 d29HEu  
  { P^ VNB  
  typedef T1 & result; b6ddXM\Z  
} ; 9#7z jrB  
template < typename T > ~gD'up@$/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const .N2Yxty8>  
  { 7+bzCDKU  
  return (T & )r; H?m2|.  
} -1:asM7  
template < typename T1, typename T2 > U;/ )V  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const @AFLFX]  
  { J^T66}r[f,  
  return (T1 & )r1; ub&1L_K  
} L $~Id  
} ; lHU$A;  
([|M,P6e)U  
template <> qJsEKuOs  
class holder < 2 > ,??|R` S  
  { p%_TbH3j`  
public : AKVmUS;70  
template < typename T > SF7Kb`>Y  
  struct result_1 622).N4  
  { pWqahrWh  
  typedef T & result; SzDi= lY  
} ; *SZ<ori  
template < typename T1, typename T2 > K;~dZ  
  struct result_2 3ba"[C|  
  { FpEdwzBb<  
  typedef T2 & result; ur|2FS7  
} ; >8##~ZuF+  
template < typename T > cVMTT]cj1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const _\6-]  
  { R;%iu0  
  return (T & )r; 9/Ls3U?  
} P-C_sj A7  
template < typename T1, typename T2 > F&Gb[Q&a8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ]KmYPrCl0  
  { B4?P"|  
  return (T2 & )r2; K"D9.%7  
} >_o_&;=`v  
} ; Kt-@a%O0  
<Aa%Uwpc  
Je'$V%{E  
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> >。 udB}`<Q  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: VC@o]t5  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: eP)RP6ON{  
*QLbrR  
return l(i, j) = r(i, j); q^s$4q  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) .IqS}Rh  
A 6d+RAx  
  return ( int & )i; *\/UT  
  return ( int & )j; B?]^}r  
最后执行i = j; `?)i/jko"  
可见,参数被正确的选择了。 1DX=\BWp  
TS;MGi0`}  
y~\z_') <>  
B\6\QQ;rUo  
hE;  
八. 中期总结 pJmn;XbME  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: tP\Utl-0  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 5o,82 Kti  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 }\@*A1*X2  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ms?h/*E<H  
]k hY8it  
}*%%GPJ  
<rU(zm  
cj[y]2{1h  
#q\C"N5ip  
九. 简化 *+ 7#z;  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 b@7 ItzD  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 o,29C7Ii  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: @'S-nn,sO  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 y,aASy!Q  
  +-*/&|^等 /+rHy7(\  
2. 返回引用。 UZyo:*yB  
  =,各种复合赋值等 *aSFJK  
3. 返回固定类型。 *ce h ]v  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) `0L!F"W  
4. 原样返回。 DV. m({?  
  operator, +iXA|L9=  
5. 返回解引用的类型。 5yry$w$G)  
  operator*(单目) j,~h:MT  
6. 返回地址。 %l>^q`p  
  operator&(单目) D~-Ri`k.  
7. 下表访问返回类型。 P63f0 F-G  
  operator[] O@l`D`  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Z@1rs#  
  operator<<和operator>> 3+)i23[4=\  
 z=!xN5  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 (*|hlD~  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: k @[Bx>  
:wIbKs.r  
template < typename Left > |[*b[O 1W  
struct value_return B$fL);l-  
  { 1e }wDMU(  
template < typename T > smSUo /  
  struct result_1 )#1@@\< ^T  
  { }%%| '8  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; pBHr{/\5  
} ; u|+O%s TQ  
uoF9&j5E@Z  
template < typename T1, typename T2 > Pd>hd0!.%  
  struct result_2 Mq$e5&/  
  { BsxQW`>^y  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; f;QWlh"9  
} ; 291v R]  
} ; <jxTI%'f59  
Up8#Nz T  
NKRNEq!  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait LdA&F& pI  
gzeG5p  
下面我们来剥离functor中的operator() Ra.<D.  
首先operator里面的代码全是下面的形式: <CeDIX t  
aaLT%  
return l(t) op r(t) 7Ij'!@no  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) pZXva9bE  
return op l(t) qPWYY  
return op l(t1, t2) 18F7;d N8  
return l(t) op lrK5q  
return l(t1, t2) op ^"l4   
return l(t)[r(t)]  I"r*p?  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] uA,K}sNRZ  
dqcfs/XhP  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: s@0#w*N  
单目: return f(l(t), r(t)); r6"t`M  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); u"nyx0<  
双目: return f(l(t)); tlc&Wx  
return f(l(t1, t2)); !tN]OQ)'  
下面就是f的实现,以operator/为例 |XPT2eQ{  
QH;1*  
struct meta_divide ;|66AIwDe  
  { 68d(6?OgW  
template < typename T1, typename T2 > \!`*F :7]-  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) `*N2x\+X  
  { lr=*Ty(V  
  return t1 / t2; Z>'.+OW  
} wuI+$?  
} ; e:&5Cvx  
{=pf#E=  
这个工作可以让宏来做: {~VgXkjsC  
>!?u8^C  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ +tl&Jjdm  
template < typename T1, typename T2 > \ &vo]l~.  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ;4%^4<+3  
以后可以直接用 >AJtoJ=j  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 7h,SX]4Q  
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 %*zgN[/w  
(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。。。) gFJd8#6t  
/&a[D 2  
VcA87*pel  
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 Q@nxGm  
1jO/"d.8n  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Za5*HCo  
class unary_op : public Rettype Gw$U0HA[,  
  { o^biO!4,  
    Left l; ! p458~|  
public : qa2QS._m  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} }3ty2D#/:  
MX]<tR`  
template < typename T > uee2WGD  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \f05(ld  
      { o=7 -&F.  
      return FuncType::execute(l(t)); _=}Efy7  
    } t /1KKEZM  
7C F-?M!  
    template < typename T1, typename T2 > ?FxxH*>"  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M5CFW >T  
      { (ybKACx  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 5l}v  
    } PohG y  
} ; ?=$a6o  
,_D`0B6o  
%TP0i#J  
同样还可以申明一个binary_op Quqts(Q)+  
<%B sb}h,  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 9Y3_.qa(.  
class binary_op : public Rettype c\065#f!  
  { >iDV8y  
    Left l; T32C=7  
Right r; +' QX`  
public : ez@`&cJ7  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ML9ZS @  
$~75/  
template < typename T > 'D;v>r  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :dc>\kUIv  
      { #"|</*% >  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); o+ r?N5  
    } r8A   
g:7S/L0]  
    template < typename T1, typename T2 > <-D>^p9  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const OTY9Q  
      { Usx8  U  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); N`h,2!(j  
    } :?S1#d_  
} ; V>>"nf,YO  
,6uON@  
|#^wYZO1U  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 iimTr_TEt  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 %wzDBsX  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) _ fJ 5z  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 8M <q-sn4B  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! d="Oge8  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ?);6]"k:3  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 P-o/ax  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) U-&dn%Sq  
下面是修改过的unary_op ["TUSf]  
gdPv,p19L  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > R*|y:T,H  
class unary_op q$L=G  
  { >x]b"@Hkw  
Left l; CoO..  
  gi\2bzWkbX  
public : S~X&^JvT  
~)xg7\k  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} M=:!d$c  
,@!io  
template < typename T > @-qS[bV  
  struct result_1 VRV*\*~$  
  { 094~  s  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; WT;4J<O/  
} ; .0+=#G>  
:Aj8u\3!@  
template < typename T1, typename T2 > GrPKJ~{6  
  struct result_2  ieo Naq  
  { lQ(I/[qVd  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; xMsSZ{j%5  
} ; LS;j]!CU  
zW.I7Z0^  
template < typename T1, typename T2 > Mm7;'Zbg  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u5zL;C3O  
  { {BPNb{dBKr  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ?&A)%6` ~  
} w*#B_6bG  
}x!=F<Q!r  
template < typename T > @D1}).  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `s1>7XWf  
  { {x_SnZz&  
  return OpClass::execute(lt(t)); 2MY-9(no  
} F/O5Z?C?  
&BTgISYi  
} ; i82sMN1jl7  
9BR/zQ2  
R. :~e  
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 $.HZz  
好啦,现在才真正完美了。 ,'!x 9 `  
现在在picker里面就可以这么添加了: Rn?Yz^ 1q  
3lr9nBR  
template < typename Right > u*}[fQ`aF  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ]6s7?07m4  
  { 8.JFQ/) i  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); $[(amj-;l  
} @2(7 ZxI  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 [l# 8}dy  
n92*:Y  
fL$U%I3  
Yx#?lA2gx  
OeMI  
十. bind r7|_Fm Qf  
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。 >%6a$r~@  
先来分析一下一段例子 ]cQYSN7!SY  
AUk-[i  
B8Vhl:p  
int foo( int x, int y) { return x - y;} )WWqi,T}  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 k65V5lb  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3  _"0,  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 Y["aw&;#O\  
我们来写个简单的。 2bv/ -^  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: R;d)I^@  
对于函数对象类的版本: 0+3_CS++r  
LK>A C9ak<  
template < typename Func > Q+<{2oVz  
struct functor_trait FT'2 J  
  { Y9<N#h#  
typedef typename Func::result_type result_type; W0-KFo.'  
} ; 1 sJtkge:  
对于无参数函数的版本: wmV7g7t6  
O~P1d&:L  
template < typename Ret > ,]Gi942  
struct functor_trait < Ret ( * )() > b?^CnMO  
  { U~CG(9  
typedef Ret result_type; WNnB s  
} ; b;;mhu  
对于单参数函数的版本: 6Dl]d %.  
EN2H[i+,  
template < typename Ret, typename V1 > pZxuV(QP`  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > L.ML0H-   
  { #3~hF)u&/  
typedef Ret result_type; Yq~$p Vgf  
} ; =# /BCL7  
对于双参数函数的版本: tRZA`&  
fvE:'( #?  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > n=F|bW  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > OK] _.v}  
  { rbt/b0ET  
typedef Ret result_type; DYf3>xh>xb  
} ; (J6>]MZ#)  
等等。。。 /}\Uw  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy HuI?kLfj\  
UwtL v d  
template < typename Func > 5mqwNAv  
struct func_return 'g5 Gdn  
  { wH0m^?a!3  
template < typename T > %|izt/B  
  struct result_1 DS| HN  
  { ;z1\n3,  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; kVRh/<s  
} ; Ht,+KbB  
b'O>qQ  
template < typename T1, typename T2 > \cx==[&(  
  struct result_2 <*Bk.>f!  
  { c0U=Hj@@  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; {t%Jc~p{  
} ; fbrCl!%P  
} ; `b:yW.#w3l  
Z#vU~1W  
7Zw.mM!i  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 2kfX_RK  
)`z{T  
template < typename Func, typename aPicker > ,9.-A-Yw  
class binder_1 }7HR<%< 7  
  { qdNt2SO  
Func fn; P1_ZGeom*  
aPicker pk; S x0QPX  
public : 8! X K[zL  
5jey%)=  
template < typename T > s(0"r.  
  struct result_1 Hx?OCGj=S*  
  { yx\I&\i  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; y[A%EMd  
} ; Q!R eA{  
o6ag{Yp  
template < typename T1, typename T2 > #a+*u?jnnL  
  struct result_2 MhL>6rn  
  { FoKAF &h7  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; N <e72x  
} ; @b3jO  
cii! WCu  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 5fvY#6;  
iXPe  
template < typename T > 2A(?9 R9&h  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;) XB'  
  { Hs`j6yuc9  
  return fn(pk(t)); /'QfLW>6  
} MO%kUq|pg  
template < typename T1, typename T2 > 231,v,X[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;7*R;/  
  { G?dxLRy.do  
  return fn(pk(t1, t2)); nXJG4$G  
} We)l_>G  
} ; a+=.(g  
J ?^R 1  
xcM*D3  
一目了然不是么? OzA'd\|  
最后实现bind R>;m6Rb_  
AD>X'J u8  
zI{~;`tzN  
template < typename Func, typename aPicker > vE{L`,\ q  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) PC)aVr?@@  
  { c`O(||UZT  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); (T|q]29  
} Ka/*Z4"  
d1BE;9*/7  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ^_ST#fFS  
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。 FNR<=M  
m&a 8/5  
十一. phoenix r WULv  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: U#6<80Ke  
<HB@j}qi  
for_each(v.begin(), v.end(), k1E(SXcW9  
( )8&;Q9'o  
do_ %U?1Gf e  
[ @;t6Slc"~  
  cout << _1 <<   " , " JU3to_Io  
] 73kU\ux  
.while_( -- _1), 0WI@BSHnM  
cout << var( " \n " ) $_f"NE}  
) .I%`yhCW  
); E+z"m|G  
<44A*ux  
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: kHbH{])  
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 @8eQ|.q]Q  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 *?3c2Jg=E  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Ku`u%5<  
$(fhO   
.K`EflN  
template < typename Cond, typename Actor > u:w   
class do_while Ohn?>qQ  
  { d;hv_h  
Cond cd; s2`Qh9R  
Actor act; H&So Vi_V  
public : o2rL&  
template < typename T > S!8gy,7<J  
  struct result_1 Xkp?)x3~X  
  { Sp/<%+2(  
  typedef int result_type; h>"j!|#!s  
} ; 2Y~nU(  
EE5mVC&  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} vHXCT?FuG  
8/s?Gz  
template < typename T > _b"K,[0o  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  `6xr:s  
  { *Xl,w2@  
  do kp3%"i&hD  
    { 'h87 A-\!F  
  act(t); 'YvRkWf:KC  
  } p(6KJK\  
  while (cd(t)); D"M[}$P  
  return   0 ; ZxB7H{  
} "'74GY8,  
} ; '!<gPAVTzV  
jSMxba]  
8(>2+#exw  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). xi[\2g+  
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。 )F_nK f"a  
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。 -pW*6??+?  
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。 Q<>b3X>O  
下面就是产生这个functor的类: *f o>  
.$]-::&  
5m2f\^U  
template < typename Actor > j;BlpRD}  
class do_while_actor 2EiE5@  
  { $X,dQ]M  
Actor act; 0k G\9  
public : xmi@ XL@t  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} G^V a$ike  
Mp?L9  
template < typename Cond > GK=b  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Xp[xO0  
} ; Z;y(D_;_  
HCw,bRxm  
h + <Jv   
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ckYT69U  
最后,是那个do_ N6HeZB" :  
l[<U UEjZJ  
H/y,}z  
class do_while_invoker y96HTQ32  
  { \Oxyc}&  
public : DY\~O  
template < typename Actor > GH \ Sy  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const =O3)tm;  
  { yoH,4,!G  
  return do_while_actor < Actor > (act); MML=J~1  
} %-woaj   
} do_; /2'l=R5#  
A(*c |Aj9  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? m*.+9 6  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 _:]g:F[ #  
最后来说说怎么处理break和continue tb4^+&.GS  
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。 :DrF)1C  
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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