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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ('t kZt%8  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 \X& C4#  
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, t^.'>RwW|  
X2gz6|WJ  
=MC~GXJSNw  
Tr&E4e  
  class filler Ziz=]D_  
  { I]X  
public : Y X*0?S  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 4 \p -TPM  
} ; Gy!P,a)z  
s*Ih_Ag=:  
G;TsMq  
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: U<47WfcW  
:Q_x/+-  
)p8I @E  
pUCK-rL  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); -#?<05/C>  
Z)&D`RCf  
kX[fy7rVt  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。  i-W  
bU`=*  
rGlRAn#?,  
$ [7 Vgs  
二. 战前分析 DA"}A`HfI  
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。 3bs4mCq  
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 \DA$6w\\  
!gH 9ay  
->E=&X  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Pl+xH%U+?  
  /* --------------------------------------------- */ ['[KR BJL  
vector < int *> vp( 10 ); t`G)b&3_O  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); u@=?#a$$  
/* --------------------------------------------- */ *7" L]6  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); '{ f=hE_/  
/* --------------------------------------------- */ 6T+  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ~]WVG@-  
  /* --------------------------------------------- */ ;=jr0\|e  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); G> \T bx  
/* --------------------------------------------- */ Q_zr\RM>  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); |}[nH>  
RFko>d  
DQJG,?e{  
o }@n>R  
看了之后,我们可以思考一些问题: f9TV%fG?  
1._1, _2是什么? 5j^NV&/_  
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。 rt4Z;  
2._1 = 1是在做什么? N4UM82N  
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。 wJG$c-(\0  
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。 'C?NJ~MN  
I*\^,ow  
8`v$liH  
三. 动工 ^J x$t/t  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: kzO&24  
wW`}VKu  
1u}nm;3  
#^rU x.  
template < typename T > :&VcB$  
class assignment !.Zt[g}  
  { {CUk1+  
T value; +S~.c;EK  
public : cH D%{xlb  
assignment( const T & v) : value(v) {} GAEO$e:  
template < typename T2 > Hs0pW5oZ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } +=P@HfVfiq  
} ; S>_27r{  
sR_xe}-  
uS5o?fg\e  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 \4bWWy  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment G'#41>q+  
< {ru|-9  
'$m7ft}  
7_\Mwy{P  
  class holder &M"ouy Zo9  
  { -{g~TUz  
public : v}uJtBG(  
template < typename T > (36K3=Qa  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Yx)o:#2  
  { (#Mp 5C'X  
  return assignment < T > (t); (> "QVxr  
} faJM^u  
} ; f3PMVf:<  
\54}T 4R  
FGanxv@15  
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: t#~?{i@m  
Hi,t@!!  
  static holder _1; OtUr GQP  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ;;&F1@3tBa  
dcq#TBo8  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); LAs7>hM  
而不用手动写一个函数对象。 ,=%nw]:  
2WCLS{@'  
:nGMtF  
>Hwc,j q  
四. 问题分析 VcgBLkIF  
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。 -l*g~7|j  
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。 <Gb %uny  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 JWHS nu!  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 #MgvG,  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Plo,XU  
D-ADv3E,  
五. 问题1:一致性 M'5 'O;kn  
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?| \ L]|-f(4  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 hKe30#:v  
KS<Jv;  
struct holder #Ob]]!y  
  { ecHP &Z$  
  // Jh@_9/?  
  template < typename T > gRgog*z  
T &   operator ()( const T & r) const l[Z)@bC1   
  { ]> G&jd7  
  return (T & )r; 2[R$RpA_  
} ?b:_AO&  
} ; }DIF%}UK\  
t&RruwN_;  
这样的话assignment也必须相应改动: aW;aA'!  
rY}B-6qJn  
template < typename Left, typename Right > }C#3O{5  
class assignment i$Z#9M9  
  { 1:NS}r+>3.  
Left l; ;A#~` P  
Right r; "> 90E^  
public : HD-Erop  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Y E1Hpeb  
template < typename T2 > T@ 48qg  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } $99R|^  
} ; l5O=VqCj  
F[E? A95W  
同时,holder的operator=也需要改动: t_c?Wp~tH  
.9M.|  
template < typename T > AU{:;%.g  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const bLS&H[f K  
  { 6?gi_3g  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); |nxdB&1n  
} ME+em1ZH  
%a 8&W  
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。 z +VV}:Q  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 l5 J.A@0  
Cvn$]bt/s  
return l(rhs) = r; U{#xW  
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。 P Jo  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: T\sNtdF`:  
]Yz'8uts  
template < typename Tp > TOT PzB  
class constant_t ?q$P>guH6-  
  { F)ci9-b@  
  const Tp t; 4rp6 C/i  
public : S+T|a:]\7  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} n0fRu`SNV  
template < typename T > J$[Q?8 ka  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const {bkGYx5.C  
  { buY D l  
  return t; >t #\&|9I  
} qgexb\x\4  
} ; Y5%;p33uFG  
pVG>A&4  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。  W"qL-KW  
下面就可以修改holder的operator=了 (%DRt4u <H  
!S,pRS+  
template < typename T > UR:n5V4  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 0k1MKzi Q  
  { j|4tiv>  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); /'&v4C^y>  
} 8=4^Lm  
- L`7+  
同时也要修改assignment的operator() t)(v4^T  
V9{B}5KC  
template < typename T2 > r@|ZlM@O  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ?>?ZAr  
现在代码看起来就很一致了。 /Ynt<S9"  
Pd],}/ZG-  
六. 问题2:链式操作 0O; Z  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 C yf]`*  
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。 8S=c^_PJ  
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。 -W^2*w   
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。 R=86w_  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ~UW{)]_jox  
4K #^dJnC  
template < typename T > u'Pn(A@1R  
struct result_1 7b,AQ9  
  { )$F6  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Z@nmjji  
} ; UP*yeT,P,  
d<?X3&J  
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: dw99FA6  
]>*I)H)  
template < typename T > #VR`?n?,  
struct   ref ds')PIj  
  { %\_h7:  
typedef T & reference; q8tug=c  
} ; vT}pbOTh  
template < typename T > =ZrjK=K  
struct   ref < T &> GiFf0c 9  
  { Y?e3Bx7*b  
typedef T & reference; KZ @l/s  
} ; C }bPv +t  
"mG!L$  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: i&5!9m`Cw  
]q37Hj  
template < typename T > .Btv}b  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 6yi/&#YM  
  { Y~x`6  
  return l(t) = r(t); H8x:D3C0  
} %Ln?dF+  
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。 wfWS-pQ  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 <vO8_2,V-  
 !zF4 G,W  
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 = c/3^e  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 5Bzuj`  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 8UlB~fVg  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 >n#g9vK  
最后的布局是: EgCp:L{  
                Add j(UX 6lR  
              /   \ upZYv~Sa  
            Divide   5 n,1NJKX  
            /   \ aJ% e'F[  
          _1     3 `W D*Q-&n  
似乎一切都解决了?不。 gE-lM/w  
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。 0<6rU  
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。 Z&BM%.NZJ  
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: B6^w{eXN  
K7n;Zb:BR  
template < typename Right > vK[v eFH  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ^p'D<!6sK  
Right & rt) const Z 5{*? 2  
  { 1nw$B[  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); v GulM<YY  
} c4FOfH|  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 hCSR sk3  
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。 Oct\He\.  
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。 F&>T-u-dog  
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。 9Ba|J"?Y k  
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。 ]QjXh >  
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? gs^UR6 D,  
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: ?w c3 +?\J  
# khyy-B=  
template < class Action > )dUd`g  
class picker : public Action x`/m>~_  
  { ROlzs}  
public : WzNG<rG  
picker( const Action & act) : Action(act) {} N6-2*ES  
  // all the operator overloaded s /k  
} ; ;[;S_|vZ=)  
#8WR{  
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。 1+.y,}F6b  
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: ^mQ;CMV  
=1uj1.h  
template < typename Right > XACEt~y  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const noB}p4  
  { 1.u gXD  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); #I*ht0++  
} 7J)a"d^e  
Xs#?~~"aC  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ocDVCCkxg  
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。 P+_\}u;  
H/ B^N,oi  
template < typename T >   struct picker_maker ZJ{+_ax0K  
  { ,vHX>)M|  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 4 I]/  
} ; JsoWaD  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > &p(*i@Ms  
  { ttJ:[ R'  
typedef picker < T > result; Fg}5V,  
} ; da7x 1n$D  
` wsMybe#  
下面总的结构就有了: )H=[NB6J8  
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。 n"`SL<K1  
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。 "S:NU .c?  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 E l8.D3  
至此链式操作完美实现。 II f >z_m  
d$G%F$BTs  
eyl) uR  
七. 问题3 l1.Aw|'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。 1.cUol nr  
?X5glDZ$  
template < typename T1, typename T2 > Y9c9/_CSj  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bI6V &Dd  
  { | 2c!t$O@v  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Wb-'E%K  
} 5qAE9G!c  
?28G6T]/?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: ]Rys=.!  
JKu6+V jO  
template < typename T1, typename T2 > -uY:2  
struct result_2 8G^B%h]  
  { 5)zj){wL  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; l Ib>t  
} ; uq1(yyWp(  
d)J] Y=j  
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? Ga/\kO)x_  
这个差事就留给了holder自己。 nr9#3 Lb  
    pU)3*9?cIl  
Ia>th\_&  
template < int Order > T>:g ME  
class holder; x_^OS"h-  
template <> Fn0LE~O}-8  
class holder < 1 > 0:(dl@I)@  
  { ;>x1)|n5  
public :  ! 6i  
template < typename T > 8 $*cfOC  
  struct result_1 p]IhQnj2  
  { EO!cv,[a  
  typedef T & result; o9SfWErZ  
} ; ,IX4Zo"a  
template < typename T1, typename T2 > ba:du |Ec  
  struct result_2 VDI S`E  
  { w"Y55EURB  
  typedef T1 & result; |Btx&'m  
} ; dCJR,},\f  
template < typename T > a9q?9X  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const dZ81\jdYv  
  { yA)+-  
  return (T & )r; sf&K<C](  
} |^9ig_k`  
template < typename T1, typename T2 > i{RS/,h4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ) o(F*v  
  { g,]5&C T3v  
  return (T1 & )r1; gJfL$S'w  
} c!FjHlAnP  
} ; S{|)9EKw  
K`Zb;R X  
template <> z_0lMX`  
class holder < 2 > ?d`+vHK]>  
  { c15^<6]g  
public : >" 8j{ s  
template < typename T > ee?M o`  
  struct result_1 s~ZC!-[;  
  { +s 0Bt '  
  typedef T & result; |>V>6%>vK6  
} ; Uwil*Jh  
template < typename T1, typename T2 > 6_ 0w>  
  struct result_2 ^\9G{}VY  
  { gMMd=  
  typedef T2 & result; ?{Z0g+B1  
} ; H%gD[!^  
template < typename T > c|a|z}(/J  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ]ZATER)jq  
  { bo/!u s#  
  return (T & )r; =_:L wmI  
} DLM9o3/*J  
template < typename T1, typename T2 > ;5_S  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 0'oT {iN  
  { 6KTY`'I  
  return (T2 & )r2; ]>i0;R ME  
} &;3z 1s/  
} ; oh)l\  
#9"_|d=l  
^( VB5p  
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> >。 3k0%H]wt  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: <LZvh8  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: d9( Sj?  
SX,z J`"  
return l(i, j) = r(i, j); '$^ F.2  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) B)`X 7uG  
tAi9mm;k  
  return ( int & )i; j( :A  
  return ( int & )j; H >{K]7D/y  
最后执行i = j; :_zKUv]  
可见,参数被正确的选择了。 3%a37/|~y  
N^N?!I  
?R}oXSVT  
v[ '5X  
%%[TM(z  
八. 中期总结 l d9#4D[#  
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: ::`wx@  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义  8[OiG9b  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ^w\uOd`  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor rXX|?9 '  
[40 YoVlfM  
z+I-3v  
x"80c(i  
Qd?P[xm  
[9^e u>)A  
九. 简化 /B7 GH5  
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。 uNg.y$>CX  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 `yXy T^  
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: |L&V-f&K  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 m`"s$\fah  
  +-*/&|^等 Hyg?as>}u  
2. 返回引用。 bwFc>{Wo5  
  =,各种复合赋值等 E>D@#I>  
3. 返回固定类型。 }tPl?P'`  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) s q KkTG3  
4. 原样返回。 zL'n J  
  operator, ^B9wmxe  
5. 返回解引用的类型。 y;jyfc$ `  
  operator*(单目) 8hg(6 XUG  
6. 返回地址。 -( G2@NG  
  operator&(单目) \zwb>^  
7. 下表访问返回类型。 * ?+!(E  
  operator[] AtOB'=ph*  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 z-j\S7F  
  operator<<和operator>> 5sE}B8 mF  
]Y?$[+Y  
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。 dp"w=~53  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: `L>'9rbZO  
M ~IiJ9{  
template < typename Left > \=<.0K A~  
struct value_return 7>LhXC  
  { 4$"Lf'sH6  
template < typename T > eC-TZH@  
  struct result_1 "<WS Es  
  { S}E@*t2 h  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; GZw<Y+/V"5  
} ; I}=}S"v  
)".gjW8{#L  
template < typename T1, typename T2 > {~"=6iyj  
  struct result_2 rSk $]E]Z  
  { rdRX  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; P dJ*'@~i  
} ; a#1X)ot  
} ; S]>_o"|HV  
&,/T<V  
`3-j%H2R  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait k#.co~kS  
%YXC-E3@O  
下面我们来剥离functor中的operator() ?r+tU  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ZttL*KK  
-h_v(s2  
return l(t) op r(t) m8?(.BJ%  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 9pgct6BO  
return op l(t) <O WPG,  
return op l(t1, t2) d2Y5'A0X  
return l(t) op l>ttxYBa<d  
return l(t1, t2) op  JeA}d  
return l(t)[r(t)] 5?O"N  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] y^ :x2P  
E(oNS\ 4  
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: R3~&|>7/T  
单目: return f(l(t), r(t)); 38#(ruv  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); cZYX[.oIB  
双目: return f(l(t)); %(E6ADB  
return f(l(t1, t2)); qr@,92_  
下面就是f的实现,以operator/为例 Nl+2m4  
0kkiS 3T  
struct meta_divide _,}Ye,(^=  
  { efh wbn  
template < typename T1, typename T2 > rLnu\X=h$  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 1a<,/N}}t  
  { K(p1+ GHC  
  return t1 / t2; )fa  
} | @YN\g K;  
} ; v<) }T5~r  
jK{MU) D+  
这个工作可以让宏来做: 6f?DW-)jp/  
%%_90t  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ '>6-ie^0  
template < typename T1, typename T2 > \ N 8OPeY  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; wqyAEVea'8  
以后可以直接用 {p-%\nOC  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 6/z}-;,W'  
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 ;V;4#  
(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。。。) HCu1vjU(]  
AL;"S;8  
t@Jo ?0s  
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 <7p2OPD  
0Zq" -  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > YMWy5 \  
class unary_op : public Rettype _CZ*z  
  { n Au>i<  
    Left l; 3.jwOFH$  
public : ^;2L`U@5  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ijTtyTC  
"P|G^*"~2  
template < typename T > e7;]+pN]J  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const O$$N{  
      { #?/.LMn{  
      return FuncType::execute(l(t)); RBb@@k[v  
    } cmI8Xf]"P-  
lz(9pz  
    template < typename T1, typename T2 > :eO]65N  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const JdAjKN  
      { ug{F?LW[  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); "Vh(%N`6  
    } 936t6K&  
} ; EKt-C_)U  
(lm/S_U$  
<HD/&4$[  
同样还可以申明一个binary_op <L`R!}  
1Tl("XV3  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > *dTw$T#  
class binary_op : public Rettype 4[#.N 3Y4*  
  { yTEuf@  
    Left l; EZHEJW'JnE  
Right r; F7hQNQu:  
public : nYe}d!  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}  [ ~E}x  
DXiD>1(q  
template < typename T > <Du*Re6g  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -Av/L>TxlI  
      { {L0w& ~$Fy  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); _&M>f?l  
    } w.3R1}R  
c;e ,)$)-|  
    template < typename T1, typename T2 > NanU%# &  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const uqnZ  
      { k9,"`dk@  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Ac54 VN  
    } -1o1k-8d  
} ; w7C=R8^  
ob;oxJ@[c  
,&9|Ac?$  
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 ,>^~u  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 #7>CLjI  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ovohl<o\  
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。 .jKO 6f  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! n>Ei1  
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。。。 b-Hn=e_  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 U}7[8&k1  
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) 'UyL%h;nJ  
下面是修改过的unary_op cwroG#jGT  
kel {9b=i  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > /[s$A?  
class unary_op $CmTsnR1#y  
  { wnX6XyUH  
Left l; *+AP}\p0F  
  r$7rYxFR  
public : QKO(8D6+  
#cs!`Ngb+  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 7Tbkti;  
I?"5i8E  
template < typename T > erqB/C  
  struct result_1 */)gk=x8  
  { 9 2EMDKJ  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; kD>vQ?  
} ; &<V~s/n=6?  
d(!N$B\[5T  
template < typename T1, typename T2 > R32d(2%5K  
  struct result_2 m+g>s&1H  
  { |#wz)=mD  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ry0 =N^  
} ; )B_h"5X4\y  
*"ShE=\p  
template < typename T1, typename T2 > 8'_Y=7b0Nw  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const p!ErH]lH  
  { DFonK{  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); m 5Kx}H~  
} #7=LI\  
wk#QQDV3|0  
template < typename T > H<;j&\$q  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0h#M)Ft  
  { 67x^{u7  
  return OpClass::execute(lt(t)); w.f [)  
} YC'~8\x3z  
qE}YVKV*  
} ; fsd>4t:" \  
}b`*%141  
U4gJ![>5j  
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 =HHg:"  
好啦,现在才真正完美了。 V{{x~Q9  
现在在picker里面就可以这么添加了: vEGK{rMA  
#EUgb7  
template < typename Right > <Tf;p8#  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const (rn x56I$  
  { U5"OhI  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); V-jL`(JF%  
} 7g9^Jn  
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。 ;kBies>V  
#cS,5(BM  
99K+7G\{  
Sj?sw]3  
<>s\tJ  
十. bind Q%^bA,$&D  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 .Er/t"Qs;  
先来分析一下一段例子 ,~(}lvqVH  
u7WM6X  
gH3kX<e  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ~b0qrjF;O  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 (B<AK4G  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 C&kl*nO  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 `g N68:B  
我们来写个简单的。 uFZB8+  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: EG4bFmcs  
对于函数对象类的版本: <9a_wGs  
G6{A[O[  
template < typename Func > ~79Qg{+]N  
struct functor_trait pIiED9  
  { F  t/ x 5  
typedef typename Func::result_type result_type; [nIG_j>D-f  
} ; =pyZ^/}P  
对于无参数函数的版本: jSp&mD*xv  
#l#[\6  
template < typename Ret > NqE7[wH  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Gj`Y2X2r  
  {  O'|P|  
typedef Ret result_type; tkqBCKpDa  
} ; b.q"s6u  
对于单参数函数的版本: E(kpK5h{  
2%C5P0;QX  
template < typename Ret, typename V1 > '8kjTf#g<l  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > a<jE 25t  
  { ."Ix#\|x  
typedef Ret result_type; fhIj+/{_O  
} ; %%cSvPcz  
对于双参数函数的版本: U4l*;od  
\}QuNwc   
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > VfqY_NmgC  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > w <>6>w@GZ  
  { >ydb?  
typedef Ret result_type; L_1_y, 0N  
} ; I5yd )72  
等等。。。 7h9[-d6  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy m2q;^o:J  
 Am%a4{b  
template < typename Func > xT?}wF  
struct func_return gq_7_Y/  
  { yX.5Y|A<  
template < typename T > (<R\  
  struct result_1 P,;b'-5C  
  { NQiecxvt=  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ]VG84bFm  
} ; ciGpluQF  
P[I*%  
template < typename T1, typename T2 > ^Ii  \vk  
  struct result_2 t#pqXY/;D  
  { pG F5aF7T  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; xe gL!  
} ; 2u*h*/  
} ; _E1]cbIo  
EOPS? @  
O`[iz/7m  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 5 2@udp  
y }&4HrT&  
template < typename Func, typename aPicker > |IX`(  
class binder_1 Z"n'/S:q  
  { q?Ku}eID3  
Func fn; NM1cyZ  
aPicker pk; +)JNFy-  
public : RBv=  
psyH?&T  
template < typename T > M$>WmG1~D  
  struct result_1 6&OonYsP  
  { WrK^>  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; W(PW9J9  
} ; Tl/Dq(8JH  
X/;"CM  
template < typename T1, typename T2 > 4Ow Vt&  
  struct result_2 #r:Kg&W2FO  
  { JI[rIL \Ey  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; !g8.8(/t)  
} ; |$|nV^y  
++p& x{  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} v;F+fOo  
K_lCDiqG  
template < typename T > d,Dg"Z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @=zBF'<.9  
  { g9lg  
  return fn(pk(t)); ~cg+BAfu  
} PEQvEruZ}  
template < typename T1, typename T2 > n5,Pq+[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I3E8vi%B.  
  { C;:1CK  
  return fn(pk(t1, t2)); ?=@Q12R)X  
} }HQT@&=  
} ; $d??(   
YDzF( ']o:  
j n&9<"W  
一目了然不是么? JpHsQ8<  
最后实现bind 5tCq}]q#P  
T[!q&kFB  
\3:{LOr%*  
template < typename Func, typename aPicker > eS# 0-  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) wM&x8 <  
  { ?KuJs9SM  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); I3[RaZ2z{  
} AU?YZEAei  
KZ >"L  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ;eEtdoy  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 7;s0m0<%~  
PQ#-.K  
十一. phoenix |(w#NE5  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: @U.}Ei  
vFvu8*0  
for_each(v.begin(), v.end(), Hr,gV2n  
( 9M~$W-5  
do_ U &k 3  
[ K[;,/:Y  
  cout << _1 <<   " , " |/Q."d  
] {kO:HhUg  
.while_( -- _1), Q+js2?7^  
cout << var( " \n " ) F4{. 7BT  
) 9oN'.H^  
); o|n0?bThS-  
oW1olmpp=  
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: "uER a(i  
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 ..{^"`FQ  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 >;U%~yy}qc  
那么我们就照着这个思路来实现吧: LK}eU,m=  
6]A\8Ty  
90696v.  
template < typename Cond, typename Actor > _~&v s<  
class do_while ['`'&+x&!  
  { -ns a3P  
Cond cd; =y/ Lbe}:  
Actor act; 5{f/H] P  
public : 2Sd6b 2-  
template < typename T > Z"nuO\zH~  
  struct result_1 7Ki7N{K t  
  { EGO@`<"h  
  typedef int result_type; R,Uy3N  
} ; ?O^:j!C6  
TbM*?\7  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} *"L:"i`*$  
& b2(Y4  
template < typename T > ?^GsR[-x  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3nGK674;z  
  { j?ubh{Izm  
  do ^Iq.0E9_  
    { :iiTz$yk  
  act(t); jl29~^@}1i  
  } Q*o4zW  
  while (cd(t)); 8j +;Xlh  
  return   0 ; U.jMK{  
} + a@SdWf  
} ; OtqLigt&l  
y`Y}P1y*  
nrhpI d  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 2xm?,p`  
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。 'v)+S;oB  
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。 k(^b  
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。 1S@k=EKM  
下面就是产生这个functor的类: h"m7r4f  
N=x,96CF  
l8li@K  
template < typename Actor > $$>,2^qr&L  
class do_while_actor 7nIMIkT:  
  { 8\_,Y ji  
Actor act; B}T72!a  
public : l,8| E  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} -p~B -,  
yU`IyaazZ  
template < typename Cond > [a6lE"yr  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; y['icGU6  
} ; LRgk9*@,  
L2tmo-]nw  
.=D6<4#t  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。  5 Ep  
最后,是那个do_ 81g0oVv  
4 .qjTR  
/ nRaxzf'  
class do_while_invoker 9bvd1bKEW  
  { )A"7l7?.n)  
public : {QJ`.6Kt  
template < typename Actor > fA5# 2P{  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const eIl&=gZ6>  
  { !b_IH0]U  
  return do_while_actor < Actor > (act); W[ DB !ue  
} ~*Wb MA  
} do_; c0~'5Mlp  
iBt5aUt  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? l0V@19Ec  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 &v88x s  
最后来说说怎么处理break和continue (C|%@61S  
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。 sa])^mkq(  
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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