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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda /HkFlfPd  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 iU5P$7.p  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, thuRNYv <  
S ZlC4=6c  
2Z)4(,  
G}VDEC  
  class filler (s s3A9tG  
  { w$j{Hp6m  
public : D+sQPymI  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} XA)'=L!^  
} ; o'Wz*oY))\  
yHNuU)Ft  
8Atq,GcG  
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: := <0=JE#  
jY/ARBC}H  
_A{+H^,  
hv>KX  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); @QdnjXII*  
nIn2 *r  
nO{ x^b <  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 jvHFFSK  
*0y{ ~@  
KVR~jF%  
sb^mLH] 3  
二. 战前分析 ?^u^im  
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。 0(y:$  
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 ?59'dGnz_  
5Fbs WW2  
A&zS'toU  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); uSN"vpc4D  
  /* --------------------------------------------- */ _?`&JF?*  
vector < int *> vp( 10 ); '\"G{jU@  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); "AC^ rz~U  
/* --------------------------------------------- */  $dQIs:  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ;3"@g]e  
/* --------------------------------------------- */ 6L9, 'Bg  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); UKtSm%\  
  /* --------------------------------------------- */ |=6_ xRyr  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); \X|sU:g  
/* --------------------------------------------- */ %}3qR~;  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); vXv;1T  
3mO;JXd  
SZhOm  
8'#/LA[uPe  
看了之后,我们可以思考一些问题: YoKs:e2/:  
1._1, _2是什么? Xg7|JS!  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 &~~wX,6+  
2._1 = 1是在做什么? V'DA[{\*  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 y(W|eBe  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 uw AwWgl  
SA;#aj}rV  
-!e7L>w  
三. 动工 `P}9i@C  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: i7*EbaYzUO  
u92^(|  
% 0T+t.  
^D{lPu 3  
template < typename T > |[$~\MU  
class assignment lDxc`S  
  { IkPN?N  
T value; T{+Z(L  
public : aUU7{o_Z  
assignment( const T & v) : value(v) {} RY9V~8|M  
template < typename T2 > NZ0O,} m  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } )%d*3\Tsd  
} ; k8AW6oO/i  
he(A3{'  
_hu")os  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 u #w29Pm  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment l{j~Q^U})  
)wvHGecp*  
J aTp} #  
V[o`\|<  
  class holder #S]ER907  
  { 2-N 'ya  
public : ;r[@v347  
template < typename T > 9h4({EE2t  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const <r#eL39I  
  { 4)|8Eu[p7  
  return assignment < T > (t); >TkE~7?l  
} G3G#ep~)vC  
} ; .Z:zZ_Ev  
="wzq+U  
^. dsW0"0  
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: 1 i[\T  
#9-P%%kQ  
  static holder _1; D=m 'pL/pl  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 SCvVt  
Szbb_i{_ `  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ,(8;y=wux  
而不用手动写一个函数对象。 g L_Y,A~Q{  
&0 >Loja`^  
<Ln1pV~k  
[W %$qZlP  
四. 问题分析 /x_o!<M  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 r\qj!   
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 'EDda  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Tq]Sn]CSP  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 %?e& WLS  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 KD`IX-r{s  
<B9C*M"4%  
五. 问题1:一致性 [0"'T[ok  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| d ,4]VE  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 bFe+m1Q_  
Y. ,Kl~  
struct holder _%5R o6  
  { sCR67/  
  // GGnpjwXeH  
  template < typename T > dZi"$ g  
T &   operator ()( const T & r) const T:5fc2Ngv  
  { cSXwYZDx?  
  return (T & )r; +=O5YR!{  
} tmQH|'>>  
} ; .Fdgb4>BXX  
sBr_a5QQ#  
这样的话assignment也必须相应改动: b )B? F  
zuUW|r  
template < typename Left, typename Right > D#3\y*-y?  
class assignment 28 ?\  
  { j'A_'g'^  
Left l; ^s|6vd;PD=  
Right r; V5UF3'3;}  
public : L*YynF  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} zd @m~V  
template < typename T2 > 9I}-[|`u  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } FoN|i"*l  
} ; u6AA4(  
[ucpd  
同时,holder的operator=也需要改动: "*In+!K  
o,_? ^'@  
template < typename T > R%?9z 8-  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 3yVMXK  
  { '<"s \,  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 9[<)WQe6M  
} be.*#[  
=ALTUV3/q  
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。 y*qVc E  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 D]zwl@sRX:  
o]4*|ARPs  
return l(rhs) = r; k$blEa4  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 qm/)ku0  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: h2G$@8t}I  
aAD^^l#  
template < typename Tp > GPN]9  
class constant_t t'n pG}`tE  
  { e"|efE  
  const Tp t; `sn^ysp  
public : s~^5kgPA  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Z?h~{Mg  
template < typename T > IxY|>5z  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const !|^|,"A)  
  { 0XE4<U   
  return t; u_oaebOrpP  
} CsGx@\jN  
} ; 9jM}~XvV  
G<65H+)M\  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 l+KY)6o  
下面就可以修改holder的operator=了 zdB^S%cztS  
ag [ZW  
template < typename T > m*&]!mM"0G  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 01t1Z}!y  
  { |d{PA.@33  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); p`olCp'  
} cr7 }^s  
5_GYrR2  
同时也要修改assignment的operator() ,wQ5.U,  
%O|iE M  
template < typename T2 > dqU~`b9  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } fK>L!=Q  
现在代码看起来就很一致了。 ?WGA?J %2  
rBQ_iB_  
六. 问题2:链式操作 ,LHn90S  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 !|S(Ms  
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。 P) Jgs  
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。  dm\F  
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。 8V'~UzK  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct D+TD 95t  
3#3n!(  
template < typename T > ^UP`%egR  
struct result_1 cuax;0{%  
  { (nQ^  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ^9v4OUG  
} ; .]8ZwAs=&  
n1Yp1"2b[  
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: qU \w=  
Vr3Zu{&2  
template < typename T > k =>oO9`  
struct   ref (~p< P+  
  { g9 .Q<JwO  
typedef T & reference; j`{?OYD  
} ; C7]f*TSC4  
template < typename T > S,88*F(<^q  
struct   ref < T &> /:cd\A}  
  { /2&c$9=1  
typedef T & reference; Cwv9 a^  
} ; k R?qb6  
Ki;*u_4{  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ^ gdaa>L  
6_(&6]}66  
template < typename T > /p/]t,-j2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const W_JlOc!y  
  { KYB`D.O   
  return l(t) = r(t); 2R[:]-b  
} $zUP?Gq!  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 D, k6$`  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 p/ ,=OaVU  
esJ~;~[@(r  
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 p'Y^ X  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ]}V<*f  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 0 j^Kgx  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 n*h)'8`Ut  
最后的布局是: d9k0F OR1  
                Add u2tfF  
              /   \ "fb[23g%@k  
            Divide   5 v_yw@  
            /   \ @ JGP,445  
          _1     3 ez7A4>/  
似乎一切都解决了?不。 (O\ )_#-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。 91/Q9xY  
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。 \P[Y`LYL  
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: ."g`3tVK  
xH ]Ct~ md  
template < typename Right > 9p]QM)M  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const !M(xG%M-V  
Right & rt) const d z|or9&  
  { )705V|v  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); <NMEGit  
} _T60;ZI+^  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 5=-Q4d  
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。 @@f"%2ZR[  
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。 7^avpf)>  
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。 "69s) ~  
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。 9+|$$)  
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? U4'#T%*  
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: {qk1_yP  
PrqlTT}Px  
template < class Action > l]5K N  
class picker : public Action ,~U>'&M;  
  { -OV&Md:~  
public : 6jaEv#  
picker( const Action & act) : Action(act) {} p T?}Kc  
  // all the operator overloaded RH W]Z Pr<  
} ; U gat1Pz  
)$2QZ qX  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 Z-%\ <zT  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: r `=I  
ScOK)nL"  
template < typename Right > AYBns]!  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const vO^m;['  
  { CO/]wS  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); , >a&"V^k  
} jVe1b1rt~3  
B`)BZ,#p  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Pm6p v;WK  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 +fB5w?Rg  
k=$TGqQY?  
template < typename T >   struct picker_maker ELoDd&d8  
  { P8:dU(nlW  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 6GlJ>r+n  
} ; XT%nbh&y  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ;+R&}[9,A)  
  { XX TL..  
typedef picker < T > result; P= BZ+6DS  
} ; @D[_}JE  
e*kpdS~U&  
下面总的结构就有了: !qQl@j O  
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。 +.PxzL3?  
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/0h$l  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 *8A  
至此链式操作完美实现。 tKuwpT1Qc  
df+l%9@  
oSKXt}sh  
七. 问题3 [85spub&}  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 O/(`S<iip  
NR6#g,+7  
template < typename T1, typename T2 > r|8d 4  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;4\ 2.* s  
  { i^&~?2  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); < NY^M!  
} O:R*rJ  
05#1w#i  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: &|1<v<I5  
m 9WDT  
template < typename T1, typename T2 > K7B/s9/xs  
struct result_2 ?!:ha;n  
  { +o{R _  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; r +i($ jMs  
} ; NNR`!Pty  
|A~jsz6pI  
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? 1=c\Rr9]  
这个差事就留给了holder自己。 e]"W!K cD9  
    d"mkL-  
>8^ $ [}w  
template < int Order > !Pvf;rNI1T  
class holder; {6|G@ ""O  
template <> 4[r0G+  
class holder < 1 > P )"m0Lu<  
  { kCF>nt@  
public : ? (Oy\  
template < typename T > (N6i4 g6  
  struct result_1 ~$cV: O7  
  { 6vo;!V6  
  typedef T & result; %@aSe2B  
} ; H5B:;g@  
template < typename T1, typename T2 > ::lKL  
  struct result_2 286;=rN]*  
  { jXx<`I+]  
  typedef T1 & result; nwe* BVp  
} ; 8 +/rlHp  
template < typename T > 6r0krbN  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ZohCP  
  { Oc#syfO  
  return (T & )r; G@\1E+Ip  
} IB"w&sBy  
template < typename T1, typename T2 > Id'-&tYG  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const z&)A,ryW0  
  { 29"'K.r  
  return (T1 & )r1; DB|Y  
} KnQ*vM*VM  
} ; |Nn)m  
"@@u3`#  
template <> X6X $Pve  
class holder < 2 > M61xPq8y5  
  { [< ?s?Ci  
public : A*2jENgci  
template < typename T > }Yzco52  
  struct result_1 [Cz-i  
  { H3 ^},.  
  typedef T & result; H>IMf/%5N-  
} ; oy=js -  
template < typename T1, typename T2 > c /HHy,  
  struct result_2 61>.vT8P  
  { 5h-SCB>P  
  typedef T2 & result; R6.hA_ih  
} ; 9gDkTYkj  
template < typename T > T{.pM4Hd  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ColV8oVnU  
  { m)t;9J5  
  return (T & )r; M*, -zGr  
} m@2QnA[ 4  
template < typename T1, typename T2 > <I\/n<*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const @ $ ;q ;  
  { L^2%1GfE{  
  return (T2 & )r2; rdP[<Y9  
} Ys!82M$g  
} ; uM IIYS  
@s;;O\  
%K lrSo  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 N=5a54!/  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: XkE`U5.  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: xQ-<WF1i  
KE5kOU;  
return l(i, j) = r(i, j); '4+ ur`  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) p Z|V 3  
D rUO-  
  return ( int & )i; !*d I|k  
  return ( int & )j; 6$Xzpg(o  
最后执行i = j; %+W{iu[|  
可见,参数被正确的选择了。 _~l5u8{^6  
rxvx  
X1x#6 oi  
2 /\r)$ 2i  
GX!G>  
八. 中期总结 y1eW pPJa  
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: zII|9y  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 w7.V6S$Ga  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 58tARLDr  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ~?Qe?hB  
JW83Tp8[8  
8yR.uMI$/  
Q^9_' t}X  
Xv5wJlc!d  
%A9NB!  
九. 简化 FF`T\&u  
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。 :1. L}4"gg  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 8`B3;Zmm  
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: L81ZbNU?$  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 7~G9'P<  
  +-*/&|^等 R"/GQ`^AqA  
2. 返回引用。 +[6G5cH  
  =,各种复合赋值等 "=HA Y  
3. 返回固定类型。 >mbHy<<  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) F/,NDZN  
4. 原样返回。 #ZUI)9My@  
  operator, gMi0FO'  
5. 返回解引用的类型。 )J o: pkM  
  operator*(单目) (U D nsF  
6. 返回地址。 T= 80,  
  operator&(单目) 9!ngy*\x  
7. 下表访问返回类型。 \Gef \   
  operator[] k&M;,e3v6  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 @Myo'{3vF  
  operator<<和operator>> ; }I:\P  
xWH.^o,"  
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。 v4!VrI  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: R+hU8 pu  
~p6 V,Q  
template < typename Left > ~Py`P'+  
struct value_return IV~>I-rd  
  { P_^ +A  
template < typename T > A;q9rD,_  
  struct result_1 +q<jAW A  
  { RXMISt3+{y  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Gq)]s'r2  
} ; q~F|  
olB.*#gA  
template < typename T1, typename T2 > 1/B>XkCJ  
  struct result_2 @,j*wnR  
  { /obfw^  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; vQG5*pR*w  
} ; n t;m+by  
} ; V;VHv=9`o  
e-/&$Qq  
dw>C@c#"  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait l+K'beP  
gT{Q#C2Baw  
下面我们来剥离functor中的operator() FW;?s+Uyx  
首先operator里面的代码全是下面的形式: <Xhm`rH  
.^33MWu6  
return l(t) op r(t) kOrZv,qFG[  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) hg]]Ok~cAs  
return op l(t) bn&TF3b  
return op l(t1, t2) BN5[,J  
return l(t) op |)DGkOtd  
return l(t1, t2) op ' ,wFTV&  
return l(t)[r(t)] 8P\G }  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] F@jZ ho  
V]6dscQ  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: MTh<|$   
单目: return f(l(t), r(t)); w$iX.2|9%u  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); `:fZ)$sY  
双目: return f(l(t)); ^$jb7HMObI  
return f(l(t1, t2)); uk:(pZ-uJ  
下面就是f的实现,以operator/为例 Y=?3 js?O  
/N10  
struct meta_divide vzAaxk%  
  { ]L.O8  
template < typename T1, typename T2 > |kg7LP3(8,  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) r.&Vw|*>  
  { Yx%Hs5}8  
  return t1 / t2; B)g[3gQ  
} ',@3>T**  
} ; FIhk@TKa  
13=AW  
这个工作可以让宏来做: ;?i W%:_,  
`cUl7 'j  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Af2( 5]  
template < typename T1, typename T2 > \ dt]-,Y  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ,/I.t DH  
以后可以直接用 Z]Cq3~l  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) n0 {i&[I~+  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 G `61~F%  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) n5NsmVW\x  
sY Qk  
:U%W%  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 VA_PvL.9  
dn+KH+v  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Om\vMd@!  
class unary_op : public Rettype Qd$nH8EDY  
  { }2.`N%[  
    Left l; ,!y$qVg'\f  
public : >*_$]E  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ?P`K7  
)9`qG:b'  
template < typename T > $|@@Qk/T  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d.d/<  
      { 06Sceq  
      return FuncType::execute(l(t)); ]Ie 0S~  
    } l'.VKh\C  
)'#A$ Fj  
    template < typename T1, typename T2 > ]MitOkX  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _op}1   
      { q"8e a/  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ;))+>%SGCt  
    } &.Qrs :U  
} ; ~IBP|)WA-  
m nX2a  
{qJ1ko)$  
同样还可以申明一个binary_op ,Uqs1#r  
"_NN3lD)X  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > L48_96  
class binary_op : public Rettype ,j_i?Ff  
  {  {Gk1vcq  
    Left l; 29] G^f>  
Right r; [<yaXQxl  
public : )g%d:xI  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} yjJ5>cg  
}V`"s^  
template < typename T >  SRDp*  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S g![Lsj  
      { Js?]$V"  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); #f]SK[nR  
    } "JV_2K_i  
"`e{/7I  
    template < typename T1, typename T2 > V6X 0^g  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2eY_%Y0  
      {  >Abdd  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Wt-GjxGi  
    } Z=o2H Bm7  
} ; ?1 4{J]H4  
O m2d .7S  
x g  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 YPk fx  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 7[XRd9a5(  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Aw.qK9I  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 `1fY)d^ZS  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! GGs}i1m  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 \Uq(Zga4)  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ?%[@Qb=2  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) Qpc__dA\  
下面是修改过的unary_op +iRh  
2pa5U;u:+  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > -x`@6  
class unary_op F{;((VboN  
  { -k e's  
Left l; M%P:n/j  
  >U27];}y  
public : m~0/&RA  
)zdQ1&@  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} w+u3*/Zf  
Z,Dl` w  
template < typename T > sS'm!7*(3  
  struct result_1 56kI 5:  
  { Ean5b>\  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; d|Lj~x|  
} ; ~dTrf>R8M  
jasy<IqT!{  
template < typename T1, typename T2 > BuXqd[;K%  
  struct result_2 mtcw#D  
  { _ *Pf  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; i5@ z< \  
} ; O5T{eBo\  
lZKi'vg7  
template < typename T1, typename T2 > 59;KQ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const B>P{A7Q  
  { aHK}sr,U  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 'c$+sp ?  
} .V8Lauz8  
e^1Twz3z  
template < typename T > ,/|T-Ka  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $X,D(  
  { \ta?b!Y),?  
  return OpClass::execute(lt(t)); z9Rp`z&`E  
} /R wjCUf  
j3E7zRm] \  
} ; NyNXP_8  
NU2;X (z[  
8[{ Vu0R  
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 Z=vU}S>r|v  
好啦,现在才真正完美了。 9V*qQS5<p  
现在在picker里面就可以这么添加了: > /caXvS  
xdkZdx>N  
template < typename Right > z*% q@]ym  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const -m~#Bq  
  { k~1?VQ+?M  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); WdbedU~`Q  
} 9InVQCf2J  
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。 u.xnOcOH!  
1o{Mck  
Qd3 j%(  
P71Lqy)5}A  
0YDR1dO(*  
十. bind *VT/  
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。 </*6wpN  
先来分析一下一段例子 7WZ+T"O{I  
Q>i^s@0  
|aq"#Ml)  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ]~3V}z,T*  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 V1M.JU  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ., 6-u  
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。 c9h6C  
我们来写个简单的。 tK\~A,=  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: C]A.i2o8  
对于函数对象类的版本: 1yu4emye4  
#S"nF@   
template < typename Func > ^k9I(f^c-_  
struct functor_trait qY!Zt_Be6  
  { #QMz<P/Gl6  
typedef typename Func::result_type result_type; $6SW;d+>n  
} ; /IMFO:c  
对于无参数函数的版本: oNF6<A(@$  
YUk\Q%  
template < typename Ret > %1+4_g9  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 6T`i/".  
  { {R `[kt  
typedef Ret result_type; <wD-qTW  
} ; 3(80:@|  
对于单参数函数的版本: 0<@@?G  
},-H"Qs  
template < typename Ret, typename V1 > .%  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > \,0oX!<YY  
  { b4N[)%@  
typedef Ret result_type; '}Z<h?9  
} ; j?4qO]_Wx+  
对于双参数函数的版本: 6.yu-xm  
om:VFs\U  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > AFwdJte9e  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > %d9uTm;  
  { R.<g3"Lm>  
typedef Ret result_type; b@hqz!)l`  
} ; .HABNPNg(  
等等。。。 iDqoa\  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy {]4LULq  
\:LW(&[!  
template < typename Func > =[7Av>  
struct func_return j^RmrOg ,  
  { Yrq~5)%  
template < typename T >  N4TV  
  struct result_1 Tpa5N'O  
  { E|shs=I  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; *.w 9c  
} ; U- k`s[dv  
+] {G@pn  
template < typename T1, typename T2 > /PXzwP_(A  
  struct result_2 Q^^niVz  
  { YKK*ER0  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Q\sK"~@3  
} ; ]\HvKCN}  
} ;  uHRsFlw  
KLk~Y0$:v  
t\O16O7S  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 }4X0epPp;:  
*wjrR1#81x  
template < typename Func, typename aPicker > <qt|d&  
class binder_1 A?OQE9'  
  { sU^1wB Rj  
Func fn; EU Fa5C:  
aPicker pk; |CbikE}kL  
public : +:/%3}`  
2y1Sne=<Kb  
template < typename T > P16~Qj  
  struct result_1 w_VP J  
  { X2'0PXv>!  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; \a3+rN dj  
} ; Y8t8!{ytg  
*/S_Icf  
template < typename T1, typename T2 > wVtwx0|1  
  struct result_2 lH~[f  
  { @IZnFHN  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 5 SQ 8}Or3  
} ; &5!8F(7  
%J-GKpo/S  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} >=w)x,0yX  
>/6 _ ^  
template < typename T >  ZWm6eD  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const V0Hj8}l;M  
  { RT8 ?7xFc  
  return fn(pk(t)); w&.a QGR#  
} Rf% a'b  
template < typename T1, typename T2 >  05^h"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :Llb< MY2  
  { EKN~H$.  
  return fn(pk(t1, t2)); 1=v*O.XW`  
} -D: b*D  
} ; N6TH}~62}  
A]3k4DLYS  
e+=K d+:k  
一目了然不是么? "ocyK}l.?  
最后实现bind V28M lP  
Pc]HP  
!d T4  
template < typename Func, typename aPicker > 4mbBmQV$#  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ?&uu[y  
  { 8xMX  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); wdoR%b{M  
} bhs _9ivw  
c[s4EUG  
2个以上参数的bind可以同理实现。  _','9|  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 Qv ?"b  
-ze J#B)C  
十一. phoenix !TcJ)0   
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: _WbxH  
Fs^Mw g o  
for_each(v.begin(), v.end(), 51.%;aY~z  
( ,]/X\t5]D  
do_ HOJV,9v N  
[ Zgb!E]V[  
  cout << _1 <<   " , " ^/k*h J{  
] ;GD]dW#  
.while_( -- _1), Ht&Y C<X  
cout << var( " \n " ) NZz8j^  
) {Hk}Kow  
); =?`c=z3~i$  
7o}J%z  
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: FE;x8(;W8  
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 8a"%0d#  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 J?$,c4;W2  
那么我们就照着这个思路来实现吧: [a<SDMR  
?Ss!e$jf  
h@wgd~X9  
template < typename Cond, typename Actor > -35;j'a  
class do_while 7cMv/g^ h@  
  { |sZHUf_  
Cond cd; BfiD9ka-z  
Actor act; < FAheE+  
public : YZJyk:H\  
template < typename T > g#E-pdY  
  struct result_1 ku M$UYTTX  
  { 7Fsay+a  
  typedef int result_type; is@?VklnB  
} ; |(^PS8wG  
| VDV<g5h  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Y\'}a+:@Ph  
(&x['IR  
template < typename T > cQ_Hp <D  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Rbv;?'O$L  
  { uFga~&#g  
  do B4 }bVjs  
    { El"Q'(:/U  
  act(t); kB%JNMF{A  
  } b5n'=doR/I  
  while (cd(t)); cj5+N M"  
  return   0 ; ,~W|]/b<q  
} ^sWT:BDh  
} ; Pg7Yp2)Oli  
0#^v{DC  
hP&B t  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). @7n"yp*"  
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。 %H"47ZFxAs  
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。 |$_sX9\`?|  
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。 D. XvG_  
下面就是产生这个functor的类: QP J4~  
u\JNr}bL  
8}| (0mC  
template < typename Actor > M\Kx'N  
class do_while_actor nzeX[*  
  { hY8reQp1  
Actor act; jW@Uo=I[  
public : UFuX@Lu0  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} *c+ (-  
(Ep\Z 6*  
template < typename Cond > '2^Q1{ :\  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 5`:Y ye  
} ; kMd.h[X~  
$E.I84UfX  
pyvSwD5t  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 S{m% H{A!  
最后,是那个do_ q'8 2qY  
{/:x5l8  
83q6Sv  
class do_while_invoker TRq6NB  
  { XpJ7o=?W3  
public : CeC6hGR5  
template < typename Actor > G'A R`"F  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const XOS[No~  
  { d/DB nZN  
  return do_while_actor < Actor > (act); ~Jz6O U*z  
} Dm<A ^u8  
} do_; lU8`F(Mn  
+; AZ+w]ZF  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 9qG6Pb  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 B&uz;L3  
最后来说说怎么处理break和continue ?.;c$'  
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。 !Q0w\j h  
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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