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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda M~"93Q`f^  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 1_V',0|`>  
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, x2@W,?oPm  
QsC6\Gt#  
 _7P#?:h  
rFl6xM;F  
  class filler n[tES6u  
  { H;k-@J  
public : 9S! 2r  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 5 4vDP9  
} ; x-Ug(/!^  
Kjfpq!NYE  
iW$f1=i  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:  PH6NU&H  
au~}s |#  
~uRL+<.c  
% >}{SS  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); S3F8Chk5  
]aqg{XdGt  
pj/w9j G6  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ML-?#jNa<  
SU80i`  
dWDM{t\}\  
\Zbi`;m?  
二. 战前分析 {ZR>`'^:  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 hsEQ6  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 R\^XF8n6/  
ml\2%07  
,,o5hD0V9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); c$AwJhl^]  
  /* --------------------------------------------- */ Jh!'"7  
vector < int *> vp( 10 ); pon0!\ZT=  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); wr{ [4$O  
/* --------------------------------------------- */ K! e51P  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Ubf@"B  
/* --------------------------------------------- */ '3eL^Aq  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Z&[_8Y5j  
  /* --------------------------------------------- */ ;f l3'.S[  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 2uy<wJE >  
/* --------------------------------------------- */ ocDAg<wo  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ]46#u=y~3  
k< i#agq  
LktH*ePO  
NpN-''B\  
看了之后,我们可以思考一些问题: >2[nTfS  
1._1, _2是什么? Vb$4'K '  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 A[6D40o  
2._1 = 1是在做什么? .M zAkZ=  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 W v4o:_}  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ]UFbG40Zo  
WO<a^g {  
SdM@7%UK  
三. 动工 71(C@/J  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ?@LqrKj 11  
\2huDNW& !  
X^c2  
#Rx|oSc}  
template < typename T > iwS55o  
class assignment |z%:{  
  { }VI}O{  
T value; j| X>:!4r  
public : Exu>%  
assignment( const T & v) : value(v) {} uFl19  
template < typename T2 > DSX.84  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 6l,oL'$}P1  
} ; %UnL,V9)  
)Z qY`by!  
gt Vnn]Jh  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 6tKCY(#oO+  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment >jH%n(TcC  
6(as.U>K  
?Ja&LNI9S  
E Zh.*u@^r  
  class holder #BLmT-cl  
  { 75?z" i  
public : H\!p%Y  
template < typename T > ~P;KO40K  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const P<s 0f:".  
  { zvAUF8'_  
  return assignment < T > (t); SG@-b(  
} 2T >K!jS  
} ; ~+OAAkJ9  
XjINRC8^4  
=QQTHL{3  
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: %S9YjMR@  
9Impp5`/B  
  static holder _1; uW4wTAk;qh  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 A$ Tp0v`t  
}X?M6;$)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); wcW8"J'AH  
而不用手动写一个函数对象。 M`u&-6  
op5G}QZ  
Tc.k0n%W:b  
~8l(,N0  
四. 问题分析 .`@)c/<0  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 yuA+YZ  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 TcEvUZJ"  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 x_VD9  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 y Nc"E  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 14Y<-OO: k  
@B#\3WNt  
五. 问题1:一致性 pB0p?D)n  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| O~~WP*N  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 SSo7 U  
9?J 3G,&  
struct holder _`-trE.  
  { ckhU@C|=*  
  // -{O>'9'1A  
  template < typename T > JVxGS{Z  
T &   operator ()( const T & r) const +0Z,#b  
  { J,SP1-L  
  return (T & )r; t]14bf$*Q  
} B3C%**~:e  
} ; YkuFt>U9,  
8;\  
这样的话assignment也必须相应改动: m]Gxep0%  
rU!QXg]uD  
template < typename Left, typename Right > 4#"_E:;PQ  
class assignment |x#w8=VP-  
  { ky#5G-X  
Left l; K*id 1YY  
Right r; c+A$ [  
public : 4-voR5Fd  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ]o+5$L,5b  
template < typename T2 > [Rxbb+,U  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } p'f8?jt  
} ; qSA]61U&  
;U)xZ _Ew~  
同时,holder的operator=也需要改动: 3Z%~WE;I  
W{W8\  
template < typename T > }p|S3/G?$!  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const #X t|"Z  
  { I6-.;)McO  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 0ub0 [A  
} 0aM&+j\q}  
sFbN)Cx  
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。 <N'v-9=2jl  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 XDQ5qfE|  
w Sd|-e  
return l(rhs) = r; ;Y9-0W  
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。 ?[VL 2dP0  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: MP_LdJM1E  
[L ?^+p>  
template < typename Tp > .$"13"  
class constant_t `~k`m{4.a  
  { h ]6: `5-  
  const Tp t; ;1AX u/  
public : m- u0U  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} H5!e/4iz  
template < typename T > q/#p ol  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const J:Idt}@z  
  { /nWBol,  
  return t; SUC'o"  
} E*AI}:or;  
} ; @s.civ!Yk  
{|{;:_.>  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 'zhv#&O  
下面就可以修改holder的operator=了 l9t|@9  
Rl{e<>O\^  
template < typename T > B&L-Lc2  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const xQ,My  
  { s3sPj2e{  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); / DG  t  
} ItD&L ))  
~YRG9TK  
同时也要修改assignment的operator() oH='\M%+  
SxI-pH'  
template < typename T2 > MSaOFv_Q  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } H):(8/> (  
现在代码看起来就很一致了。 pf$gvL  
B",;z)(%  
六. 问题2:链式操作 iY*fp=c9  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 F}~qTF;H  
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。 vzFo"  
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。 6UKZ0~R  
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。 Jo''yrJpB  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Tx>V$+al  
fSF_O}kLp  
template < typename T > Marx=cNj  
struct result_1 bRD-[)  
  { = glF6a  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; V}X>~ '%  
} ; 74r$)\q  
jS ?#c+9  
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: ShesJj  
V+5av Z}  
template < typename T > x n=#4:f  
struct   ref T5Iz{Ha  
  { _9C,N2a{C  
typedef T & reference; B~B,L*kC2  
} ; (YM2Cv{4  
template < typename T > s}F.D^^G  
struct   ref < T &> 1ixBwnp?  
  { wxo*\WLe  
typedef T & reference; OcLahz6  
} ; ;ObrBN,Fu  
F0kdwN4;  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Z4oD6k5oc  
c] -  
template < typename T > +ib&6IU  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const (q@%eor&}  
  { h S)lQl:^  
  return l(t) = r(t); #&X5Di[A  
} iNr&;  
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。 ,N1pww?  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ~)pso7^:  
N[A9J7}_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 q|V|Jl  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: iPdS>e e  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 lAR1gHhJ  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 V :/v r  
最后的布局是: ,rV;T";r  
                Add }9kn;rb$g  
              /   \ vmg[/#  
            Divide   5 K@%gvLa\  
            /   \ 1 -$+@Xl  
          _1     3 =QK ucLo  
似乎一切都解决了?不。 ~b @"ir+g4  
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。 Z((e-T#,  
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。 vi.INe  
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: R^B8** N  
g:Q:cSg<  
template < typename Right > {n&GZG"f  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 0V?7'Em  
Right & rt) const U1`pY:P  
  { 9k \M<jA  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); lid0 YK-  
} *j( UAVp  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 b;FaTm@  
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。 6"?#E[ #[  
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。 X .sOZb?$  
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。 g&{CEfw&  
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。 m>|7&l_  
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? k[)/,1  
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: d3\KUR^  
;l^'g}dQ^  
template < class Action > :}2Tof2  
class picker : public Action hBaF^AWW  
  { znDpg{U(  
public : Y9I|s{~  
picker( const Action & act) : Action(act) {} h^v#?3.@  
  // all the operator overloaded \x:} |   
} ; H_,4N_hL  
1]9l SE!E7  
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。 #0?3RP  
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: L1WvX6  
R13V }yL  
template < typename Right > U&43/;<,  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const X"vDFE`?  
  { I:w+lchAMe  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 3,EtyJ3[Bh  
} IwBO#HR~)  
D<:zw/IRE  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 1;PI%++  
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。 8H1&=)M=  
Nf)SR#;  
template < typename T >   struct picker_maker =dwy 4  
  { "&{.g1i9  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 5(GVwv  
} ; :;c`qO4  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > gW^4@q  
  { p"7[heExw  
typedef picker < T > result; Al]*iw{  
} ; O\gVB!x  
&-w.rF@  
下面总的结构就有了: jcjl q-x  
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。 7{l~\] 6d  
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。 8)2M%R\THn  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 |tU wlc>  
至此链式操作完美实现。 rxs:)# ?A  
2R ^6L@fw  
0|i|z !N>  
七. 问题3 _T7XCXEk   
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。 [:}"MdU'  
GHo mk##0E  
template < typename T1, typename T2 > u/NcX  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I-=Ieq"R9  
  { |j{]6Nu  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); sCmN|Q  
} ^go3F{; 4i  
.;S1HOHz4  
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: d^v.tYM$N  
k2.k}?w!JO  
template < typename T1, typename T2 > p$ETAvD  
struct result_2 j/F('r~L  
  { 2kk; z0f  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; A`Rs n\  
} ; -%Ce  
=d iGuI B  
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? |f\WVGH  
这个差事就留给了holder自己。 4?+jvVq  
    ~3&hvm[IQ  
dPxJ`8  
template < int Order > \KS.A 4  
class holder; qq_ZkU@xg  
template <> CJDNS21m  
class holder < 1 > HIt9W]koO  
  { GctV  
public : OEX\]!3_Fm  
template < typename T > us8HXvvp{  
  struct result_1 d{7)_Sbky  
  { UI'fzlB  
  typedef T & result; Ino]::ZJ/  
} ; B9Wd '  
template < typename T1, typename T2 > 6.$z!~8  
  struct result_2 .,U4 ATO  
  { 9Zmq7a E  
  typedef T1 & result; w~jm0jK]  
} ; [@B!N+P5;  
template < typename T > A_e5Vb ,u.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const EcSu[b  
  { (uy\~Zb  
  return (T & )r; &Nw|(z&$  
} 'i:lV'  
template < typename T1, typename T2 > 86!$<!I  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const $ER9u2  
  { f"NWv!  
  return (T1 & )r1; SG1AYUs V  
} g[ uf e<  
} ; O(9*VoD  
gjFQDrz(  
template <> #/8 Na v  
class holder < 2 > QAMcI:5  
  { 1_]%,  
public : TJ>1?W\Z  
template < typename T > vA[7i*D{w  
  struct result_1 ,7DyTeMpN  
  { 94]i|2qj*  
  typedef T & result; ?Iij[CbU  
} ; XW\ 3ttx  
template < typename T1, typename T2 > #yU"n-eLR  
  struct result_2 %o0H#7'  
  { la4%Vqwgu  
  typedef T2 & result; 3`RI[%AN~  
} ; G )`gn  
template < typename T > 3+ 2&9mm  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const wehiX7y  
  { Twr,O;*u=  
  return (T & )r; [-81s!#mkw  
} %$Xt1ub6(  
template < typename T1, typename T2 > yD`pUE$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const <^'IC9D]  
  { QFoCi&  
  return (T2 & )r2; h(3-/4  
} 4L4u<  
} ; ne3t|JZ  
l Ft&cy2  
opu)9]`z  
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> >。 rOj(THoc{  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: AAKc8 {  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ,^ dpn  
4d}n0b\d  
return l(i, j) = r(i, j); '<*%<J{(  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) :_nGh]%  
~"4Cz27  
  return ( int & )i; %M`zkA2]J  
  return ( int & )j; Asq&Z$bB_  
最后执行i = j; -/*VR$c  
可见,参数被正确的选择了。 $2blF)uYE  
ZP&iy$<L  
a40>_;}:x  
sJl>evw  
Z:V<P,N  
八. 中期总结 $ 9E"{6;@  
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: hx/A215L  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 b^()[4M;  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 PL!dkaD^y>  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor =4U$9jo!;  
,JTyOBB<I  
#J8(*!I  
N=~DSsw  
P3Ah1X7W"C  
e 0Z2B2  
九. 简化 D~`RLPMk  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 D$rn?@&g  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 /^I!)|At  
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: qg<Y^ y  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ~x@V"rxGw  
  +-*/&|^等 F[F  NtZ  
2. 返回引用。 0;*[}M]Z  
  =,各种复合赋值等 /q7$"wP  
3. 返回固定类型。 >?G!>kw  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ljz=u;O)  
4. 原样返回。 lL5*l,)To  
  operator, 5$X 8|Ve  
5. 返回解引用的类型。 q./jYe  
  operator*(单目) KZaiy*>)  
6. 返回地址。 [ :Sl~  
  operator&(单目) "GJ.`Hj  
7. 下表访问返回类型。 YB^m!A),I[  
  operator[] 6lkCLH  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 'P4V_VMK  
  operator<<和operator>> 1|>bG#|  
f 9IqcCSW  
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。 v |(N  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: osLEH?iKW  
qF`]}7"^  
template < typename Left > h gwS_L  
struct value_return 5Fq+^  
  { jMX|1b  
template < typename T > P=y1qqC  
  struct result_1 3Q)"  
  { U7,.L  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; D4$"02"  
} ; WU.eeiX  
l <Z7bo  
template < typename T1, typename T2 > r&:yZN  
  struct result_2 :6m"}8*q8  
  { AI,E9  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 300[2}Y]  
} ; Gf9O\wrs  
} ; W3^^aD-  
U^K8^an$  
ou]jm=4[  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait o>m*e7l,  
U9 Q[K`  
下面我们来剥离functor中的operator() *7#5pT~  
首先operator里面的代码全是下面的形式: &XXr5ne~C  
L&]{GNw  
return l(t) op r(t) Imyw-8/;  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 8|+@A1)&4  
return op l(t) LA(/UA3Izd  
return op l(t1, t2) kK0zb{  
return l(t) op 9'|_1Q.b^  
return l(t1, t2) op /;u=#qu(E-  
return l(t)[r(t)] ') 2LP;(  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] q%)."10}]  
ltkA7dUbu  
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: 1$:O9 {F  
单目: return f(l(t), r(t)); W&3,XFnI_  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); XXD4T9Wy  
双目: return f(l(t)); ,Hp7`I>/  
return f(l(t1, t2)); zU4*FXt  
下面就是f的实现,以operator/为例 "tDB[?  
3u s^\w#  
struct meta_divide e. E$Ej]w  
  { (S6>^:;=~  
template < typename T1, typename T2 > 5B3sRF}  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) :SZi4:4-J8  
  { 0a,B&o1  
  return t1 / t2; UA4MtTp`  
} 9tmnx')_  
} ; %xp 69  
?]+! gz1  
这个工作可以让宏来做: >J:liB|(  
8zjJshE/  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ _5OxESE  
template < typename T1, typename T2 > \ bJ eF1LjS  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; >yLdrf  
以后可以直接用 ,WAJ& '^  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) rf!i?vAe  
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 SR<W3a\  
(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。。。) s>{\^T7y  
="AaC!E,W  
N~?(<DyZR  
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 OhM_{]*  
tvUCd}  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > vJX0c\e  
class unary_op : public Rettype e YiqTWn:  
  {  KcpQ[6\  
    Left l; S&Hgr_/}c  
public : gTd r  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ]L3MIaO2T  
{Z>Mnw"R  
template < typename T > \#C]|\  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i7&ay\+@  
      { DJ1!Xuu  
      return FuncType::execute(l(t)); /7ykmW  
    } $9W,1wg  
iRV=I,  
    template < typename T1, typename T2 > QQ %W3D @  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const B f.- 5  
      { X"jtPYCpV{  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); {GGP8  
    } A yOy&]g  
} ; _Y)Wi[  
=t.T9'{  
Xs~IoU  
同样还可以申明一个binary_op SXNde@% {  
74c5\UxA  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > xE*. ,:,&  
class binary_op : public Rettype 5d-rF:#  
  { oS<*\!&D  
    Left l; ;RMevVw|  
Right r; "cvhx/\1#  
public : g]d0B!Ar~  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} >^ E*7Bfp  
n-OQCz9Xl  
template < typename T > j&q%@%Gm  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const H6lZ<R{=  
      { Lx| 0G $  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); .F/s (  
    } T5dnj&N ]  
0u +_D8G  
    template < typename T1, typename T2 > ` :Oje  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ian+0 ?`e  
      { yIWgC[  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); w/9%C(w6  
    } WM ]eb, 8q  
} ; 8KsPAK_  
NC sem  
h&rZR`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 Q9&H/]"v  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 v]}\Ns/  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) a&7uRR26  
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。  _ Ewkb  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! &7r a  
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&9~F6aM  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 StiWa<"c  
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) [n3@*)q's  
下面是修改过的unary_op q w @g7  
s? 2ikJq  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > :BB=E'293  
class unary_op dq0!.gBT2  
  { ~_ wSB[z  
Left l; B#3Q4c$  
  HumL(S'm  
public : 7"OJ,Mx%  
xl@~K^c]  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} %8xKBL]J  
dk0} q6~  
template < typename T > {vQ:4O!:  
  struct result_1 BKYyc6iE  
  { F 1l8jB\  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; W>'(MB$3  
} ; ZX'3qW^D  
`^|l+TJG  
template < typename T1, typename T2 > JoD@e[(  
  struct result_2 [$#G|>x  
  { u-QHV1H`(  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; RrdLh z2N  
} ; OP\L  
wVX2.D'n<  
template < typename T1, typename T2 > r;+a%?P  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const AHHV\r  
  { 3PlIn0+LX  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ?%n"{k?#  
} oVW>PEgB-  
B&<P>AZ  
template < typename T > i1*0'x  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~ e a K]|  
  { ~.tYYX<  
  return OpClass::execute(lt(t)); $#(j2sL1  
} o'8nQ Tao  
_hMFmI=r[  
} ; /QQjb4S}  
?# RhHD  
DWN9_*{  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ncTMcu  
好啦,现在才真正完美了。 R`B} T<*  
现在在picker里面就可以这么添加了: #w:nj1{_  
PKQ.gPu6*@  
template < typename Right > #)3 B  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const "2p\/VfA  
  { ~YByyJG   
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); dnh~An 9  
} N|3#pHm@  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 }Kn l  
7k00lKA\w  
@uanej0q7  
|*Oi:)qt  
lQy-&d|=#^  
十. bind |kTq &^$  
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。 :6/$/`I0W  
先来分析一下一段例子 ^;tB,7:*V  
lS#^v#uS  
-!K&\hEjj  
int foo( int x, int y) { return x - y;} k|{ 4"4r  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 /_YTOSZjm  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 y|zIu I-p  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 dGz4`1(>  
我们来写个简单的。 ]wi0qc2 {  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 4Z5;y[k(  
对于函数对象类的版本: ?% A 2  
[B+:)i  
template < typename Func > c2?VjuB0  
struct functor_trait be$']}cP  
  { 9A/bA|$  
typedef typename Func::result_type result_type; s+z5"3'n  
} ; \jmZ t*c  
对于无参数函数的版本: eN\+  
NEvNj  
template < typename Ret > MSRk|0Mcr  
struct functor_trait < Ret ( * )() > i0zrXaKV  
  { tU *`X(;  
typedef Ret result_type; b=U3&CV9  
} ; p#_ 5w  
对于单参数函数的版本: GLX{EG9Z  
EVC]B}  
template < typename Ret, typename V1 > M|zTs\1I  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ! h92dH  
  { eTay/i<-  
typedef Ret result_type; /Z,hQ>/  
} ; *aFY+.;U`  
对于双参数函数的版本: 29m$S7[  
B|,d  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 3s67)n  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > c?REDj2  
  { 0s\ -iub=d  
typedef Ret result_type; 4nGt*0Er  
} ; z(EpJK=`_  
等等。。。 /7fd"U$Lh  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy '@Yp@ _  
HFlExa u  
template < typename Func > &`m$Zzl;  
struct func_return nh"dPE7^  
  { E31Yk D.A  
template < typename T > 7#NHPn  
  struct result_1 O .-n&U9  
  { $EEn]y  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ST;o^\B  
} ; TdT`V f  
=LKM)d=1  
template < typename T1, typename T2 > E|+<m!  
  struct result_2 %g{)K)$,ui  
  { Pai8r%Zfu  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ;r&Z?B$  
} ; s9OW.i]zX  
} ; M_ >kefr  
>/lB%<$/  
*'-t_F';  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 >,h{`  
^E:-Uy  
template < typename Func, typename aPicker > ByO?qft>u  
class binder_1 m7C!}l]9  
  { 3,X8 5`v^  
Func fn; k7;i^$@c  
aPicker pk; /wl]kGF  
public : U_ j[<.aN)  
!pkIaCxs  
template < typename T > S^|U"  
  struct result_1 z Tz_"N I  
  { }/,Rp/+7]  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; R!lug;u#  
} ; jzGK(%sw"  
-sZb+2tDa  
template < typename T1, typename T2 > Li"+`  
  struct result_2 W&&|T;P<J  
  { 8lGM>(:o  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ,<)D3K<  
} ; L F} d  
TA2ETvz^  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ZS;V?]\(  
q-ko)]  
template < typename T > odC"#Rb  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xkax  
  { Zq<j}vVJ  
  return fn(pk(t)); 0a^bAEP  
} |WEl5bNc3  
template < typename T1, typename T2 > X!mJUDzh]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u[Si=)`VPk  
  { `JpFqZ'58  
  return fn(pk(t1, t2)); ~zG)<S"q  
} hayJgkZ '  
} ; }!R*Q`m  
-2>s#/%  
!{+.)%d'g  
一目了然不是么? '`. -75T  
最后实现bind v9Sk\9}S  
32?'jRN(ue  
/ o I 4&W  
template < typename Func, typename aPicker > 1X5Yp|Ho  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) NsSZ?ky  
  { l|E4 7@#  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); >]ZE<.  
} P}UxA!  
N3aqNRwlk  
2个以上参数的bind可以同理实现。 @ =~k[o  
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。 .`5|NUhN  
|+::sL\r  
十一. phoenix qNP)oU92  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: N6\rjYx+7  
hf0(!C*  
for_each(v.begin(), v.end(), b;5j awG  
( -,T!/E  
do_ V,0$mBYa  
[ dcD#!v\0  
  cout << _1 <<   " , " & rD8ng+$  
] D4|Ajeo;1  
.while_( -- _1), /4 OmnE;  
cout << var( " \n " ) r@qLG"[\c  
) 9_iwikD  
); J -Lynvqm  
JGTsVa2  
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: CfP-oFHoQ  
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 3S]Q IZ1  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 2,`X@N`\  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ?[m1?  
AWx@Z7\z"g  
k{{3nenAG  
template < typename Cond, typename Actor > .m l\z5  
class do_while KsE$^`  
  { oe2*$\?.  
Cond cd; u_ l?d  
Actor act; o:W*#dt  
public : Z|Rc54Ct  
template < typename T > Y6H?ZOq  
  struct result_1 D"$Y, d  
  { &*ocr&  
  typedef int result_type; !#W>x49}  
} ; 0F%8d@Y2  
d=%NFCIV  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} `iM%R3&  
l&U$L N$*e  
template < typename T > 8 b~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const SO(BkxV@  
  { yq[/9PciA  
  do 9RHDkK{5  
    { ? ,s'UqR  
  act(t); }Oc+EV-Z  
  } h ~yTkN]  
  while (cd(t)); #)xlBq4cZ  
  return   0 ; 8tQL$CbO  
} d;0]xG?%=  
} ; `N.:3]B t  
x[0hY0 ?[M  
#&?ER]|3  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). -d#08\  
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。 tlUh8os  
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。 7<MEMNYX  
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 94k  
下面就是产生这个functor的类: D:bmq93PC  
gjN'D!'E1D  
^@RvCJ+  
template < typename Actor > !Md6Lh%-w  
class do_while_actor }EkL[H!  
  { W}TP(~x'N  
Actor act; (?R!y -  
public : M(K7xx+G  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} .\ fpjQW  
?{aJ#w   
template < typename Cond > rC_1f3A  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ou~$XZ7oi  
} ; >4Tk#+%Jj  
DGb1_2ZQ  
tJ K58m$  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 .x,y[/[[)  
最后,是那个do_ OzrIiahz/  
u%z'.#r;a  
76@W:L*J$J  
class do_while_invoker `G\Gk|4; 2  
  { 0{z8pNrc  
public : QJ(%rvn3  
template < typename Actor > %\sE\]K  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const YCltS!k  
  { d[,Rgdd@I  
  return do_while_actor < Actor > (act); Sv/P:r _  
} K'J_AMBL  
} do_;  d9k`  
v9Ii8{ca|  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? pMHl<HH  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 \zg R]|  
最后来说说怎么处理break和continue eg}g} a  
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。 Z+y'w#MZL  
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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