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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda xw1@&QwM  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 JI&ik_k3  
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, s> d /9 b  
MqA%hlq  
(t^&L  
NhP&sQO  
  class filler %+>t @F,GM  
  { t,CC~  
public : zxo0:dyw7  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 4KO2oIR  
} ; hSBR9g  
]t4 9Efw  
m\h. sg&  
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: [1Os.G2  
|Wo_5|E  
IUK !b2!`  
6Vq]AQx  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Y(:.f-Du  
Kzv*`  
qa|"kRCO  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 x37pj)i/  
 'Dh+v3O  
d{~5tv- H  
rSGt`#E-s.  
二. 战前分析 Dg:2*m_!j{  
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。 )JYt zc  
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 pONBF3H8  
dcK7Dd->  
vZ<@m2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); e3|@H'~k  
  /* --------------------------------------------- */ g{]C@,W  
vector < int *> vp( 10 ); jjs1Vj1@<  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); j|WuOZm\0  
/* --------------------------------------------- */ l7g< $3  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); %Pz'D6 /  
/* --------------------------------------------- */ d|nJp-%V  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ]+ \]2`?  
  /* --------------------------------------------- */ vCPiT2G  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); %Q)3*L  
/* --------------------------------------------- */ Z$8 X1(o  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); f/_RtOSw  
[CCj5N1/  
0Q2P"1>KT/  
d#?.G3YmK  
看了之后,我们可以思考一些问题: 6?"k&O  
1._1, _2是什么? %J_`-\)"{~  
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。 4bT21J37  
2._1 = 1是在做什么? pi'w40!:  
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。 > @Ux8#  
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。 OZHQnvZ  
3Pb]Of#  
q. %[!O  
三. 动工 e``X6=rcG  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: qre.^6x  
QasUgZ  
Z+zx*(X  
q~3dbj  
template < typename T > GsYi/Z   
class assignment XT n`$}nz  
  { r9x.c7=O  
T value; kJ;fA|(I  
public : i[gq8%  
assignment( const T & v) : value(v) {} {V> >a  
template < typename T2 > }d,iA FG  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } mOLP77(o  
} ; }RGp)OFY&  
CC(At.dd  
-SZW[T<N"  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 F2;k6M@  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment E1atXx  
XQ+KI:g2  
DI P(  
MjO.s+I  
  class holder 1 LgzqRq  
  { ]F,mj-?4x  
public : m=Z1DJG  
template < typename T > R7/"ye:7J  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const XO*|P\#^  
  { CM; r\,o  
  return assignment < T > (t); A4}6hG#  
} 63ig!-9F  
} ; '.n0[2>  
H_RVGAb U  
DEGEr-  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: D ^ mfWJS  
HG(J+ocn   
  static holder _1; ail%#E8  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ])dq4\Bw  
 ~ccwu  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); &zl=}xeA  
而不用手动写一个函数对象。 L-7?:  
k79" xyXX  
'\I.P  
[m>kOv6>^  
四. 问题分析 xWY%-CWY.  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 K{]!hm,[3  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 D^(Nijl9U  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Mlr\#BO"9  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 5ua`5Hb;  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 nf,R+oX  
M.|@|If4?  
五. 问题1:一致性 +tbG^w %  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 58x=CN\QU  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。  .;ptgX  
h n:  
struct holder =Q#} ,T  
  { Ks|qJ3;  
  // Z=VAjJ;i[  
  template < typename T > inO)Y]|f  
T &   operator ()( const T & r) const tI2V)i!  
  { -+^E5  
  return (T & )r; 3lw KV  
} {Kn:>l$*7  
} ; Wn61;kV_)  
g_<^kg"  
这样的话assignment也必须相应改动: (9!$p|d*  
8y9oj9 ;E]  
template < typename Left, typename Right > c&!EsMsU  
class assignment H7&>cM  
  { )f#raXa5+  
Left l; +n]z'pijb  
Right r; [1 pWg^  
public : 13+f ^  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} JQ-O=8]  
template < typename T2 > $)UMRG  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 60 D0z  
} ; *G'R+_tdE  
T8nOb9Nrj  
同时,holder的operator=也需要改动: dMo456L  
 58S>B'  
template < typename T > "])yV    
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const @xKfqKoqg  
  { 8G GC)2  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); pDw^~5P  
} eouxNw}F1  
PWavq?SR  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 w;e42.\  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 =f{)!uW<4  
`$kKTc:f  
return l(rhs) = r; aPR0DZ@  
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。 `>kHJI4  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ymNL`GYN[  
#CRAQ#:45(  
template < typename Tp > &:]ej6 V'[  
class constant_t G<dWh.|`=  
  { "Uk "  
  const Tp t; 71g\fGG\  
public : *hm;C+<~  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} kNqIPvuMr  
template < typename T > ceKR?%8s  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const  Sj,>O:p  
  { ,McwPHEMB  
  return t; .}xF2'~E/  
} 3#d?  
} ; y2_^lW%  
|._9;T-Yde  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 G1 :*F8q  
下面就可以修改holder的operator=了 ">-mZ'$#L  
~7kIe+V  
template < typename T > ('9LUFw\  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const |I0O|Zdv  
  { t;>"V.F<1  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); @)R6!"p  
} NWN Pq"  
QqF&lMH  
同时也要修改assignment的operator() E~b Yk6  
YtQsSU  
template < typename T2 > #3+-vyZm  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ^GS,4[)H  
现在代码看起来就很一致了。 W-72&\7  
4ONou&T  
六. 问题2:链式操作 N9|v%-_?)  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ! u4'1jd[d  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 W5&;PkhQ6  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 CO)BF%?B  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 Msk^H7  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct NHL -ll-R  
QcXqMx  
template < typename T > KX|7mr90K  
struct result_1 & rsNB:!  
  { G"xa"hGF  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; O<H5W|cM  
} ; Em(&cra  
0\Q/$#3  
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: ;:^^Qfp  
xUKn  
template < typename T > #RyX}t X,  
struct   ref 1TuN   
  { @$e!|.{1q  
typedef T & reference; u4W2 {  
} ; byyzXRO;  
template < typename T > F5Xj}`}bq  
struct   ref < T &> ZQ0R3=52r  
  { &idPO{G  
typedef T & reference; |3h-F5V)  
} ; `<3/k  
R _c! ,y  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Hxw 7Q?F  
H J8rb  
template < typename T > FA+'E  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const AWXBk+  
  { h VQj$TA  
  return l(t) = r(t); Q&X#( 3&'  
} 1&wI*4  
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。 5Y#W$Fx($R  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 v&8%t 7|  
;mi+[`E  
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% Rx!L  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: mfI>1W(  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Lwzk<+>w^  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 +@ j@#~=K  
最后的布局是: Pf4b/w/  
                Add $N[R99*x8  
              /   \ L PDx3MS  
            Divide   5 Q)$RE{*-  
            /   \ "s6\l~+9l  
          _1     3 X<j(AAHE  
似乎一切都解决了?不。 XEB1%. p  
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。 E76#xsyhF  
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。 6^'BhHP  
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: soTmKqj E  
DC5^k[m  
template < typename Right > $&C~Qti|G  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const mHYR?  
Right & rt) const !97k  
  { 9Sy|:J0  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); [|&V$  
} k v>rv37u  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 CBVL/pxy  
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。 ;4!,19AT  
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。 A0@E^bG  
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。 =u.jZ*u]WT  
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。 T|L_ +(M{  
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? /4!.G#DLQ  
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: mbS`+)1=l  
FD+y?UF  
template < class Action > 7@6B\':  
class picker : public Action 'T7=.Hq<4  
  { /ta5d;@  
public : V?0Yzg$sy  
picker( const Action & act) : Action(act) {} xX5EhVR   
  // all the operator overloaded RM(MCle}  
} ; dYn<L/#  
I8s%wY9  
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。 ~:ldGfb|  
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: vK10p)ZV  
YWXY4*G  
template < typename Right > m,"N 4a@  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Ul`~d !3zH  
  { #j?SdQ  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); I/HcIBJ  
} Uh tk`2O  
H/I1n\  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > \{RMj"w:  
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。 Ny6 daf3f  
6bacU#0o  
template < typename T >   struct picker_maker $}TK ,/W  
  { A$a>=U|Z8  
typedef picker < constant_t < T >   > result; O7x'q<PFU  
} ; *Bj7\8cKC  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > GcpAj9  
  { ]5_6m;g  
typedef picker < T > result; "+@>!U  
} ; K@0/iWm*  
pT ;{05  
下面总的结构就有了: $X;wj5oj  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 1vG]-T3VC  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 1;Q>B>6  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 n1mqe*Mvs/  
至此链式操作完美实现。 :9=J=G*  
[/Figr]  
f]*_]J/  
七. 问题3 pVGH)6P>|  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 bTrQ(qp  
-2`D(xC  
template < typename T1, typename T2 > r{Stsha(  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }p <p(  
  { i,h)  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); >@T(^=Q  
} TfFuHzZZ  
+=qazE<:0  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: \B$Q%\-PX  
eT4+O5t  
template < typename T1, typename T2 > *a2 y  
struct result_2 bktw?{h  
  { dl%KD8  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; kV mJG#  
} ; F9Bj$`#)  
J6s55 v  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 2S{IZ]  
这个差事就留给了holder自己。 `B4Px|3  
    4=T>Iy  
'B$ bGQ  
template < int Order > +TR#  
class holder; ~Xf&<&5d T  
template <> /JOEnQ5X\!  
class holder < 1 > ZYBK'&J4m  
  { 7T)J{:+0!|  
public : N;.cZp2  
template < typename T > wU|Y`wJmF  
  struct result_1 BwN>;g_  
  { F%v?,`_&I  
  typedef T & result; nKoc%TNqe  
} ; NVFgRJ&  
template < typename T1, typename T2 > o#IQz_  
  struct result_2 05+uBwH  
  { 4/rd r80  
  typedef T1 & result; wkp|V{k  
} ; tVf1]3(_>  
template < typename T > TAbC-T.EV  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const %mda=%Yn  
  { `B^ HW8  
  return (T & )r; /y \KLa  
} &f\ng{  
template < typename T1, typename T2 > #Moju  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const X5@rPGc  
  { S"Q$ Ol"  
  return (T1 & )r1; T]5JsrT  
} ^c9~~m16+  
} ; z]NN ^pIa  
n{~W s^d  
template <> 8^H <dR  
class holder < 2 > }b#KV?xgW  
  { =;1MpD  
public : 8: KlU(J  
template < typename T > 27;t,Oq}  
  struct result_1 GlDl0P,*r  
  { $=j}JX}z  
  typedef T & result; 0!n6tz lT  
} ; o <lS90J  
template < typename T1, typename T2 > V9 pKb X  
  struct result_2 F:8cd^d~u  
  { )ow|n^D($M  
  typedef T2 & result; (aX5VB**  
} ; Ny;(1N|&3  
template < typename T > cTKj1)!z?X  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const eeuTf  
  { %2<G3]6^U  
  return (T & )r; s!q6OVJ-  
} g`jO  
template < typename T1, typename T2 > [T;0vv8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const  /{ .  
  { Tsez&R$k  
  return (T2 & )r2; @l0#C5(:  
} _u^ S[  
} ; Cwxy ~.mI  
a X>bC-  
Ly?gpOqu5  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 _|x b)_  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ;}b.gpG  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: s@sr.'yU  
i6)$pARp  
return l(i, j) = r(i, j); 8_MR7'C1hi  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) +'$=\d^  
 9x/HQ(1  
  return ( int & )i; =dD<[Iz6  
  return ( int & )j; , ;L  
最后执行i = j; MP\$_;&xB  
可见,参数被正确的选择了。 -b "7WBl  
8B C F.y  
{O,D9<  
xmxfXW  
0 !yvcviw  
八. 中期总结 UXVjRY`M.\  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: HDU tLU d  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 5 T1M:~u i  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 TJ3CXyRq  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor {dV#"+  
RwMK%^b  
[6Y6{.%~  
h4x*C=?A  
,.tv#j|A  
B#'TF?HUEn  
九. 简化 2Q`@lTUv  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 h% BA,C  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 R9Wh/@J]  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: Ml)~%ZbF  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 _IJPZ'Hr  
  +-*/&|^等 S~fQ8t70  
2. 返回引用。 @BWroNg{  
  =,各种复合赋值等 _ETG.SYq  
3. 返回固定类型。 EotZ$O=  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 3+_? /}<  
4. 原样返回。 _y&m4Vuu  
  operator, 8`Fo^c=j  
5. 返回解引用的类型。 z"8%W?o>  
  operator*(单目) Ql sMMIax  
6. 返回地址。 )tGeQXVhbJ  
  operator&(单目) aObWd5~  
7. 下表访问返回类型。 az@{O4  
  operator[] 4`5jq)  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ;Pik},  
  operator<<和operator>> _hyboQi  
8qL*Nf  
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。 j(mbUB*  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: h')@NnFP 1  
(yWU9q)5  
template < typename Left > 7UvfXzDNC  
struct value_return )K.~A&y@  
  { s@sRdoTdF  
template < typename T > DK 4 8  
  struct result_1 z/u;afB9q  
  { |r5 np  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; AFO g*{1  
} ; 9X&Xc  
6KPM4#61o  
template < typename T1, typename T2 > 6j{9\ R  
  struct result_2 %cMX]U  
  { `oP :F[B  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; V8ka*VJ(B  
} ; .w3.zZ0[  
} ; tZmo= 3+:  
q15t7-Z6  
|F z/9+I  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait NXsDn&&O  
i-[ic!RnKj  
下面我们来剥离functor中的operator() eAN]*: ]g  
首先operator里面的代码全是下面的形式: P F#+G;q;  
8enlF\I8g  
return l(t) op r(t) !'uL  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) $,$bZV  
return op l(t) %D_2;  
return op l(t1, t2) `>&V_^y+  
return l(t) op  (c;F%m|  
return l(t1, t2) op y<(q<V#0!S  
return l(t)[r(t)] umZy=KHj  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 9x@( K|  
%suSZw`  
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: 0 `%eP5  
单目: return f(l(t), r(t)); ^=:e9i3u  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 5v6 x  
双目: return f(l(t)); "F?p\I)(  
return f(l(t1, t2)); |O3wAxc3W  
下面就是f的实现,以operator/为例 ) =-$>75Z  
&R+/Ie#0dz  
struct meta_divide ggQ/_F8u  
  { QND{3Q  
template < typename T1, typename T2 > 2F9Gx;}t5=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) xUl=N   
  { EH{m~x[Ei  
  return t1 / t2; |Iei!jm  
} zOJ4I^^  
} ; d-/{@   
02B *cz_K  
这个工作可以让宏来做: UhKC:<%  
MLwh&I9)  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ jb;!"HC  
template < typename T1, typename T2 > \ dqF]kP,VG  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; FYPv:k   
以后可以直接用 d%+oCoeb  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) :[![9JS/  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 Y'-@O"pK  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ; kPx@C   
<u "xHl8Io  
Jw13 Wb-  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 j9Qd 45  
We%HdTKT  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > sG-$d\ 1d  
class unary_op : public Rettype ay~c@RXW  
  { ,U`:IP/L  
    Left l; 9!'qLO  
public : l0Rjq*5hJ  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 9*s''=  
bY` b3  
template < typename T > %L;z~C  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /QuuBtp  
      { k;EG28   
      return FuncType::execute(l(t)); x=-dv8N?  
    } =VA5!-6<Uq  
W5 l)mAv  
    template < typename T1, typename T2 > HC1jN8WDY  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *xHj*  
      { w3,DsEXu  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ;MSdTHN"  
    } |#OMrP+oi  
} ; jLc"1+  
2=R}u-@6p  
Ltk'`  
同样还可以申明一个binary_op UXs=7H".  
-@*[   
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > *=yUs'brB  
class binary_op : public Rettype <]: X  
  { /NE<?t N  
    Left l; ;Gf,I1d}{  
Right r; |A .U~P):  
public : A(Tqf.,G  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} VIIBw  
whH_<@!  
template < typename T > /Kw}R5l  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ZnrsJ1f:  
      { dWR-}>  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); _1>Xk_  
    } 8%+F.r  
kdq<)>"  
    template < typename T1, typename T2 > $m hIX A.  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a9f!f %9  
      { [ GcH4E9r  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); K^z u{`S  
    } tVUC@M>'  
} ; r%:Q(|v?  
[ClDKswq  
BB$(0mM^  
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 6np  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 {4C/ZA{|l  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)  c6f=r  
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。 G5l?c@o  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! W5)R{w0`GD  
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。。。 V(6*wQ`&  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 |>'.(  
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) -22]|$f  
下面是修改过的unary_op 8*bEsc|  
8\lRP,-  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > {0(:5%  
class unary_op `GpOS_;  
  { `SfBT1#5G  
Left l; vvi[+$M  
  )%zOq:{\5  
public : _8z gaA  
#$dEg  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 4Ou5Vp&y  
&i5MRw_]]  
template < typename T > ! ^ DQX=1  
  struct result_1 .%"s| D  
  { zbL8 pp  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; <Pnz$nH:e  
} ; m>:zwz< ;  
(DnrJ.QU}t  
template < typename T1, typename T2 > 'JpCS  
  struct result_2 C$x r)_  
  { J1\H^gyW)  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; US'rhSV  
} ; } \?]uNH  
tb1w 6jaU  
template < typename T1, typename T2 > 'V`Hp$r  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3 q^^Os  
  { $&ZN%o3  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); xm*6I  
} `Ei:Z%@7C  
xgQ&'&7l  
template < typename T > isR)^fI|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A dL>?SG%  
  { tj1M1s|a  
  return OpClass::execute(lt(t)); .kqH}{hf  
} AM:lU  
Oh'C [  
} ; I6RF;m:Jw  
<z R CT  
4StoEgFS  
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 -i*]Sgese  
好啦,现在才真正完美了。 $ nHf0.V1  
现在在picker里面就可以这么添加了: S9lT4  
W'L  
template < typename Right > IUSV\X9  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const S- JD}+ 9  
  { I,@ 6w  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); !]2`dp\!  
} $3yn-'o'A  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 NEff`mwm5)  
4v;KtD;M  
pv@w 8*  
|ohCA&k%;  
|0xP'(  
十. bind :@K~>^+U  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 {q.|UCg[L  
先来分析一下一段例子 l?:S)[:  
IA^*?,AZy  
%eW2w@8]  
int foo( int x, int y) { return x - y;} AGK{t+`  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 K-4o_:F  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 nZ8jBCh  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 <Xb$YB-c  
我们来写个简单的。 ,)Z1&J?  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 2|$G<f  
对于函数对象类的版本: p61F@=EL  
?v}S9z  
template < typename Func > 'Oa(]Br[  
struct functor_trait ASUL g{  
  { Oz-@e%8L  
typedef typename Func::result_type result_type; F`M`c%  
} ; 2aJ_[3p/h]  
对于无参数函数的版本: 67]!xy  
b/obHB+:  
template < typename Ret > H' %#71  
struct functor_trait < Ret ( * )() > }T&~DVM  
  { -~ H?R  
typedef Ret result_type; =&#t ("  
} ; Ug8>|wCE  
对于单参数函数的版本: 1-}M5]Y  
g]jCR*]  
template < typename Ret, typename V1 > uQiW{Kja2  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > [ ]42$5eof  
  { wG X\ub#!  
typedef Ret result_type; 8XD_p);Oy  
} ; 2 sK\.yS  
对于双参数函数的版本: J Mm'JK?  
Jp-6]uW  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > `qhZZ{s)1U  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 495A\8#  
  { +l;AL5h  
typedef Ret result_type; nHl{'|~  
} ; <uvA([r=Vq  
等等。。。 %H3 M0J2L  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy f[-$##S.~  
$PFE>=nM  
template < typename Func > rT';7>{g  
struct func_return [U_  
  { u1ahAk7  
template < typename T > SHRn $<  
  struct result_1 S@cKo&^  
  { ^1;Eq>u  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 5G l:jRu  
} ; S^A+Km3VB  
#sM*<2vj  
template < typename T1, typename T2 > KN".0WU  
  struct result_2 MY l9 &8  
  { F&a)mpFv3c  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; `&i\q=u+  
} ; -ju}I  
} ; > *soc!#Y  
_*CbtQb5  
^CW{`eBwk  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 r b*;4a  
HM &"2c  
template < typename Func, typename aPicker > R7/ET"  
class binder_1 |"YE_aYu  
  { nIGElt]  
Func fn; _FkIg>s  
aPicker pk; mb*|$ysPx  
public : w+iI ay  
W^)'rH  
template < typename T > 6mV^a kapv  
  struct result_1 5IfC8drAs  
  { ~8U0(n:^  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; dZCnQIS  
} ; Iqq BUH  
^u> fW[ "[  
template < typename T1, typename T2 > ^/~C\ (  
  struct result_2 rDv`E^\  
  { ,O_iSohS  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; t"P:}ps{?  
} ; 8~AL+*hn  
}z5u^_-m  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} vsJM[$RF  
9ePom'1f1  
template < typename T > @j_o CDS  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >Zs!  
  { #dL,d6a  
  return fn(pk(t)); /51$o\4 S  
} U4fv$gV  
template < typename T1, typename T2 > 1W{oj  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7@%qm|i>w  
  { k6&~)7 -f  
  return fn(pk(t1, t2)); Zk((VZ(y  
} ;!A8A4~nu  
} ; yRyXlZC  
SsTBjIX  
O- QT+]  
一目了然不是么? -d A9x~o  
最后实现bind M,@M5o2u  
KR?aL:RYb  
F:T(-,  
template < typename Func, typename aPicker > =VzJ>!0  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) bE.<vF&  
  { Ig}hap]G  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); L%/>Le}VX  
} Y3DqsZ@  
.1RQ}Ro,<  
2个以上参数的bind可以同理实现。 gfj_]  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 `e<IO_cg  
!DFTg 4xb  
十一. phoenix @9| jY1  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: :38h)9>RK  
@i!+Z  
for_each(v.begin(), v.end(), Awxm[:r>^  
( ^UJIDg7zS  
do_ f?tU5EX  
[ "h_f- vP  
  cout << _1 <<   " , " ,$:u^;V(  
] !~9ASpqvPy  
.while_( -- _1), p-{ 4 $W  
cout << var( " \n " ) Zt! $"N.,  
) <Hr<QiAK  
); pLCj"D).M  
,]wQ]fpt  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: >;,23X  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor d.~ns4bt9  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 01-rBto$  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 4)tY6ds)r|  
S?JCi =  
~/K&=xE  
template < typename Cond, typename Actor > iXo; e  
class do_while ?wG  
  { KJoa^e;~  
Cond cd; Lm=EN%*#9  
Actor act; @NA+Ma{N  
public : ;%2+Tc-7I  
template < typename T > siCi+Y  
  struct result_1 S;#:~?dU  
  { I\6C0x  
  typedef int result_type; C('D]u$Hdk  
} ; Tx K v!-1  
iu=Mq|t0  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 0Sd>*nC  
6O{QmB0KK  
template < typename T > & n@hD7=(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 02;'"EmP$  
  { uo]\L^j   
  do 8Gy]nD  
    { jm<^WQ%Cc  
  act(t); xI?'Nh  
  } [DjlkA/Zg  
  while (cd(t)); N7"cMAs\G  
  return   0 ; !%t@wQ]\hG  
} :!Q(v(M  
} ; s-Gd{=%/q  
N<<wg{QO  
| ;a$ l(~<  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). - i2^ eZl  
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。 xM<aQf\j  
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。 Szu @{lpP@  
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。 0N!rIz  
下面就是产生这个functor的类: H?r~% bh  
h~sTi  
,ov$` v  
template < typename Actor > \\ R<HuTY  
class do_while_actor dRzeHuF92  
  { j07A>G-=  
Actor act; a+v.(mCG  
public : 6bj77CoB  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Dj=$Q44  
] rqx><!  
template < typename Cond > ]Gm4gd`  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; :yJ#yad  
} ; \anOOn@  
&k*oG: J3  
\25EI]  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 =[aiW|Y  
最后,是那个do_ wG s'qL"z  
+}udIi3:l  
= YO<.(Lu  
class do_while_invoker a6 :hH@,  
  { tIV9Y=ckr0  
public : e:MbMj6`  
template < typename Actor > _Ad63.Uq))  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const mDA+ .l&)b  
  { M7Xn=jc  
  return do_while_actor < Actor > (act); *=O3kUoL  
} G 9 &,`  
} do_; \uo{I~Qd  
]!"7k_  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? mg._c  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 h~%8p ]  
最后来说说怎么处理break和continue k&[6Ld0~56  
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。 (FGH t/!  
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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