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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 8/DS:uM  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 H;D>|q  
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, )bA;?i  
bo<~jb{  
:Gv1?M  
G !<Z.]  
  class filler 9TU88]  
  { g6W)4cC8a  
public : pny11C  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} fr,7rS/w{l  
} ; }Dp*}=?E  
Y}@&h!  
xpNH?#&  
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: LO'**}vm  
OBgkpx*Q  
?J' Y&  
pb^i^tA+A  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ]~844J p  
`+`Z7  
Pl(Q,e7O]  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 z^KJ*E  
3sc+3-TF  
::o lN  
U T>s 5C  
二. 战前分析 :WC2Ax7$2  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 yH7F''O7  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 \%u3  
Ytgcs( /$  
z+x\(/  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); WJ)z6m]  
  /* --------------------------------------------- */ V zBqjE_  
vector < int *> vp( 10 ); R{RwTN<  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); M=.:,wRm  
/* --------------------------------------------- */ ko1J094Y%  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); $J4 *U  
/* --------------------------------------------- */ 3WN`y8l  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); P D4Tz!F  
  /* --------------------------------------------- */ 0WT{,/>  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Yaj0;Lo[wt  
/* --------------------------------------------- */ 'AzDP;6qFI  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); mt9 .x  
Cv }Qwy  
uC.K<jD%  
t c[n&X  
看了之后,我们可以思考一些问题: YNYx>Ue  
1._1, _2是什么? S2n39 3  
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。 Hip&8NW  
2._1 = 1是在做什么? XXbqQhf  
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。 f5F@^QXQ  
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。 Xm+8  
?P4w]a  
0- ><q  
三. 动工 _C.BFE _p  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: -D xL0:E  
y'FS/=u>0  
Jm|+-F@I  
dX\.t <  
template < typename T > "dsU>3u  
class assignment xAafm<L@!  
  { ~CtL9m3tO  
T value; *J$=.fF1  
public : c;{Q,"9U  
assignment( const T & v) : value(v) {} ,\X@~ j  
template < typename T2 > CL)lq)1(  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } "+\lws  
} ; cKN$ =gd  
PN0VQ/..  
#BJG9DFP4`  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 J~B<7O<?!1  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment _8Z_`@0  
uMut=ja(U  
p`nPhk,:b  
cUqke+!  
  class holder ?s\ OUr  
  { \ W?R  
public : WZazJ=27}  
template < typename T > {D? 50Q  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const =1O<E  
  { I/M_p^  
  return assignment < T > (t); 9Q(+ZG=JkV  
} u\LiSGePN  
} ; |fxA|/ s[<  
@o#!EfZyE  
zrR`ecC(b  
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: O=v#{ [  
"VkTY|a  
  static holder _1; QU%I43  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 X/z6"*(|/  
qb5#_1qz+^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); t<T[h2Wd  
而不用手动写一个函数对象。 JT "B>y>  
nl(WJKq'  
'xhcuVl  
YY&l?*M<  
四. 问题分析 nB%;S  
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。 Z|_K6v/c  
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。 #VB')^d<U  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 hty0Rb[dH  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 5Xl /L  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Ypeiy `.  
j [rB"N`0  
五. 问题1:一致性  vj51 g@  
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?| u)ev{)$TM  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Xcrk;!IB?  
|o2sbLp  
struct holder rC.eyq,105  
  { Di@GY!  
  // :l2g#* c  
  template < typename T > j4>a(  
T &   operator ()( const T & r) const ?gO8kPg/D  
  { #'-Sh7ycW  
  return (T & )r; !@x+q)2  
} B!dU>0&Ct  
} ; j:}J}P  
21ppSN >  
这样的话assignment也必须相应改动: !eAo  
|\dZ'   
template < typename Left, typename Right > `} m Q  
class assignment $xOI 1|d   
  { ZT[3aXS  
Left l; kM'"4[,nz  
Right r; T;diNfgg  
public : \":?xh_H  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} &n[~!%(  
template < typename T2 > $B#6tk~u  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } X*g(q0N<S  
} ; Tzt,/e  
#Ei,(xiP  
同时,holder的operator=也需要改动: Ku/~ N#  
xrqv@/kJ  
template < typename T > )jCo%P/  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 0l=+$& D  
  { R7s|`\  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 9Ew7A(BG_3  
} xq %{}  
Y7GF$}%UL  
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。 v! 42 DA)  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 uNHdpni  
4Hb $0l  
return l(rhs) = r; :s-o0$PlJ  
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。 ~gI{\iNF/  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: c=[q(|+O!  
1^dJg8  
template < typename Tp > 3Wcy)y>2Ap  
class constant_t >r)X:K+I  
  { mmEp'E  
  const Tp t; 3ta$L"a  
public : w?mEuXc  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ' )-M\'S$E  
template < typename T > m ,>  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Te{ *6-gO3  
  { 3Z>YV]YbeU  
  return t; Nt:8ogk/  
} Aaw(Ed  
} ; -6=<#9R  
8BXqZVm.  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 /}5B&TZ=(3  
下面就可以修改holder的operator=了 .5> 20\b2  
b-@\R\T  
template < typename T > rS*$rQCr=  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const oc{EuW{Ag  
  { *Q}[ ]g  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); R^MiP|?ZH  
} MR'o{?{e`  
% *z-PT22  
同时也要修改assignment的operator() 1;| LI?  
uH\kQ9f  
template < typename T2 > W9J1=  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } pKJK9@Ad  
现在代码看起来就很一致了。 .~=HgOJ  
0O2n/`'  
六. 问题2:链式操作 Di=9mHC  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 dl l%4Sd  
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。 zPZF|%|  
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。 o*ANi;1]&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。 jB@4b 'y  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Jm(ixekp  
+=c am/A  
template < typename T > Sl~x$9`  
struct result_1 [cU,!={  
  { *+lsZ8'^C  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; iRV ;Fks  
} ; :kw0y  
Rt= X% [YL  
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: VRS 2cc  
0^_MN~s(X  
template < typename T > 'M'w,sID  
struct   ref R Td^ImV  
  { 73DlRt *  
typedef T & reference; oL *n>dH  
} ; 6w#nkF  
template < typename T > LXhaD[1Rb  
struct   ref < T &> ;;LuU<,$  
  { 3-Y=EH_0  
typedef T & reference; gM_:l  
} ; C;#" td  
0#|7U_n  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Hbr^vYs5  
b!~TAT&8  
template < typename T > \ sf!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const tSw>@FM  
  { a%[q |oyR  
  return l(t) = r(t); f4]&pcK  
} I #l;~a<9z  
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。 nGZ \<-  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 b:x7)$(  
7t4v~'h;5e  
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 E*4t8  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: sQ(1/"gb  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 'jbMTI  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 cHn;}l!I  
最后的布局是: FuMq|S  
                Add U(A4v0T  
              /   \ Dh8(HiXf:  
            Divide   5 8on[%Vk  
            /   \ a#R %8)  
          _1     3 (6#M9XL  
似乎一切都解决了?不。 ftW{C1,U7  
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。 B}k'@;G  
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。 8 DL hk  
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: )v-Cj_W5]"  
NV(fN-L  
template < typename Right > [,\i[[<  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const hwZ6 .  
Right & rt) const 0Ts!(b]B  
  { !SN WB  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); \SzGzCJ  
} m\} =4b  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 cCYl$MskZ  
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。 Z3I L8  
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。 jXH0BPa,  
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。 -Cml0}.O   
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。 )j(fWshP  
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? Cl-S=q@>V  
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: WkcH5[  
^h"n03VFA  
template < class Action > /W?z0tk`  
class picker : public Action 6HB]T)n  
  { b3P9Yoj-  
public : j& <tdORT  
picker( const Action & act) : Action(act) {} /H.(d 4C  
  // all the operator overloaded 1riBvBT  
} ; &l?N:(r  
lJ("6aT?  
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。 vx PDC~3;  
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: h<Jc;ht  
%e(9-M4*  
template < typename Right > $:PF9pY(  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const d"LoK,p#  
  { A-X  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ef^Cc)S-Q  
} mQmBf|Rl  
J& n ^y  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > $hyqYp"/;  
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。 RCoeJ|  
Y1m}@k,+M  
template < typename T >   struct picker_maker d*]Dv,#X  
  { [0d-CEp[  
typedef picker < constant_t < T >   > result; %H 8A=  
} ; `WraOsoY  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > C+X)">/+L  
  { 97['VOh0  
typedef picker < T > result; L`<T'3G  
} ; Jslk  
\.K\YAM<  
下面总的结构就有了: L*kh?PS;  
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。 o+]Y=r2  
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。 Y\+(rC27  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 <K=@-4/Bp  
至此链式操作完美实现。  #a|6Q 8  
Xtu:  
U:s} /to  
七. 问题3 xn%l  
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。 H1aV}KD  
^8o_Iz)r,  
template < typename T1, typename T2 > 0A) Vtj$  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Oz4,Y+[#  
  { [ HC8-N^.}  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); lWu9/r 1  
} UFzM#  
!=~s/{$PE  
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: M<SbVP|V "  
,7n;|1`  
template < typename T1, typename T2 > 3{2^G@j  
struct result_2 Q:-%3)g<<  
  { v!pj v%  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; @2GhN&=  
} ; s2(w#n)  
a>&;K@  
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? =!pu+&I 9  
这个差事就留给了holder自己。 }skRlC  
    cuV8#: i  
';;p8bv+  
template < int Order > L&!g33J&  
class holder; T!^?d5uW#  
template <> L5V'Sr  
class holder < 1 > B"?+5A7  
  { &6,Yjs:T m  
public : 2$SofG6D}  
template < typename T >  &*>C PO  
  struct result_1 &(H)gjH  
  { Y^94iOk%T  
  typedef T & result; JA SR  
} ; zDvP7hl  
template < typename T1, typename T2 > 6`s%%v  
  struct result_2 E.H,1 {  
  { 4mM2C`I  
  typedef T1 & result; H/p-YtY  
} ; &k_wqV  
template < typename T > /]MB6E7&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const %0~wtZH_!  
  { tz0Ttu=xH  
  return (T & )r; Jm);|#y  
} 8}pcanPg  
template < typename T1, typename T2 > xM'S ;Sg  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const d=4f`q0k  
  { }!Diai*C  
  return (T1 & )r1; }{kTh%^  
} |W~V@n8"6  
} ; >Xh(`^}SQ*  
<igx[2X  
template <> +2au ;^N  
class holder < 2 > AHMV@o`V  
  { A9qO2kq7_  
public : picP_1L  
template < typename T > LD~uI  
  struct result_1 WRcFE<  
  { Z1V'NJI+  
  typedef T & result; $R$c1C'oX  
} ; &TkbnDuYd~  
template < typename T1, typename T2 > fD#&:)  
  struct result_2 yu?s5  
  { >NOYa3  
  typedef T2 & result; i[t=@^|  
} ; t zW<&^  
template < typename T > H;t8(-F@'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const X+gz+V/  
  { 0)`lx9&h  
  return (T & )r; Qqhb]<z  
} 6:EH5IO  
template < typename T1, typename T2 > b gc<)=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const #c)Ou!Ldb  
  { *UL|{_)c  
  return (T2 & )r2; 'y M:W cN  
} ;~Gpw/]5E  
} ; ='bmjXu  
dzv,)X  
4 TQISu)  
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> >。 vK.4JOlRF  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: -L'K  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: g1*H|n h2  
XX[Wwt  
return l(i, j) = r(i, j); <K[Zl/7I  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ]o+|jgkt]  
!zkEh9G  
  return ( int & )i; +@)$l+kk9  
  return ( int & )j; --%2=.X=  
最后执行i = j; }.$ B1%2  
可见,参数被正确的选择了。 @1ta`7#  
bSmaE7  
U}wq~fD  
iM/0Yp-v'>  
>T*g'954xF  
八. 中期总结 )B&<Bk+  
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: .x$T a l  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ;Kq?*H  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 U?^|>cMr  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor |M/ \'pOe  
wG?kcfu  
w@ylRq  
rLVc<595  
IIn\{*|mW  
_r5Ild @n  
九. 简化 "l,EcZRjTz  
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。 +;iesULXn  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 #Ii.tTk  
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: +2 o|#`)i  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 . _t,OX$  
  +-*/&|^等 n rB27  
2. 返回引用。 ![!b^:f  
  =,各种复合赋值等 Iw |[*Nu-  
3. 返回固定类型。 a4.: i  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) #*M$,ig  
4. 原样返回。 }o:sx/=u_  
  operator, CgKSK0/a  
5. 返回解引用的类型。 1p<?S}zg@  
  operator*(单目) P]x+Q  
6. 返回地址。 . mrRv8>$  
  operator&(单目) knzED~ v@(  
7. 下表访问返回类型。 I3$vw7}5Y  
  operator[] ,T~5iLKY  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ?8}jJw2H  
  operator<<和operator>> R.`J"J0/~  
|3@Pt>Ikl  
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。 k$_]b0D{4  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: {$:13AnK   
Y1+lk^  
template < typename Left > km^+ mK  
struct value_return u.Yb#?  
  { ]~Qkg+>'&  
template < typename T > +`3ZH9  
  struct result_1 ]LOtwY  
  { 9cj-v}5j  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; M':.b+xN  
} ; 8|Y^Jn\p5u  
:P"Gym  
template < typename T1, typename T2 > '+zsj0!A  
  struct result_2 c6)zx b  
  { L1 VTq9[3  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; I|;#VejX  
} ; ,!4_Uc  
} ; :/l   
GTNTx5H  
NmF2E+'  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait JCfToFB  
,sl.:C4  
下面我们来剥离functor中的operator() ^D[;JV  
首先operator里面的代码全是下面的形式: :|3 C-+[  
IpmREl $j  
return l(t) op r(t) h!~yYNQ"  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 0pOha(,~  
return op l(t) nCB3d[/B  
return op l(t1, t2) h--bN*}H2  
return l(t) op {HnOUc\4  
return l(t1, t2) op fZgU@!z  
return l(t)[r(t)] ?0Zw ^a  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] l}/UriZ0  
#JucOWxjY  
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: _*I6O$/>  
单目: return f(l(t), r(t)); rzLl M  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); c= u ORt>  
双目: return f(l(t)); kzXW<V9  
return f(l(t1, t2)); Y,~]ecI  
下面就是f的实现,以operator/为例 pE,BE%  
-',Y;0b%  
struct meta_divide Z5A<TC/:  
  { Yl])Q|2I  
template < typename T1, typename T2 > 9k&$bC+Q  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) cgOoQP/#  
  { UUq9UV-h  
  return t1 / t2; yl%F<5  
} XZGyhX7  
} ; |\t_I~de  
my6T@0R  
这个工作可以让宏来做: oR)7 \;g  
e>.xXg6Zn  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ H l@rS  
template < typename T1, typename T2 > \ !ZW0yCwLQ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ' M!_k+e  
以后可以直接用 QCw<* Id+  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ?dYDfyFfB  
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 NQ!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。。。) .O^|MhBJu  
/o2eKx  
_guY%2% yR  
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 RJSgts "F  
9HP--Z=  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 1rC'sfz  
class unary_op : public Rettype {Xj%JE[V  
  { Jo0x/+?,+  
    Left l; f WXzK<  
public : .9ne'Ta  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} _G|6xlO  
nDvWOt  
template < typename T > '4rgIs3=x"  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &AVi4zV  
      { cg5DyQ(  
      return FuncType::execute(l(t)); x@=7M'vr%  
    } <#-ERQw  
~nQb;Bdh%  
    template < typename T1, typename T2 > NO1PGen  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const o&zV8DE_v  
      { 92i# It}-/  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 'zaB5d~l  
    } M<nn+vy`  
} ; ;/.ZYTD  
Xqy{=:0  
~>n<b1}W  
同样还可以申明一个binary_op y[cAU:P?  
/[OMpP  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Q%a4g  
class binary_op : public Rettype ?S_S.Bd  
  {  x^"OH  
    Left l; ,<BTv;4p  
Right r; H4N==o  
public : epnDvz\   
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} b+3pu\w `  
eXYR/j<8  
template < typename T > G9 !1Wzs  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6=   
      { Q7C'O @  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); _AFgx8  
    } Oj:`r*z43  
?@nu]~  
    template < typename T1, typename T2 > Gi-tf<  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2eNm2;  
      { V;m3=k0U  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 4&\m!s  
    } ZA!vxQ?P,  
} ; |^1eL I  
'g#))y  
D526X0  
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 [L8gG.wy  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 0zd1:*KR,  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 0<Y)yNsV  
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。 1G\ugLm  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! !} 1p:@  
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。。。 %spR7J\"/  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 |$D^LY  
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) y]Y)?])  
下面是修改过的unary_op f.,-KIiF  
A%9"7]:   
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > d.{RZq2cp  
class unary_op htaB! Q?V  
  { #hai3>9|B  
Left l; Bp}<H<@  
  <'/+E4m  
public : TPkm~>zD.  
xQN](OKG  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} -i58FJ`B  
i$ Zhk1  
template < typename T > W2n%D& PE  
  struct result_1 ~<|xS  
  { u~G,=n  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; d=xweU<  
} ; d/;oNC+  
iJq}tIk#2'  
template < typename T1, typename T2 > L%<1cE))  
  struct result_2 8zr)oQ:  
  { 0BD3~Lv  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 0|d%@  
} ; {4#'`Eejj  
6N]v9uXZ  
template < typename T1, typename T2 > B&tl6?7h  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Pj+XKDV]T  
  { yaeX-'(Fv[  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); O10h(Wg  
} C,K P!B{  
5 J 0  
template < typename T > _w(SHWh2  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N>VA`+aFR  
  { Q~uj:A]n<  
  return OpClass::execute(lt(t)); !k&<  
} qdOaibH_  
JgEpqA12  
} ; i5|!M IY  
I,.>tC  
J5IQ  
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 kIM* K%L}  
好啦,现在才真正完美了。 > `u} G1T\  
现在在picker里面就可以这么添加了: *y7^4I-J  
y&B~UeB:q  
template < typename Right > ;Cm%<vW4!  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const AOhsat;O`  
  { |odl~juU  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ]{Iy<  
} "<NQ2Vr]5  
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。 p)d'yj  
6wfCC,2  
Ql!$e&A|l  
8D)2/$NsY}  
:*#I1nb$  
十. bind b4i=eI8  
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。 ;E(%s=i  
先来分析一下一段例子 _G,`s7Q,w  
!bS:!Il9=  
H/Y ZwDx,i  
int foo( int x, int y) { return x - y;} (?D47^F &  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 }n oI2.-#  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 QVm3(;&'  
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。 /c8F]fkZ=  
我们来写个简单的。 PL[7|_%  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 5L%A5C&|  
对于函数对象类的版本: {w1sv=$+  
?,O{,2}  
template < typename Func > H~e;S#3_v  
struct functor_trait A#\NVN8sk  
  { `)/G5 fB  
typedef typename Func::result_type result_type; p{[Ol  
} ; b7p&EK"Hm  
对于无参数函数的版本: Rku9? zf^  
D}r,t_]Eb  
template < typename Ret > &+u) +<&;(  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 49E<`f0  
  { cF7I  
typedef Ret result_type; %tT&/F  
} ; eR4%4gW)  
对于单参数函数的版本: BC=U6>`/  
!U/iY%NE  
template < typename Ret, typename V1 > G>qzAgA  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 9s8B>(L  
  { lED-Jo2  
typedef Ret result_type; mx y>  
} ; !ZPaU11  
对于双参数函数的版本: \cP\I5IW:s  
gBA UrY%]  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > }SR}ET&z  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 4W &HUQ?^  
  { -{dsl|Dl  
typedef Ret result_type; '8R5?9"  
} ; !/^i\)j>](  
等等。。。 d h#4/Wa,  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy y w)q3zC  
%]S~PKx  
template < typename Func > :Y`cgi0vkd  
struct func_return ~3< Li}W  
  { }J"}5O2,b  
template < typename T > TR/'L!EE  
  struct result_1 (\}>+qS[  
  { gs wp:82e2  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ~$-Nl  
} ; ?kEcYD  
K<'L7>s3lA  
template < typename T1, typename T2 > zA4m !l*eM  
  struct result_2 !_P;4E  
  { u;rK.3o  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; qfE>N?/  
} ; WX$mAQDV  
} ; *&]x-p1m  
STmn%&  
*)+1BYMo  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 S(<r-bV<  
G?e"A0,  
template < typename Func, typename aPicker > @|kBc.(]  
class binder_1  yG -1g0  
  { # ~SuL3  
Func fn; ckFnQhW  
aPicker pk; EooQLZ  
public : 72@lDY4cE  
^c",!Lp}{  
template < typename T > ma@3BiM  
  struct result_1 GjlA\R^e  
  { gn"Y?IZ?  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; mNS7/I\  
} ; ~^jdiy5  
)QS4Z{)U  
template < typename T1, typename T2 > 0ant0<  
  struct result_2 S0?4}7`A  
  { Z@ AHe`A  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; H>Wi(L7  
} ; F)P"UQ!\  
2D|2/ >[  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} q0|u vt"  
"[(&$ I  
template < typename T > jM`)N d  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const u;1/.`NPB  
  { U^jxKBq^  
  return fn(pk(t)); 0].x8{~o  
} R  Fgy  
template < typename T1, typename T2 > Bx R% \  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const yU* upQ  
  { +-_71rJc.  
  return fn(pk(t1, t2)); yh9fHN)F  
} E({+2}=1  
} ; 52+;j[ ]/O  
R? aE:\A  
c)H (w  
一目了然不是么? b~F(2[o  
最后实现bind Xk#"rM< Y  
d D6I @N)X  
GA&mM   
template < typename Func, typename aPicker > `J*~B  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) /18Z4TA  
  { |n9~2R   
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ,(aOTFQS  
} $*)??uU  
ogN/zIU+VA  
2个以上参数的bind可以同理实现。 P'o:Vhm_H  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 \BB(0Ah+t  
(hywT)#+  
十一. phoenix vCC}IDd  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ml7nt 0{  
.54E*V1  
for_each(v.begin(), v.end(), .ZSGnbJ  
( eF8!}|*N  
do_ xEK+NKTeV  
[ ^B9rt\,q  
  cout << _1 <<   " , " C N9lK29F)  
] }z/;^``  
.while_( -- _1), 6;/>asf  
cout << var( " \n " ) ~$g$31/  
) u rGk_.f  
); 2u9^ )6/  
qX'w}nJ}H}  
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: W#cr9"'Ta  
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 6T%5vg_};'  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 7?6?`no~JJ  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Mwdh]I,#  
mT N6-V  
"cerg?ix  
template < typename Cond, typename Actor > /BWJ)6#H  
class do_while GD1=Fb"&)  
  { ?DVO\ Cp  
Cond cd; 0x'-\)v>3  
Actor act; %gd=d0vm  
public : G~ZDXQ>5CP  
template < typename T > rI&GM |  
  struct result_1 e_J_rx  
  { 5qco4@8  
  typedef int result_type; u>;#.N/  
} ; OwIW;8Z  
7 q<UJIf  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ]ABpOrg  
?{#P.2  
template < typename T > Cna@3)_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8F0+\40  
  { w<_.T#  
  do VVuL+i  
    { g# ZR, q  
  act(t); ).eT~e Gj  
  } uR"srn;^  
  while (cd(t)); -tT{h 4  
  return   0 ; ToJV.AdfT  
} '#<?QE!d2  
} ; XF2u<sDe  
aKaqi}IT  
!TY4C`/  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). gcr,?rE<  
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。 sSOI5W3A  
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。 Ze~ a+%Sb  
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。 'DF3|A],  
下面就是产生这个functor的类: .hgc1  
 ;9c3IK@  
U;Hu:q*  
template < typename Actor > lfu1PCe5  
class do_while_actor )8&Q.? T  
  { IDzP<u8v  
Actor act; 'q1)W'  
public : p<'mc|hGq  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ~=%eOoZP;c  
po"M$4`9  
template < typename Cond > <(d ^2-0  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; MLmc]nL=  
} ; <PW*vo9v  
]*}*zXN/E  
xpFu$2T6P.  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 $ sEe0  
最后,是那个do_ O<f_-n@G|  
sx8mba(  
{exF" ap  
class do_while_invoker bEbO){Fe  
  { -+|0LXo  
public : OjMDxG w  
template < typename Actor > GfQMdLy\Z  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const &4"(bZ:LO  
  { |Uy hH^  
  return do_while_actor < Actor > (act); zo@>~G3$9  
} \I#lLP  
} do_; MnKEZ: 2  
#zrD i  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? peGXU/5.I  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 @z dmB~C  
最后来说说怎么处理break和continue K"Nq_Ddwd  
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。 }'kk}2ej`  
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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