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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda s~MCt|a  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 B#;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, B< BS>(Nr>  
>4eZ%</D5  
R?GF,s<j  
:yC|Q)  
  class filler WL/9r *jW  
  { "f<+~  
public : j*}2AI  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} "jG-)k`a  
} ; ,}_uk]AQ  
\Zms  
 #mcU);s  
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: Kf-rthO  
AT]Ty  
JPfE`NZ  
9J'3b <  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); `h|>;u   
1$G'Kg/  
X-=J7G`\h#  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 1(12`3  
;Q} H'Wg,  
%R [X_n=  
9,zM.g9Qv  
二. 战前分析 K+s xO/}h  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 8cyC\Rs  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 0ge^p O\Z  
d8Kxtg Y  
=C.WM*='  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); =3Hv  
  /* --------------------------------------------- */ Um'r6ty  
vector < int *> vp( 10 ); !4l\*L  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ``4lomz>  
/* --------------------------------------------- */ xg2 &  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); M,b^W:('4  
/* --------------------------------------------- */ ,HM~Zs  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); [r5k8TB1  
  /* --------------------------------------------- */ Jz6,2,LN  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); '}q1 F<&  
/* --------------------------------------------- */ z7P] g C$\  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); S0<m><|kl  
hu+% X.F4  
@Ui dQX"b  
h*GU7<F:a  
看了之后,我们可以思考一些问题: az2CFd^M  
1._1, _2是什么? E[RLBO[*n  
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。 E@F:U*A6%  
2._1 = 1是在做什么? Z*rA~`@K6  
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。 /Aq):T T  
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。 NJglONO  
1"82JN|!  
zsx12b^w  
三. 动工 1#3 Qa{i  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: CxOBH89(  
HKdR?HM1  
`1[GY){?)  
I2wT]L UV  
template < typename T > !7K-Kqn  
class assignment !cWnQRIt_F  
  { )*Qa 9+ :  
T value; *I}_B\kY  
public : >5jHgs#  
assignment( const T & v) : value(v) {} H?=D,  
template < typename T2 > > HL8hN'q'  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } (1vmtg.O  
} ; D=fB&7%@  
a'v%bL;H~  
pw7_j;}l  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 N3};M~\  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment N -]m <z>  
swDSV1alMB  
pP'-}%  
"iof -b=ys  
  class holder h,@x5q>g  
  { sv^; nOAc  
public : '7F`qL\/#(  
template < typename T > JHf}LZu  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const .~5cNu'#m  
  { ~~ON!l9n  
  return assignment < T > (t); XU0"f!23x  
} a<V=C  
} ; w?AE8n$8  
qvOBvUR}  
OD"eB?  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: K@{jY\AZNx  
ZUyM:$  
  static holder _1; na FZ<'t>&  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 p Nu13o~  
ftq~AF  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); }}qR~.[  
而不用手动写一个函数对象。 9w Kz p  
B`hxF(_p/  
7$GP#V1r/  
(6\A"jey\x  
四. 问题分析 /]xd[^  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 !*%3um  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 2$NP46z}  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 y&__ 2t^u  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ==(M vu`  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 raJyo>xXb5  
`T9<}&=!  
五. 问题1:一致性 ]Wa,a T'  
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?| 4 qW)R{%  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 n?,fF(  
bM^'q  
struct holder 72-@!Z0e  
  { g6W.Gl"5\w  
  // y+ :<  
  template < typename T > cDTDim1F  
T &   operator ()( const T & r) const . ~|^du<X  
  { 0t4i'??  
  return (T & )r; F"23>3  
} dbZPt~S'$  
} ; K0I-7/L  
'`o+#\,b^%  
这样的话assignment也必须相应改动: m@c2'*&Y  
w-nkf M~  
template < typename Left, typename Right > E/GI:}YUy_  
class assignment nMc-kyl{  
  { m d C. FO-  
Left l; t%dPj8~  
Right r; G#% =R`k/  
public : 56':U29.]  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Nq~bO_-I  
template < typename T2 > ZRxB"a'  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } i&LbSxUh9  
} ; r?V|9B`$p  
U3U eTa_  
同时,holder的operator=也需要改动: x@k9]6/zs  
b`:Eo+p   
template < typename T > L7xTAFe  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const !E7/:t4  
  { Ta[}k/zW  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); @/7Rp8Fr  
} "{0kg'fU  
3 S5QqAm  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 TOuFFR  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 =C:0 ='a  
R\+$^G}#6  
return l(rhs) = r; >$"bwr}'4B  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 /cjf 1Dc  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: H+0 *  
5g&'n  
template < typename Tp > a,tP.Xsl  
class constant_t j/Kw-h ,5"  
  { LQQhn{[D  
  const Tp t; ):[[Ch_  
public : (?3( =+t  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ?NwFpSB2  
template < typename T > Q%>,5(_V]  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const r-V./M@L  
  { l;;:3:  
  return t; 0 s 4j>  
} 9%dNktt  
} ; Z2@&4_P  
QDDSJ>l5_T  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 A P\E  
下面就可以修改holder的operator=了 @)0g Xg  
IWQ8e$N  
template < typename T > `150$*K&B  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const }ps6}_FE  
  { D6m>>&E['  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Gce_gZH7{  
} j"dbl?og  
oyd{}$71d  
同时也要修改assignment的operator() m8f_w  
9(I4x]`  
template < typename T2 > [gE2lfaEy  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } oy |@m|J  
现在代码看起来就很一致了。 f[ywC$en  
1GNA x\(  
六. 问题2:链式操作 SVHtv0Nx  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 F`N*{at  
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。 2-6-kS)c  
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。 8_ LDS  
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。 :H87x?e[  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct :=8vy  
RU'J!-w{  
template < typename T > 1hN! 2Y:  
struct result_1 _1Eyqh`oh  
  { ls5S9R 5  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; MWuVV=rd8a  
} ; $pKS['J0  
'F~u \m=E  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 5SjS~ 9  
AX)zSrXn  
template < typename T > Psv!`K  
struct   ref xWMMHIu  
  { 'SY &-<t(  
typedef T & reference; r3-3*_  
} ; v$cD!`+k  
template < typename T > Em 7q@  
struct   ref < T &> 4>W`XH  
  { w*}9;l  
typedef T & reference; hG67%T'}A  
} ; :s5g6TR  
g[$B9 0  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 7PMZt$n  
|bk*Lgkzw  
template < typename T > zaZnL7ZJX  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const fin15k  
  { 2*|]#W  
  return l(t) = r(t); LWI~m2  
} q2Kn3{  
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。 a:fHTU=\p  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 s :ruCS  
E;qwoTmul  
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 JvDsr0]\#  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: /\#5\dHj  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 c;^J!e  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 B4}XK =)  
最后的布局是: ^6+x0[13  
                Add .bE,Q9:  
              /   \ .*j+?  
            Divide   5 F MVmH!E  
            /   \ G DV-wPX  
          _1     3 o >Lk`\  
似乎一切都解决了?不。 $<v_Vm?6d  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 HhL%iy1  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 ju#6 3  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: h uJqqC  
k 3 l  
template < typename Right > />C~a]}  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 9QMn%8=j  
Right & rt) const X2cR+Ha0  
  { qN@a<row&~  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); #E9['JnZ  
} %'e(3;YI  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 +&OqJAu  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 2?QJh2  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 B$l`9!,  
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。 ?^~"x.<nr  
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。 &r%*_pX  
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? 8(>.^667  
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: d 4]%Wdvf  
$]kg_l)  
template < class Action > ` l2q G#  
class picker : public Action ~7pjk  
  { u4@e=vW I  
public : * Xoscc  
picker( const Action & act) : Action(act) {} A+I&.\QAR  
  // all the operator overloaded +5[oY,^cO  
} ; #OWs3$9  
G%!\ p:w  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 b`W*vduf  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: IY6_JGe_w  
-j_I_  
template < typename Right > :(>9u.>l?5  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const -l H>8+  
  { | ",[C3Jg  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); >&QH{!(  
} Rt^<xXX$  
p{q!jm~Nq  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 4q13xX  
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。 c1kxKxE  
W@,p9=425  
template < typename T >   struct picker_maker KC:4  
  {  YX`=M  
typedef picker < constant_t < T >   > result; *Ca)RgM  
} ; JA(fam~{  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > RX5.bVp eE  
  { UZP6x2:=  
typedef picker < T > result; _i[)$EgFm  
} ; 2BDan^:-Av  
Wi[m`#  
下面总的结构就有了: P4j8`}&/  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 _sR9   
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 mO)PJd2ZD  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 &3Z. #*  
至此链式操作完美实现。 fu<2t$Cn>  
12sD|j  
Hpi%9SAM  
七. 问题3 vX0"S  
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。 Zknewv*sS4  
,LW+7yD  
template < typename T1, typename T2 > zLQ#GF  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C`n9/[,#  
  { HNy/ -  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); wB>S\~i  
} ,.jHV  
y168K[p  
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: w,Zx5bBg%  
/3Nb  
template < typename T1, typename T2 > a-5HIY5  
struct result_2 %gu$_S  
  { %,,`N I{  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 'DzBp  
} ; LR3`=Z9  
n<?SZ^X{,/  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? R+E_#lP_$  
这个差事就留给了holder自己。 ~J1;tZS  
    qsihQ d  
5, -pBep<  
template < int Order > LiZdRr  
class holder; `M?v!]o  
template <> W""*hJ  
class holder < 1 > N&fW9s}  
  { f4'El2>-86  
public : goDV2 alC^  
template < typename T > Dc.n-ipv$  
  struct result_1 "mPSA Z  
  { w dGpt_  
  typedef T & result; LBmM{Gu  
} ; cX %:  
template < typename T1, typename T2 > (@)2PO /  
  struct result_2 q]"2hLq  
  { F1gt3 ae  
  typedef T1 & result; <rX \LwR  
} ; =6cyE  
template < typename T > -(\1r2 Y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const K`Bq(z?/  
  { nTys4 R  
  return (T & )r; 3s`V)aXP  
} =Kc|C~g  
template < typename T1, typename T2 > )o#6-K+b  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const /a[V!<"R  
  { @up&q  
  return (T1 & )r1; 7 9Qc`3a  
} ;OOj[%.  
} ; +`;+RDKY*  
0A#*4ap  
template <> & u$(NbK  
class holder < 2 > vG]GQ#  
  { x37/cu  
public : s0cs'Rg  
template < typename T > nJFk4v4:2  
  struct result_1 .E+OmJwD  
  { "jL1. 9%"  
  typedef T & result; u64 @"P  
} ; #^|| ]g/N  
template < typename T1, typename T2 > (n=9c%w  
  struct result_2 !1a}| !Zn  
  { -$+,]t^GV  
  typedef T2 & result; j4;Du>obQ  
} ; i@P 9EU  
template < typename T > 4|[<e-W  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const TC qkm^xv  
  { NWEhAj<w  
  return (T & )r; UT3bd,,  
} \un sh^M  
template < typename T1, typename T2 > UTZ776`S&X  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const `6&`wKz  
  { ~Fy`>*  
  return (T2 & )r2; P}HC(S1  
} <57g{e0I  
} ; vqq6B/r@Fu  
Y [W6Sc  
\UQ9MX _  
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> >。 ;\N79)Gk  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: /"=29sWB  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Bk,2WtVX  
r"R(}`<,  
return l(i, j) = r(i, j); ]>5T}h  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 9%sFJ  
d9O:,DKf  
  return ( int & )i; cZqfz  
  return ( int & )j; *kP;{Cb`  
最后执行i = j; 8tU>DJ}0  
可见,参数被正确的选择了。 mge#YV::  
HmvsYP66  
hM?`x(P  
i8K_vo2Z)  
'|Qd0,Z  
八. 中期总结 rfYP*QQY  
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: /vHYM S  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 hjkLVL  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 dUIqDl  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 8qn 9|  
OY:u',T  
>-b&v$  
* -0>3  
jh[ #p?:  
`|nH1sHFq  
九. 简化 `%e|$pK  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ;AKwx|I$g  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Hb+X}7c$  
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: E Zi&]  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 69>/@<   
  +-*/&|^等 Oukd_Ryf   
2. 返回引用。 1Pm4.C)  
  =,各种复合赋值等 jgG$'|s}  
3. 返回固定类型。 8) HBh7/  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) c&E]E(  
4. 原样返回。 2`EVdl7B]  
  operator, i0>]CJG  
5. 返回解引用的类型。 !$_~x 8K1-  
  operator*(单目) >z(wf>2J  
6. 返回地址。 'r\ 4}Ik  
  operator&(单目) %,0%NjK  
7. 下表访问返回类型。 OVZP x%a  
  operator[] K*1.'9/  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 6ZcXS  
  operator<<和operator>> oe9lF*$/  
&:<, c12  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 1RLym9JN  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: `{[RjM`  
UbO4%YHt  
template < typename Left > 5Tedo~v  
struct value_return =_l)gx+Y+y  
  { ++b$E&lYU  
template < typename T > |#k@U6`SG  
  struct result_1 }Al YNEY  
  { onwjn+"&  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; l-<`m#/v  
} ; Sm)u9  
V7EQ4Om:It  
template < typename T1, typename T2 > HJIC<U  
  struct result_2 h$`#YNd'  
  { nBkh:5E5%  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; O#)jr-vXdV  
} ; 49AW6H.JT  
} ; ^XG*z?Tt  
`<U5z$^QTw  
?F_)-  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait H]&gW/=  
b5<okICD  
下面我们来剥离functor中的operator() 22&;jpL'?  
首先operator里面的代码全是下面的形式: lj4o#^lC  
.1#kD M  
return l(t) op r(t) l(!/Q|Q|  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) E"6X|I n  
return op l(t) :Wc_Utt  
return op l(t1, t2) Qs%B'9")  
return l(t) op :QPf~\w?  
return l(t1, t2) op .XS9,/S  
return l(t)[r(t)] MLr-, "gs  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ,$N#Us(Wa  
`XJm=/f  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: "j^MB)YD  
单目: return f(l(t), r(t)); dEp7{jY1O  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 2%]Z Kd  
双目: return f(l(t)); ^nNitF  
return f(l(t1, t2)); T]9m:z X9s  
下面就是f的实现,以operator/为例 ((bTwx  
O$D?A2eI  
struct meta_divide ;SY\U7B\  
  { K\u_Ji]k  
template < typename T1, typename T2 > y t5H oy  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) -DjJ",h( $  
  { mV)+qXC  
  return t1 / t2; pr&=n;_ n  
} ]Y`Ib0$  
} ; ]JXKZV8$0  
[M%._u,  
这个工作可以让宏来做: 69OF_/23  
ac8P\2{"  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ A6 !F@Ic[  
template < typename T1, typename T2 > \ A&"%os  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ^x m$EY*Y,  
以后可以直接用 YlF%UPp  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) %\Wf^6Y^  
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 -oP'4QVb  
(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。。。) \+ 0k+B4a  
=5x&8i  
Lja7   
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 !RH.|}  
/.1. MssQM  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > yK%ebq]  
class unary_op : public Rettype @7 <uMasfp  
  { (Un_!)  
    Left l; ,r8Tbk]m  
public : F(,UA+$A  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Iz@)!3h  
;j%BK(5  
template < typename T > e<cM[6H'D  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const VIJ<``9[  
      { [yS#O\$'e  
      return FuncType::execute(l(t)); /.z;\=;[n!  
    } i'#Gy,R  
4 %W:  
    template < typename T1, typename T2 > \tN-(=T  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E3aDDFDH  
      { 7.g [SBUOG  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); t2BL( yB  
    } jE\Sm2G9  
} ; om h{0jA0  
`bjizS'^  
0#cy=*E  
同样还可以申明一个binary_op ,yd=e}lQx  
_zWfI.o  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > T0zn,ej  
class binary_op : public Rettype De&6 9  
  { .iD*>M:W  
    Left l; !\Xm!I8  
Right r; Tr0B[QF  
public : 2L?!tBw?1  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} $~;D9  
Bi,;lR5  
template < typename T > GH1"xR4!  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [`RX*OH2  
      { \QE)m<GUe  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ^= 0m-/  
    } ]X Z-o>+ ,  
`;l.MZL!  
    template < typename T1, typename T2 > .iX# A<E}  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?>"Yr,b?  
      { #~O b)q|  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 0tg8~H3yy  
    } kn"(mJe$  
} ; xg_D f,  
6 GP p>X  
:>Rv!x`  
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 <Z}SKR"U%  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 XxIHoX&  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 3jB$2:#  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 YuZ"s55zU{  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! N- H^lqD  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 l 'DsZ9y@2  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 @f]{>OS  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) A+J*e  
下面是修改过的unary_op _BdE< !r  
kHw_ S-  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > r$Co0!.  
class unary_op n_ lo`  
  { QTX8 L  
Left l; w@JKl5  
  8{`?= &%6  
public : 1$qh`<\  
,1OyN]f3  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} c:Wze*vI ;  
GaX[C<Wt  
template < typename T > g<{xC_J  
  struct result_1 )q7UxzE+  
  { m<FOu<y  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 8#!i[UF dj  
} ; 5%sE] Y#  
2MZCw^s>  
template < typename T1, typename T2 > Vq;dJ%sY  
  struct result_2 4vBL6!z:Z  
  { ~ .;<  Bj  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ;JZS^Wa  
} ; y E[#ze  
r'QnX;99T  
template < typename T1, typename T2 > 7$h#OV*@,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r{l(O,|e  
  { 3gd&i  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); oy<WsbnS  
} 8JmFi  
rV08ad  
template < typename T > M%jPH  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Y"A/^]  
  { UfS%71l.$  
  return OpClass::execute(lt(t)); p+)YTzzc  
} ~3uP6\F  
V<k8N^  
} ; C8z{XSo  
da)NK!  
-B86U6^s  
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 ^%O]P`$  
好啦,现在才真正完美了。 Kq i4hK  
现在在picker里面就可以这么添加了: Y>'|oygHA  
cM&{+el  
template < typename Right > E[Cb|E  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const yX~v-N!X  
  { pAT7)Ch  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); g<~Cpd  
} bV,}Pp+/"!  
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。 V+O"j^Z_J  
lRXK\xIP ,  
zc[Si bT  
LD!Q8"  
GvBHd%Ot  
十. bind #8)*1?  
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。 ;Iq/l%vX  
先来分析一下一段例子 l+V>]?j  
~6p[El#tS  
J H7<  
int foo( int x, int y) { return x - y;} &RfC"lc  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ocs+d\  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 1dK*y'rx  
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。 -Z's@'*  
我们来写个简单的。 VNY%R,6  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: D*lKn62  
对于函数对象类的版本: K5lmVF\$P  
jYKor7KTqT  
template < typename Func > Cg(Y&Gxf.  
struct functor_trait X 7rMeu  
  { >p"c>V& 8  
typedef typename Func::result_type result_type; U*) 8G  
} ; -,U3fts  
对于无参数函数的版本: aTt 12Sc  
'*3h!lW1.  
template < typename Ret > o_~eg8  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ?nL.w  
  { d@qsdYu-*  
typedef Ret result_type; *6VF $/rP  
} ; fZoHf\B]{  
对于单参数函数的版本: Oeok ;:  
`^)jLuyu  
template < typename Ret, typename V1 > ' ET~  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > xoN3  
  { i*Z" Me  
typedef Ret result_type; -PfX0y9n  
} ; mGK|ihYu  
对于双参数函数的版本: c I4K+  
w 47tgPPk  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > `G}TG(  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > (=om,g}  
  { _WRFsDZ'  
typedef Ret result_type; B\XKw'   
} ; sc}~8T  
等等。。。 Sn|BlXrey  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy X<I+&Zi  
Y/*mUS[oa  
template < typename Func > =o$sxb E(  
struct func_return y]f"@9G#  
  { 2I,^YWR  
template < typename T > .?loO3 m  
  struct result_1 B&n<M]7  
  { ]jo1{IcI  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 0E3[N:s  
} ; 0"pAN[=K@  
!]=d-RGNe  
template < typename T1, typename T2 > sG92XJ  
  struct result_2 md"!33 @  
  { c"B{/;A  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; G6$kv2(k`@  
} ; ;5659!;  
} ; .N ,3 od@  
AT2nVakL  
75XJL;W #  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 kH G"XTL  
Q$zO83  
template < typename Func, typename aPicker > &B6Ep6QS  
class binder_1 (pv+c,  
  { 6G[4rD&  
Func fn; `)T13Xv  
aPicker pk; KbA?7^zo`  
public : n $$SNWgM  
tp63@L|Q  
template < typename T > 8Dj c c z  
  struct result_1 \1^^\G>H5  
  { K<>oa[B9  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; XovRg,  
} ; YS/Yd[ e  
hoK>~:;  
template < typename T1, typename T2 > .y!<t}  
  struct result_2 W04@!_) <  
  { ahJ`$U4n  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; n>BkTaI  
} ; leTf&W  
'"SEw w  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ,(EO'T[  
r]:(Vk]|F  
template < typename T > UQ?XqgUM  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )u[emv$  
  { A kC1z73<  
  return fn(pk(t)); $4h5rC g0  
} ywGd>@  
template < typename T1, typename T2 > J}v}~Cv  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const gOSJM1Mr3  
  { ME46V6[LX]  
  return fn(pk(t1, t2)); =P't(<  
}  zv0l,-o  
} ; Yc_8r+;(  
k_ & :24Lj  
itBwCIjG  
一目了然不是么? -GhP9; d  
最后实现bind [q?<Qe  
,|y:" s  
WrQDX3  
template < typename Func, typename aPicker > hI]Hp3S  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) B-ngn{Yc   
  { ?XrQ53  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ;oW6 NJ  
} mF*2#]%dx  
0D\#Pq v  
2个以上参数的bind可以同理实现。 }X)&zenz  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ,':fu  
Q=;U@k@>  
十一. phoenix Ql/cN%^j$  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: TC!Yb_H}gN  
U>=Z- T  
for_each(v.begin(), v.end(), FGigbtj`  
( 8i>ZY  
do_ ]O+Ma}dxz:  
[ uki#/GzaO  
  cout << _1 <<   " , " +ga k#M"n\  
] HHDl8lo  
.while_( -- _1), DFZkh^PFd  
cout << var( " \n " ) I`-8Air5f  
) LClNxm2X  
); cv998*|X:  
Ktb\ bw  
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: >`Y.+4 mE  
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 ^Cu\VV  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Aw$x;3y  
那么我们就照着这个思路来实现吧: zi|+HM  
F U_jGwD  
`q}I"iS  
template < typename Cond, typename Actor > zMbN;tu  
class do_while i UCXAWP  
  { D!{Y$;  
Cond cd; "& ])lz[u  
Actor act; CR8/Ke  
public : 1"zDin!A  
template < typename T > _4"mAPt  
  struct result_1 }Lc-7[/  
  { nzd2zY>V  
  typedef int result_type; Wk~W Ozr}^  
} ; 0h#l JS*  
_ky,;9G]  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 5]KW^sL  
|^:cG4e  
template < typename T > LLk(l#K*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <sWprR  
  { h1B? 8pD  
  do qaiNz S@q  
    { &+Z,hs9%  
  act(t); !\zWF  
  } *w^C"^*  
  while (cd(t)); *7CV^mDm  
  return   0 ; K&vF0*gN3  
} <;vbsksZeH  
} ; JJP08 oP  
]RPs|R?  
Dd'm U  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). XC4X-j3  
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。 `IP/d  
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。 $+P>~X)  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 M2 ,YsHt  
下面就是产生这个functor的类: [$qyF|/K`n  
v25R_""~  
4" Cb/y3  
template < typename Actor > +MR.>"  
class do_while_actor 2)G %)'  
  { Sh/T,  
Actor act; cc,^6[OH@  
public : FG6h,7+  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} PPb7%2r  
(KFCs^x7wG  
template < typename Cond > ?3nR  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 6g|*`x{  
} ; d ^^bke$~  
K~c=M",mW  
$w)!3c4  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 E)TN,@%  
最后,是那个do_ wG~`[>y (  
J3e96t~u  
5]NqRI^0  
class do_while_invoker tX5"UQA  
  { g l^<Q  
public : gW^VVbB'L  
template < typename Actor > Yk)."r&?  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const k_sg ?(-!o  
  { ZvNJ^Xz  
  return do_while_actor < Actor > (act); /35R u}c  
} 4i6q{BeHn  
} do_; G}:w@}h/  
p~SClaR3H  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? wfNk=)^$  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 RX>xB  
最后来说说怎么处理break和continue 4A8;tU$&  
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。 G'oG< /A  
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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