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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda <s/<b*T ^  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 W 9Vz[  
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, pSQCT  
n<?SZ^X{,/  
T+WZE  
5BHOHw D{  
  class filler W&e'3gk_  
  { "65||[=8  
public : *:9 >W$0u  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} >H}jR[H'  
} ; Ty3CBR{6  
 .3a:n\tY  
HX3D*2v":  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: ],\sRQbv&  
wKk 3)@il  
hu P^2*c  
>wKu6- ]a  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); eb!s'@  
jQ_dw\ {0  
q*[!>\ Z8  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 19F ;oFp  
RQ^m6)BTo  
PNbcy!\U  
}A1|jY)x  
二. 战前分析 *#lBQBH|.  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 -".kH<SWv  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 mA(nyF  
LAv:+o(m/  
"Su b4F`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); jVad)2D  
  /* --------------------------------------------- */ E+}GxFG-:  
vector < int *> vp( 10 ); ;GE26Ymqly  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); q]"2hLq  
/* --------------------------------------------- */ C}mYt/  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); <rX \LwR  
/* --------------------------------------------- */ =6cyE  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); *$i;o3  
  /* --------------------------------------------- */ HKTeqH_:  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 7q%|4Z-~  
/* --------------------------------------------- */ J}Qs"+x  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); s~=KhP~  
rH$eB/#F  
|*^8~u3J"  
uW}Hvj;0a*  
看了之后,我们可以思考一些问题: M=5d95*-}  
1._1, _2是什么? ]?0{(\  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 Nfv="t9e  
2._1 = 1是在做什么? +65oC x  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 %cH8;5U40  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 |XKOXa3.  
^IX%dzM  
_1>SG2h{fV  
三. 动工 `d7gm;ykp  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: s0cs'Rg  
nJFk4v4:2  
LH=d[3Y  
lSH ZV Fd  
template < typename T > (U|)xA]y!  
class assignment XC|*A$x,  
  {  vv+TKO  
T value; ^Xs%.`Gv/  
public : )|y#OZHR  
assignment( const T & v) : value(v) {} H LjvKE=W  
template < typename T2 > $!!R:Wn/R  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } iv:,fkwG  
} ; tm(v~L%$>]  
JY{X,?s  
7:n?PN(p6a  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 h&lyxYZ+T$  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Q_ctX|.  
:?HSZocf  
%'N$l F"]  
!*&4< _  
  class holder ,-@xq.D  
  { 807al^s x  
public : 0 _Q * E3  
template < typename T > JXH",""bq  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const glv ;C/l  
  { }@d>,1DU  
  return assignment < T > (t); pe|X@o  
} 'gCJ[ce  
} ; l+%Fl=Q2em  
4~!Eje!  
LU%#mY  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: O?CdAnhQc`  
d] U`?A,  
  static holder _1; ~?gzq~~t  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 6`acg'sk>  
o`idg[l.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); (Aorx #z  
而不用手动写一个函数对象。 a$d:_,\ "  
G.E[6G3  
aX|g S\zx  
Y?<)Dg.[  
四. 问题分析 Gb;99mE  
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&O#v9.NE|  
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。 \.o=icOx  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 )1WMlG  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ".gNeY6)x  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 4Rx~s7l  
6Lb{r4^  
五. 问题1:一致性 <PX.l%  
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?| z<!O!wX_aI  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 >Iuzk1'S  
{@3z\wMK$  
struct holder u$C\E<G^  
  { h\(B#SN  
  // 6 Ew@L<v  
  template < typename T > RT,:hH  
T &   operator ()( const T & r) const eH %Ja[  
  { GWhE8EDT  
  return (T & )r; ?=<~^Lk  
} ]% K' fXj$  
} ; D&/I1=\(  
p!_[qs  
这样的话assignment也必须相应改动: \wYc1M@7V  
qe<Hfp/p  
template < typename Left, typename Right > "Ht'{&  
class assignment ioxbf6{  
  { 3A_G=WaED  
Left l; \^jjK,OK  
Right r; ?-f,8Z|h  
public : /,!<Va;~  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Q^L) Vp"  
template < typename T2 > 3f"C!l]Xu  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } O5zE {#  
} ; H(b)aw^(%  
{?Od{d9  
同时,holder的operator=也需要改动: b]T@gJ4H=  
9YD\~v;x  
template < typename T > eeM?]J-  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 8] `Ru5nd  
  { \Wr,<Y  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); }9^@5!qX  
} wjrG7*_Y4v  
M%I@<~wl  
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。 Xw t`(h[u  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 yI&9\fn  
>{wuEPA  
return l(rhs) = r; U6<M/>RG$  
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。 Huc|6~X  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: &kzj?xK=(j  
A (okv  
template < typename Tp > c+g@Z"es  
class constant_t Br!9x {q*  
  { k2r3dO@q  
  const Tp t;  S(  
public : !J3UqS  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} LBat:7aH>  
template < typename T > ~Wei|,w'<  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const /`3 #4=5-  
  { FQk!d$BG  
  return t; ?{6s58Q{  
} kJT+  
} ; i7w(S3a  
H}/05e  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 B2Z_]q$n*  
下面就可以修改holder的operator=了 rOcg+5  
Y]Vq\]m\  
template < typename T > ,$N#Us(Wa  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ?T!)X)A#  
  { ml0*1Dw  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Z.1> kZ  
} 6@V~0DG  
G69GoT  
同时也要修改assignment的operator() XogVpkA  
MjD75hIZ  
template < typename T2 > l$XPIC~H  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 3TS_-l  
现在代码看起来就很一致了。 XKS8K4"  
2' ] KTHm  
六. 问题2:链式操作 /TV= $gB`  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Dvc&RG  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 e2cP *J  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 5)UQWnd5  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ;wHCj$q  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct l1'6cLT`  
e#S0Fk)z  
template < typename T > Z"y=sDO{  
struct result_1 bm# (?  
  { YlF%UPp  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; H,y4`p 0  
} ; tU :EN;H  
\+ 0k+B4a  
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: =5x&8i  
Lja7   
template < typename T > !RH.|}  
struct   ref /.1. MssQM  
  { O9"/ kmB  
typedef T & reference; {A:j[  
} ; [{ ~TcT  
template < typename T > NxA)@9Q  
struct   ref < T &> Hy_;nN+e  
  { 4vWkT8HQ  
typedef T & reference; .i Hn5SGA  
} ; >V$ Gx>I  
] )}]/Qw  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: <hx+wrv  
t0)<$At6J  
template < typename T > [p;E~-S  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const [eUftr9&0  
  { S DLvi!y  
  return l(t) = r(t); B9,^mE#  
} )]htm&q5  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 j)C:$  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 XYr J/!*.  
SF*n1V3hx  
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 3W_PE+:Kr  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 2RM+W2!!  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 j+-P :xvP  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ,Lr<)p  
最后的布局是: .6f%?oo  
                Add S* *oA 6  
              /   \ / JkC+7H4  
            Divide   5 U#&7p)4(  
            /   \ ;j8 )KC  
          _1     3 3?n>yS  
似乎一切都解决了?不。 oXXC@[??}N  
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。 L+}n@B  
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。 Iw<i@=V  
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: tptN6Isuh  
*%/~mSx  
template < typename Right > ^-z=`>SrS"  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const W ~f(::  
Right & rt) const H<EQu|f&x  
  { k%]=!5F  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); GL{57  
} /3B $(  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 uocHa5J  
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。 }a AH  
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。 ig}A9j?]  
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。 \p{5D`HY  
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。 \*f;Xaa  
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? e [_m< e  
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: ?L&|Uw+  
$-}e; VZb  
template < class Action > *^%Q0mU[  
class picker : public Action I/gjenUK  
  {  -!W<DJ*  
public : 9}a_:hAy/  
picker( const Action & act) : Action(act) {} O3DmNq$dz  
  // all the operator overloaded %wcSM~w  
} ; @c9^q> Uv  
`K~AhlJUQ  
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。 xj5;: g#!  
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: ?;/^Ya1;Z  
K*UgX(xu4P  
template < typename Right > #jA[9gWI  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const . 8N.l^0,  
  { FIxFnh3~  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); B(xN Gs  
} >{\7&}gz  
./Q,  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > %NL^WG:  
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。 ; bHV  
_=CZR7:O  
template < typename T >   struct picker_maker !aO` AC=5u  
  { [(1c<b2r  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 9z)5Mdf1j  
} ; w?kJ+lmOQy  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > U!U$x74D5  
  { sBrI}[oyx  
typedef picker < T > result; {ZY+L;eg1  
} ; ZaNQpH.  
U- )i+}Ng  
下面总的结构就有了: J{^RkGF  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 Y%`xDI  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 b[V^86X^  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 C4TE-OM8  
至此链式操作完美实现。 s(X;Eha  
P(F+f `T  
p+)YTzzc  
七. 问题3 3U_2!zF3_  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 a7N!B'y  
C8z{XSo  
template < typename T1, typename T2 > da)NK!  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -B86U6^s  
  { @v}/zS  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); V5*OA??k<  
} \=_{na_  
B&D}F=U  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 6k#Jpmmr  
!%$`Eq)M^7  
template < typename T1, typename T2 > y!!2WHvE  
struct result_2 L:@7tc.  
  { S)D nPjN{  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; pb~pN  
} ; dAy?EO0\7  
KtNY_&xd  
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? )7h$G-fe  
这个差事就留给了holder自己。 rRFhGQq1m  
    6{txm+U  
itC-4^  
template < int Order > )"pF R4  
class holder; uu`G 2[t  
template <> F_CYYGZ  
class holder < 1 > 72'5%*1  
  { pR~U`r5z  
public : iX)%Q  
template < typename T > CHz+814  
  struct result_1 _4g.j  
  { ocs+d\  
  typedef T & result; 1dK*y'rx  
} ; AM!G1^c  
template < typename T1, typename T2 > =Q\r?(Iy  
  struct result_2 rS;Dmm  
  { 7Hs%Cc"  
  typedef T1 & result; EY tQw(!Q  
} ; I'LnI*  
template < typename T > 1')%`~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const '3g[]M@M  
  { "s{5O>  
  return (T & )r; WYr/oRO  
} BqT y~{)+  
template < typename T1, typename T2 > *c2YRbU(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const <~WsD)=$  
  { H- $)3"K  
  return (T1 & )r1; x9JD\vZ  
} >D4# y  
} ; =uS9JU^E  
;n 7/O5M|  
template <> w4gJoxY-`  
class holder < 2 > /HaHH.e  
  { v d[0X;  
public : 4M2j!Sw  
template < typename T > *6 >.!&  
  struct result_1 >G%o,9i  
  { dUhY\v oQ  
  typedef T & result; }9FSO9*&}  
} ; 3U0`,c\ao*  
template < typename T1, typename T2 > [C'JH//q*t  
  struct result_2 ?U2<  
  { 9?SZNL['V  
  typedef T2 & result; U[ 0=L`0e  
} ; va0{>Dc+  
template < typename T > jEZMUqGY!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const y2^Y/)   
  { qHrc9fB  
  return (T & )r; +8RgF   
} p"KFJ  
template < typename T1, typename T2 > T: =lz:}I  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const fSokm4]vg  
  { E S//  
  return (T2 & )r2; !*7 vFl  
} )84~ugs  
} ; l`f/4vy  
N$U$5;r~`  
md"!33 @  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 c"B{/;A  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: G6$kv2(k`@  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ;5659!;  
.N ,3 od@  
return l(i, j) = r(i, j); AT2nVakL  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 75XJL;W #  
kH G"XTL  
  return ( int & )i; d^{RQ   
  return ( int & )j; |Uc_G13Y{D  
最后执行i = j; (pv+c,  
可见,参数被正确的选择了。 6G[4rD&  
*GL/aEI<$  
~T1 XLu  
M`,)wi  
OC BgR4I  
八. 中期总结 "eB$k40-  
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: uM_wjP  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 @`q:IIgW  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 h4 T5+~rw  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Bu#VMk chJ  
wAf\|{Vn  
qVH1}9_  
.\)U@L~  
&m-PC(W+  
E87Ww,z8  
九. 简化 tMf}   
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。 3=aQG'B  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Mygf T[_  
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: jIC_[  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 {>hC~L?6  
  +-*/&|^等 W3MJr&p  
2. 返回引用。 xMTKf+7  
  =,各种复合赋值等 >7jbgHB  
3. 返回固定类型。 r]:(Vk]|F  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) {zQ8)$CQ  
4. 原样返回。 H4:`6 PSL  
  operator, |}=acc/  
5. 返回解引用的类型。 _Xk.p_uh  
  operator*(单目) -?V-*jI  
6. 返回地址。 5C o  
  operator&(单目) F8jd'OR  
7. 下表访问返回类型。 f4 P8Oz  
  operator[] I|gB@|_~  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 &$`P,i 1)  
  operator<<和operator>> F\KjEl0  
2mVD_ s[`  
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。 v0z5j6)-1  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 6-$jkto  
J;.wXS_U8  
template < typename Left > 4|riKo)  
struct value_return 49GkPy#]L=  
  { .F   
template < typename T > "{@A5A  
  struct result_1 9K{%vK  
  { 47+&L   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; JtYP E?  
} ; IzikDc10  
)dbB =OZ  
template < typename T1, typename T2 > a{^m-fSaR"  
  struct result_2 gQWa24  
  { 0D\#Pq v  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; }X)&zenz  
} ; + jc!5i .  
} ;  P5a4ze  
Mo?~_|}  
V58wU:li  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait JTO~9>$ B  
de.&`lPRf  
下面我们来剥离functor中的operator() Dz>^IMsY  
首先operator里面的代码全是下面的形式: )h"<\%LU  
8!O5quEc  
return l(t) op r(t) uwzvbgup?  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) [$0p+1  
return op l(t) ~zCEpU|@N  
return op l(t1, t2) -JMdE_h  
return l(t) op {XR6>]  
return l(t1, t2) op x+ Ttl4  
return l(t)[r(t)] Q sZx) bO  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] #hfXZVD  
\KMToN&2  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: !=;+%C&8y  
单目: return f(l(t), r(t)); @$S+Ne[<  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); be]bZ 1f  
双目: return f(l(t)); & ?h#Z!  
return f(l(t1, t2)); s.bc>E0  
下面就是f的实现,以operator/为例 27 ]':A4_  
TSTl+W  
struct meta_divide ]zj9A]i:a  
  { R "n 5  
template < typename T1, typename T2 > ^U `[(kz=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Ixb=L (V  
  { q)LMm7  
  return t1 / t2; :o0JY= 5  
} ;&< {ey  
} ; "?]{ %-u  
iHeN9 cl  
这个工作可以让宏来做: z:8eEq3w  
3h;{!|-3  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Y2a5bc P  
template < typename T1, typename T2 > \ zKw`Md  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; .a O,8M  
以后可以直接用 u$DHVRrF<  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Wvbf"hq  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 kpJ@M%46  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) UtPLI al  
!}YAdZJ  
%`>nS@1zp  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ?I6fye7  
?k]2*}bz  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > q$I;dOCJ,  
class unary_op : public Rettype q*U*Fu+  
  { K{&mI/ ;  
    Left l; nxUJN1b!N  
public : _-q.Q^  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} pWy=W&0~qf  
YLqGRE`W  
template < typename T > $bW3_rl%X  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L^E[J`  
      { Z,sv9{4r  
      return FuncType::execute(l(t)); $+P>~X)  
    } ?oVx2LdD|  
M2 ,YsHt  
    template < typename T1, typename T2 > %-)H^i~]%  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )2Wi `ZT  
      { AJh w  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 1n=lqn/  
    } &~8oQC-eF  
} ; N >FKy'.gk  
!TAlB kj  
f%SZg!+t  
同样还可以申明一个binary_op [b 6R%  
1pt%Kw*@j  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > _wTOmz%|R  
class binary_op : public Rettype sPr~=,F  
  { C<NLE-  
    Left l; o C<.=2]  
Right r; g<l1zo`_  
public : JSkLEa~<  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} K~c=M",mW  
 O{QA  
template < typename T > d;zai]]  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `P@T$bC  
      { G/b^|;41  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); wG~`[>y (  
    } 3vuivU.3  
"3Uv]F  
    template < typename T1, typename T2 > !Fca~31R'  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M$y+q ^  
      { FG%X~L<d,)  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ?ATOXy  
    } W}m)cn3@  
} ; Lhl]g^SN  
BUWqI dg  
0+?7EL~  
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 OBMTgZHxv  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 kO,zZF&  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) V}J)\VZ2#  
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。 w1hPc!I  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! kw#;w=\>R{  
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。。。 D>HOn^   
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 y+X2Pl  
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) M.x=<:upp  
下面是修改过的unary_op gnFr}L&j  
N/Z2hn/m  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > YUx.BZf7  
class unary_op 419x+3>}  
  { 9`1O"R/  
Left l; $CY~5A`l9  
  @aAW*D~-J  
public : |%J{RA  
-7*ET3NSI/  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} v/](yT  
F<L EQ7T  
template < typename T > brW :C? }  
  struct result_1 d@ i}-;  
  { ?\vh9  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 'm4W}F  
} ; )Hpa}FGT  
Z)! qW?  
template < typename T1, typename T2 > G!"YpYml  
  struct result_2 d*jMZ%@uS  
  { wj,:"ESb4  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; @CTgT-0!  
} ; Yn@lr6s  
:K-~fA%kt?  
template < typename T1, typename T2 >  Q?nN!e T  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U* i{5/$  
  { ;*Ivn@L  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ~tBYIkvWT  
} {l>yi  
B.dH(um  
template < typename T > .ni_p 6!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4(|cG7>9-  
  { ba[1wFmcL  
  return OpClass::execute(lt(t)); qHuZcht  
} +?:7O=Y  
z`!XhU  
} ; %K>,xiD)  
}])oM|fgO  
)\eI;8  
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 %+j8["VEC  
好啦,现在才真正完美了。 LW[9  
现在在picker里面就可以这么添加了: m;'6MHx;  
PK{acen  
template < typename Right > jF0jkj1&/[  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const {)BTR%t  
  { UmKI1l  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); iH/6M  
} d{SG Cr 9d  
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。 Jth[DUH8H  
n@C[@?D  
pimtiQqC  
AyNI$Q6Z  
U^Q:Y}^  
十. bind M-1ngI0H;  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 fz\9 S  
先来分析一下一段例子 t"= E^r  
2nSSF x r  
>33=<~#n  
int foo( int x, int y) { return x - y;} |$vX<. S  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 {[+mpKq  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 vhpNpgz  
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。 ]L9s%]o  
我们来写个简单的。 VHCK2}ps  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ~io szX  
对于函数对象类的版本: 43mP]*=A  
te3}d'9&|  
template < typename Func > y9x w 9l'  
struct functor_trait `8AR_7i  
  { F<qz[,]|-j  
typedef typename Func::result_type result_type; 8n'B6hi  
} ; (Tn- >).AO  
对于无参数函数的版本: do*EKo  
wN;^[F  
template < typename Ret > .}OR  
struct functor_trait < Ret ( * )() > _a6[{_Pc  
  { ~yH?=:>U  
typedef Ret result_type; swM*k;$q{  
} ; q(`/Vo4g(  
对于单参数函数的版本: ^>jwh  
&3bx `C  
template < typename Ret, typename V1 > jN[`L%Qm   
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > <eQj`HL  
  { \Ta"}TF8  
typedef Ret result_type; &Xf^Iu  
} ; 3BtaH#ZY  
对于双参数函数的版本: bn!HUM,  
l|kSsP:GO  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > FFu9&8Y  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ,.kha8v  
  { {]:7bV#JP  
typedef Ret result_type; U)E(`{p]  
} ; >8k _n  
等等。。。 GBRa.;Kk  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy /atW8 `&  
R)QC)U  
template < typename Func > gP0LCK>  
struct func_return S/9DtXQ  
  { ,n3a gkPO>  
template < typename T > 9%B\/&f  
  struct result_1 0:9.;x9_  
  { @GdbTd  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ";3zX k[#  
} ; Qa-K$dm%  
sj HrPs e  
template < typename T1, typename T2 > I'uSp-Sfy  
  struct result_2 mt,OniU=Q  
  { M<kj_.  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; BT}!W`  
} ; 3E!|<q$ z  
} ; 1Cv-  
z([ v%zf  
7f0lQ  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 K`u(/kz/<  
`HZ;NRr  
template < typename Func, typename aPicker > |}(`kW  
class binder_1 FaDjLo2'o  
  { mP0yk|  
Func fn; m^ tFi7c  
aPicker pk; y:~ZLTAv  
public : C|}iCB  
-"=U?>(  
template < typename T > `f*Q$Ulqx  
  struct result_1 #a'Ex=%rM  
  { v(ZYS']d2  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; tjdaaN#,V  
} ; L?WFm n  
gG*X^Uo  
template < typename T1, typename T2 > ZWc]$H?  
  struct result_2 ykV 5  
  { 05b_)&4R  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; A v2 08}Y  
} ; jRJn+  
0n;< ge&~R  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ;"dV"W  
]G5 w6&d  
template < typename T > $a ]_w.@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &jslyQ#  
  { mID"^NOi#  
  return fn(pk(t)); 3?V_BUoON  
} c'%-jG)\  
template < typename T1, typename T2 > SYCEQ5 -  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]:Ns f|C0  
  { Yu)NO\3&  
  return fn(pk(t1, t2)); f !I[>&n  
} psg)*'r  
} ; Fcd3H$Na;  
ST:A<Da"  
Ju96#v+:  
一目了然不是么? ]rWgSID  
最后实现bind 8FKXSqhVM  
zgNc4B  
zNxW'?0Z?  
template < typename Func, typename aPicker > c:<005\Bg  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) WST8SEzJ  
  { Jk7|{W\OA  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); {`LU+  
} Sjv dirr  
1.D,W1s  
2个以上参数的bind可以同理实现。 :N4t49i  
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。 LBM ^9W  
:.Jf0  
十一. phoenix +av@$}  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: W6?pswQ  
v"b+$*  
for_each(v.begin(), v.end(), }1Gv)l7  
( Cd,jDPrw  
do_ *>|gxM8  
[ + +M$#Er&  
  cout << _1 <<   " , " 'ig&$fzb  
] #_6I w`0  
.while_( -- _1), /Z~<CbKKl  
cout << var( " \n " ) wy0tgy(' |  
) 8$6Y{$&C  
); V@zg}C|e  
i BF|&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: %?}33yV  
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 i~I%D%;  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 2NC.Z;  
那么我们就照着这个思路来实现吧: n>ULRgiT:o  
WY?[,_4U  
(.D~0a JU  
template < typename Cond, typename Actor > Si8pzd  
class do_while }uJu>'1[G  
  { *5%d XixN  
Cond cd; =Je[c,&j$?  
Actor act; s5CXwM6cx  
public : p1Jh0o8  
template < typename T > b\yXbyjZ3.  
  struct result_1 B8": 2HrW$  
  { \NgYTZ  
  typedef int result_type; N5Q[nd  
} ; c3 jx+Q  
s/$?^qtyC  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} qh9Z50E9  
8K:y\1  
template < typename T > lAb*fafQy  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2oVSn"  
  { O(fM?4w  
  do 7gf05Z'=  
    { hQYL`Dni  
  act(t); D{GfL ib"U  
  } \MyLc/Gh5  
  while (cd(t)); 11o.c;  
  return   0 ; vdAr|4^qB  
} #|L8tuWW  
} ; +R3k-' >  
39:bzUIF  
?9e_gV{&;  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). O_ `VV*  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 } Yb[   
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ^E;kgED5  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 U#lCj0iUt,  
下面就是产生这个functor的类: A P)L:7w'e  
eD,.~Y#?=  
 _zY# U9  
template < typename Actor > &dqLP9 5  
class do_while_actor C _'%N lJ'  
  { Of*Pw[vD  
Actor act; &S~zNl^m  
public : z* ^_)Z  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} tr<Nm6!  
Hx"ob_^'7  
template < typename Cond > nV"~-On  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; CAfGH!l!  
} ; ((H^2KJn  
t<#TJ>Le  
th  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 O#ai)e_uQk  
最后,是那个do_ ??^5;P{yx  
n&$j0k  
6HT ;#Znn  
class do_while_invoker .YhA@8nc~l  
  { CDsSrKhx  
public : Jl( &!?j  
template < typename Actor > LInz<bc<(  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const YWe{juXSw  
  { &5\iM^  
  return do_while_actor < Actor > (act); dG@%jD)  
} %RTBV9LIXr  
} do_; Lt u'W22  
?9!6%]2D  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ,)0H3t  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 95ZyP!  
最后来说说怎么处理break和continue ni.cTOSx  
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。 9]k @Q_  
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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