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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 0Y]0!}  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 $ \*` }Y  
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, N 4K8 u'f^  
^+SkCO  
IkzTJ%>  
OquAql:   
  class filler 3K@@D B6  
  { O9(r{Vu7u  
public : `Y40w#?uW  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 0)m8)!gj  
} ; zciCcrJ  
.bD_R7Bi6  
-S%x wJKM  
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: +fKtG]$  
)R_E|@"  
q EUT90  
._z 'g_c(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); P%Ay3cR+E  
i77GE  
Q>qFM9Z  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ~Cc.cce5  
% p?b rc  
QIB>rQCceo  
IgL_5A  
二. 战前分析 xKOq[d/8  
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。 7:NmCpgL!  
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 RQW6N??C  
5~XN>>hp  
W2-=U@  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); gLE7Edcp6V  
  /* --------------------------------------------- */  \4ghYQ:  
vector < int *> vp( 10 ); *pzq.#  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); wyxGe<1  
/* --------------------------------------------- */ :`vP}I ^  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2);  6qo^2  
/* --------------------------------------------- */ ~9Cz6yF  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); uk`8X`'  
  /* --------------------------------------------- */ I/x iT  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); iF+RnWX\  
/* --------------------------------------------- */ jY!ZkQsVe  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); "()sb?&  
}i!pL(8;  
S06Hs~>Y  
P5QQpY{<I  
看了之后,我们可以思考一些问题: ']o od!  
1._1, _2是什么? /"qcl7F  
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。 t>UkE9=3\  
2._1 = 1是在做什么? tGc ya0RL  
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。 ! o, 5h|\  
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。 Zszs1{t  
(y4#.vZh:  
2_QN&o ~h  
三. 动工 d6 _C"r  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Bz2'=~J  
%1McD{  
w8~K/>!f  
j%Y\A~DV  
template < typename T > BRG|Asg(  
class assignment s]B"qF A  
  { *j)M]  
T value; $<)Yyi>6E  
public : &[|VZ[  
assignment( const T & v) : value(v) {} mjnUs-`W|  
template < typename T2 > HO|-@yOF^  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Y\/gU8w/  
} ; |E/L.gdP7  
}ZZ5].-a<D  
(d2@Mz  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 "u' )g&   
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment \Mx JH[  
@fn6<3  
&$fbP5uAZ  
= Rc"^oS  
  class holder `kBnSio~  
  { Ln#a<Rx.E7  
public : >N`6;gn*l  
template < typename T > _94s(~g:  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const IvBGpT"(I  
  { msTB'0  
  return assignment < T > (t); Vj^dD9:  
} {gy+3  
} ; q{4|Kpx@  
(hZ:X)E>  
+`| *s3M  
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: :9d\Uj,  
"4}wnu6/  
  static holder _1; E%k7wM {  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 U :9=3A2$x  
?p8Qx\%*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); /-*hjX$n  
而不用手动写一个函数对象。 \MYU<6{u  
DR+,Y2!_GT  
]YD(`42x  
r)l`  
四. 问题分析 9fVj 8G  
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。 ?AsDk~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。 w^VSj%XH!  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 pz}mF D&[  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 #+sF`qR,  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 $-pbw@7  
m3 IP7h'  
五. 问题1:一致性 !QC<n/  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 0o/B{|rv  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 j]> uZalr  
d?Y-;-|8Qh  
struct holder B%b_/F]e  
  { LdTIR]  
  // ,?b78_,2  
  template < typename T > V,4.$<e  
T &   operator ()( const T & r) const N=ifIVc  
  { j=3-Qk`"/|  
  return (T & )r; Jh2Wr!5  
} C-#.RI7  
} ; ?eWJa  
^e9aD9  
这样的话assignment也必须相应改动: yz)ESQ~va  
&6"P7X  
template < typename Left, typename Right > (:}<xxl  
class assignment zHFTCL>"  
  { 5RhF+p4  
Left l; Ol cP(  
Right r; ,t~sV@ap  
public : F3 f@9@b   
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} p?Sl}A@`  
template < typename T2 > T Oy7?;|=  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 8W{~wg`  
} ; dq 8+m(7k  
~/c5 hyTx  
同时,holder的operator=也需要改动: %Dyh:h   
%]jQ48^R  
template < typename T > r{"uv=,`  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const z>:U{!5k  
  { 'O "kt T  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); v>I<|  
} FGVb@=TO>  
9v?V  
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。 X% J%A-k]  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 2v^lD('  
!GNXt4D  
return l(rhs) = r; 1o#vhk/ "+  
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。 zz3 r<?#5  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ?'+8[OHiF^  
FW^.m?}|  
template < typename Tp > n0FYfqH  
class constant_t + U5U.f%  
  { +u#Sl)F  
  const Tp t; D=9}|b/  
public : V_M@g;<o  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} {,v: GMsm  
template < typename T > C9Wojo.  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 44Qk;8*  
  { ? Q:PPqQ  
  return t; "yri[X  
} 2fBYT4*P;  
} ; s"rg_FoL  
.\4l'THn,0  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 K{FhT9R'  
下面就可以修改holder的operator=了 Y UZKle  
Qdm(q:w  
template < typename T > lVT&+r~r  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const [D9:A  
  { "i''Ui\H  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 2lJZw@  
} y*|L:!   
x~(y "^ph  
同时也要修改assignment的operator() '_E c_F  
^6&_| f  
template < typename T2 > _=T]PSauI  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } + o{*r#  
现在代码看起来就很一致了。 M\jB)@)  
%(NN *o9"q  
六. 问题2:链式操作 dk4D+*R  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 5%qH 7[dx  
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。 eEie?#Z/6  
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。 ;r=?BbND?  
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。 f~v"zT  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct b\M b*o  
3 9yz~  
template < typename T > VK$zq5D  
struct result_1 777rE[\@b  
  { EFv4=OWB  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; :'ihE\j  
} ;  L,%Z9  
f:FpyCo=9  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: :4]J2U\@  
"<T ~jk"u  
template < typename T > mCG;[4gM  
struct   ref tKX}Ok:V%  
  { )?9\$^I  
typedef T & reference; z^9E;  
} ; VX&WlG`wa  
template < typename T > U~hCn+0  
struct   ref < T &> pNSst_!>  
  { L3g9b53\  
typedef T & reference; V:QdQ;c  
} ; ?AT(S  
A_]D~HH  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: y* rY~U#3  
TL]bY'%  
template < typename T > `_ 0)kdu  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const YjL t&D:IZ  
  { W`5a:"Vg  
  return l(t) = r(t); oB3q AP  
} m"q/,}DR  
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。 }eI`Qg  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 CCn/ udp@  
e-jw^   
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 " C&x ,Ic  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: IF^[^^v+H  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 xLZMpP5c  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 @,GjeF]!  
最后的布局是: .2/,XwIr  
                Add QWQ!Ak  
              /   \ WySNL#>a  
            Divide   5 4xpj<  
            /   \ h9U+ %=^O  
          _1     3 ,Z?m`cx  
似乎一切都解决了?不。 #[Z<=i~C  
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。 (A2U~j?Ry}  
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。 -#daBx ?  
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: {dDq*sLf  
22PGWSQ  
template < typename Right > wJ/ ~q)  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const G IK u  
Right & rt) const h^`{ .TlN  
  { s5nB(L*Pjp  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 8KZ$ F>T]>  
} NuI T{3S  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释  w}"!l G  
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。 |E? ,xWN  
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。 0}6QO  
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。 J/L)3y   
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 n  
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? <Ak:8&$O  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 8b{U tT  
f8R+7Ykx  
template < class Action > sN;(/O  
class picker : public Action FzA{U O  
  { bd.j,4^  
public :  Ls lM$  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 3g^IXm:K$  
  // all the operator overloaded }WA<=9e  
} ; 9x4wk*z  
&^AzIfX}Gw  
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*32D8t`u  
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: Ia=&.,xub  
RFhU#  
template < typename Right > gYRqqV  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const MPqY?KF  
  { m9%yR"g9  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);  {`tHJ|8  
} 4$ ..r4@  
w4NZt|>5j;  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > pb~Ps#"Zg  
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。 PkjT&e)  
-6(h@F%E  
template < typename T >   struct picker_maker #)Ep(2  
  { PpW A f\  
typedef picker < constant_t < T >   > result; RA! x  
} ; nR(#F9  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > mi*:S%;h  
  { XSD"/_xD  
typedef picker < T > result; Fp wlV}:  
} ; ZCj>MA  
 =7*oC  
下面总的结构就有了: Dm&lSWW`/  
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。 X*_ SHt  
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。 e|S+G6 :O2  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 jn0t-":  
至此链式操作完美实现。 |G[{{qZM5  
niXHK$@5  
}]uB? +c  
七. 问题3 7Ntjx(b$"h  
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。  s$K@X `  
z?8zFP  
template < typename T1, typename T2 > 'SsPx&)l  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P9 W<gIO  
  { S~]8K8"sT  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); -HO6K) ur  
} L%TxP6z4A  
kxcgOjrmI  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: E!:.G+SEl  
x& mz-  
template < typename T1, typename T2 >  "Nk`RsW  
struct result_2 x0}<n99qE  
  { |:!E HFr  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Fcu Eeca  
} ; WiPM <'  
}Z~pfm_S  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? !~6'@UYo  
这个差事就留给了holder自己。 z:0-aDe M  
    K * xM[vO  
m0dFA<5-  
template < int Order > gt].rwo"  
class holder; 7vB9K_wCI  
template <> ctnAVm  
class holder < 1 > (:tTx>V#  
  { I^rZgp<'i  
public : 6)tB{:h&~0  
template < typename T > S jC)6mo  
  struct result_1 yHa:?u6  
  { FCS5@l,'<  
  typedef T & result; eH"qI2A  
} ; 5$ (b3]  
template < typename T1, typename T2 > ?yK%]1O  
  struct result_2 p,_6jdz  
  { RPa?Nv?e  
  typedef T1 & result; Z&?+&q r^  
} ; TWl(\<&+)  
template < typename T > ]%vGC^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const .j'@K+<45  
  { #dxJ#  
  return (T & )r; !W+p<F1i  
} 6KBzlj0T+  
template < typename T1, typename T2 > Q6s5#7h'"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Kt/+PS  
  { iA1;k*) q  
  return (T1 & )r1; S'v V"  
} y \mutm  
} ; a:(: :m  
%_%f# S  
template <> KoxGxHz^Y3  
class holder < 2 > { ="Su{i}}  
  { Ppi-skT  
public : 2l\D~ y  
template < typename T > 7g4M/?H}K  
  struct result_1 rU2YMghE  
  { R &1mo  
  typedef T & result; [~Z'xY y  
} ; $Hl+iF4j<  
template < typename T1, typename T2 > v"G%5pq*\  
  struct result_2 ? bUpK  
  { ]%WD} 4e  
  typedef T2 & result; ]ft~OqLg!  
} ; >yPFL'  
template < typename T > =2vMw]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const /eU1(oo&`5  
  { =0!\F~  
  return (T & )r; X+'^ Sp  
} jx5[bUp4u  
template < typename T1, typename T2 > lN][xnP  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const +*r**(-Dm  
  { JYVxdvq1  
  return (T2 & )r2; {{4p{  
} 1b %T_a  
} ; {YO%JTQ  
a@V/sh  
8f6;y1!;  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 R|Q_W X  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: GWA!Ab'<U  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: mv9E{m  
6Mf3)o2  
return l(i, j) = r(i, j); fa*H cz  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Ndug9j\2  
}?Yr>ZRi  
  return ( int & )i; F`ZIc7(.{  
  return ( int & )j; zvK5Zxl  
最后执行i = j; 8KL_PwRX_f  
可见,参数被正确的选择了。 +{=_|3(  
n.)[MC}  
Fv7%TK{oe  
44fq1<.K  
_:fO)gs|1  
八. 中期总结 D-b2E6 o6  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: gw&#X~em  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 r PRuSk-f  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 h^ecn-PC  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor E;GR;i{t  
w?$u!X  
8t*%q+Z  
VM V]TPks>  
mB|mt+  
M_e$l`"G  
九. 简化 *|gs-<[#X  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 u6S0t?Udap  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 4htSwK+  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ==jw3_W  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 &8_#hne_  
  +-*/&|^等 _{Q?VQvZ  
2. 返回引用。 mJDKxgGK  
  =,各种复合赋值等 ~=AKX(Q  
3. 返回固定类型。 S'-`\%@7  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) QSs$   
4. 原样返回。 eE.5zXU3R  
  operator, KZ<RDXVT  
5. 返回解引用的类型。 )T};Q:  
  operator*(单目) cLyuCaH>c  
6. 返回地址。 ]htZ!; 8J  
  operator&(单目) >%p m "+h{  
7. 下表访问返回类型。 5c}9  
  operator[]  \#+2;L  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 >*t>U8  
  operator<<和operator>> <K=B(-~  
/@nRL  
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。 c%LB|(@j{  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: g<T`F  
4{pemqS*  
template < typename Left > yL3<X w|  
struct value_return wq_oh*"  
  { Y1E>T-Ma  
template < typename T > q[|`&6B  
  struct result_1 3Llj_lf  
  { < 8 Y<w|Hh  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 2bn@:71`  
} ; ">vYEkZ3  
k@";i4}A  
template < typename T1, typename T2 > Rn~Xu)@e  
  struct result_2 ME10dr  
  { yDkDtO`K  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 61rh\<bn  
} ; *"QE1Fum'  
} ; >5@vY?QXO  
})0 7u  
PSQ:'  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait `jQ}^wEgu  
&<P^Tvqq&  
下面我们来剥离functor中的operator() v yLAs;  
首先operator里面的代码全是下面的形式: v.2Vg  
`Ig2f$}  
return l(t) op r(t) ~q T1<k  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) yDyeP{  
return op l(t) lQ<n dt~  
return op l(t1, t2) zI:5I@ X  
return l(t) op d,rEEc Y  
return l(t1, t2) op *JC{G^|Y  
return l(t)[r(t)] C.B}Py+   
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] WKIiJ{@L  
.SV3<)  
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: 6L> "m0  
单目: return f(l(t), r(t)); 7@cvy? v{  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); \y )4`A  
双目: return f(l(t)); PLD'Q,R  
return f(l(t1, t2)); b}L,kT  
下面就是f的实现,以operator/为例 %FWfiFV|<  
(F '  
struct meta_divide 8~Hs3\Hp  
  { )>M@hIV5>  
template < typename T1, typename T2 > '-]BSU  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) (DMnwqr  
  { %V1T !<  
  return t1 / t2; (:Hbtr I  
} y3[)zv  
} ; x(zZqOed  
pL/.JzB  
这个工作可以让宏来做: {ZM2WFpE  
zu*G4?]~h  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ e, 0I~:  
template < typename T1, typename T2 > \ 6N+)LF}P b  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; F4<2.V)#-  
以后可以直接用 G1^!ej  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) %PdYv _5  
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 MVv^KezD  
(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。。。) M@X#[w:  
$z,DcO.vz  
JR<-'  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 .d!*<`S|  
n9/0W%X>  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > HWfX>Vf>}k  
class unary_op : public Rettype =egi?Ne  
  { k\<Ln w  
    Left l; N b[o6AX  
public : 0\ w[_H  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} *#^1rKGWK  
qq_,"~  
template < typename T > ^`MDP`M;  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~d `4W<1a  
      { ;GT)sI   
      return FuncType::execute(l(t)); U@5Z9/n{  
    } UYrzsUjg&  
yi;t  
    template < typename T1, typename T2 > &FF. Ddt{  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const PQ"%Z.F"  
      { D=sc41]  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); j"u)/A8*  
    } M>gZVB,eP>  
} ; T<?BIQz(}  
+* {5ORq=  
~%:p_td  
同样还可以申明一个binary_op F-,{+B66  
@CI6$  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > (#iM0{  
class binary_op : public Rettype \\Tp40m+  
  { *`.{K12T  
    Left l; tRBK1h  
Right r; p}7&x[fTLk  
public : I8]NY !'cW  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} PM>XT  
AHD%6 \$  
template < typename T > hBE>ea  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const []!r|R3  
      { YY~=h5$  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); `#8R+c=$  
    } OT3;qT*fw  
* .VZ(wX  
    template < typename T1, typename T2 > 1+}Ud.v3VW  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V>92/w.fe  
      { <1.mm_pw  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); -%) !XB  
    } ;O|63  
} ; 2B dr#qr  
`2+e\%f/0  
|6^ K  
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?' |9FM  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ea>\.D-S  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) B&N&eRAE  
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。 Z`c{LYP,y"  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! v nC&1  
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。。。 -Ep6 .v  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 aW$nNUVD  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) Z x%@wH~  
下面是修改过的unary_op fr2w k}/b  
(#M$t!'%  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > JW'acD  
class unary_op hP<qKVy  
  { Q 9<_:3  
Left l; >D62l*VC)  
  1tz .e\  
public : f.^w/ GJO/  
ScoHtX3  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} oz@6%3+  
7!nAWlQ&-E  
template < typename T > Hvo27THLo  
  struct result_1 Y{tuaBzD  
  { ++"PPbOe&D  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; K({,]<l5  
} ; $Xc<K_Z  
ITlkw~'G  
template < typename T1, typename T2 > YH9] T,  
  struct result_2 }8#Czo jt  
  { S6tH!Z=(g  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; In M'zAhb  
} ; (C@@e'e  
3y,?>-  
template < typename T1, typename T2 > 7'uc;5:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !I_4GE,  
  { @{lnfOESl  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); _/ZY&5N  
} 5V bNWrw  
i%8 sy  
template < typename T > @ RBwT  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :%MWbnVSC,  
  { hz<J8'U  
  return OpClass::execute(lt(t)); K*FAngIB  
} N@0scfO6<  
\"Iy <zG  
} ; Dx'e+Bm  
dxWw%_Q  
= g}yA=.  
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 J[wXG6M  
好啦,现在才真正完美了。 NLY5L7  
现在在picker里面就可以这么添加了: K_n%`5  
&_j4q  
template < typename Right > 3k^jR1  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const m5{SPa,y  
  { !F)oX7"  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ;D:T ^4  
} EdpR| z  
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。 1PSb72h<  
>.\E'e5^C  
PM7/fv*,  
9To6Rc;  
"QS7?=>*F  
十. bind *Fws]y2t~  
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。 `0:@`)&g1  
先来分析一下一段例子 9lV'3UG-?  
4PQWdPv;  
7!%"8Rl-  
int foo( int x, int y) { return x - y;} f lB2gr^  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 .SN]hLV5  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 T 1=M6iJ  
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。 X2v'9 x  
我们来写个简单的。 z?,5v`,t2  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: <b I,y_<K  
对于函数对象类的版本: ? Q}{&J  
VIzZmd  
template < typename Func > >qA&;M  
struct functor_trait SZvsJ)  
  { [_n|n"M  
typedef typename Func::result_type result_type; G2D<LRWt4  
} ; $ cSZX#\  
对于无参数函数的版本: n4johV.#  
?f..N,s  
template < typename Ret > Kq$1lPI  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 7ZZt|bl  
  { {wI0 =U  
typedef Ret result_type; -S @:  
} ; =P{RHhWy;  
对于单参数函数的版本: 's<}@-]  
e{&gF1" [  
template < typename Ret, typename V1 > 3yN1cd"#?  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > r$5!KO  
  { 51x,[y+Xe  
typedef Ret result_type; :cTi$n  
} ; qv\yQ&pj  
对于双参数函数的版本: v*3:8Y,  
wn`budH?c8  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 1CbC|q  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > whCv9)x  
  { v(`$%V.  
typedef Ret result_type; ?9+;[X  
} ; UlrY  
等等。。。 ikQ2x]Sp  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Q*: Ow]  
*F0N'*  
template < typename Func > iQF93:#  
struct func_return 9[M u   
  { jLTs1`I/F  
template < typename T > ?3#X5WT  
  struct result_1 srL,9)O C  
  { YSbN=Rj  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; yFG&Ir  
} ; ? t-2oLE  
bX,Z<BvbF  
template < typename T1, typename T2 > EX_& wep@1  
  struct result_2 Rs wR DLl  
  { <vs.Ucxx  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; F <(Y  
} ; y+a&swd2(U  
} ; YC~+r8ME$j  
F/8y p<_r  
iYnt:C  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 x>cu<,e$d\  
k4v[2y`  
template < typename Func, typename aPicker > ',f[y:v;  
class binder_1 *"@P2F&  
  { L6T_&AiL$  
Func fn; aC*J=_9o #  
aPicker pk; n" sGI  
public : <d4^gAfs*  
*d(Dk*(  
template < typename T > ScEM#9T|  
  struct result_1 Z_%>yqDC  
  { H,'c&  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 2.yzR DfZ  
} ; *h Ur E  
8QU`SoS9  
template < typename T1, typename T2 > EOL03N   
  struct result_2 Jy9&=Qh   
  { 3I]5DW %-  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; vsK>?5{C-  
} ; H X8q+  
ZYG"nmNd  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} "LYob}_z  
VrpY BU  
template < typename T > ; ?!sU  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const OX91b<A  
  { nP.d5%E  
  return fn(pk(t)); 3hkA`YSYt  
} piU4%EO  
template < typename T1, typename T2 > ,M9'S;&^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I/'>Bn+  
  { . @.CQB=E  
  return fn(pk(t1, t2)); 0/c4%+ Ln  
} !|D,cs  
} ;  u!(|y9p  
~34$D],D  
QeGU]WU{  
一目了然不是么? 1z)+P1nH]  
最后实现bind 6(.&y;  
gCmGFQE-f  
V5=Injs *  
template < typename Func, typename aPicker > <R2bz1!h.  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) dpy,;nqzeN  
  { k,2% %m  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 8_>R'u[  
} 5QlJX  
grZN.zTO  
2个以上参数的bind可以同理实现。 )[A}h'J)  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ,W.O*vCA  
Mf?4 `LM  
十一. phoenix -Jb I7Le  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: #p^D([k \  
\o/oM,u  
for_each(v.begin(), v.end(), PWTAy\  
( #N*~Q  
do_ nv|&|6?`oK  
[ o;t{YfK  
  cout << _1 <<   " , " [=Xvp z  
] W_?S^>?l/  
.while_( -- _1), 0'gJSrgNI  
cout << var( " \n " ) )pg?ZM9  
) lm$T`:c  
); wDn5|F}i&  
fNQecDuS  
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: zDX-}t_'q  
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 m$]?Jq  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ZW2U9  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ur;8uv2o  
(u *-(  
$#CkI09  
template < typename Cond, typename Actor > VQ +Xh  
class do_while %.]qkGZe#  
  { +ft?aB@  
Cond cd; =h4XsV)rO  
Actor act; &",pPu q  
public : OfPWqNpO  
template < typename T > %GJ, &b|  
  struct result_1 ?]:3`;h3  
  { ^;L;/I[-  
  typedef int result_type; \MnlRBUM,  
} ; ^27r-0|l^  
?>2k>~xlQ  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} hW(Mf  
m!g f!  
template < typename T > lOql(ZH`w  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Y6+nfh_  
  { hS<+=3 <M  
  do -|g~--@Q  
    { <Dl7|M  
  act(t); t|1?mH9  
  } ri6_u;Ch  
  while (cd(t)); TwY]c<t  
  return   0 ; 4~D?F'o  
} ^[2A< g  
} ;  kf';"  
-r[l{ce  
l9\ *G;  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). t 7+ifSrz  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 b3W@{je  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 0m!+gZ@  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 N\rbnr  
下面就是产生这个functor的类: _8S!w>$)  
P/4]x@{ih  
[*@"[u   
template < typename Actor > 4;x{@Ln  
class do_while_actor :2}zovsdj  
  { o@vo,JU  
Actor act; tv5G']vO\  
public : 6Z0@4_Y@B6  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ml\A)8O]j/  
+ Uq$'2CT  
template < typename Cond > :A>cf}  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ^As^hY^p  
} ; >HXT:0  
$o0o5 ^Z-  
M#UW#+*g!  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 lo Oh }y+  
最后,是那个do_ J;HkR9<C  
eVS6#R]'m  
[?^,,.Dd  
class do_while_invoker 2/3,%5j_  
  { uL`;KD  
public : b|P[\9  
template < typename Actor > hvkLcpE  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const IZ/+ROn  
  {  [td)v,  
  return do_while_actor < Actor > (act); -)PQ&[  
} Hz `aj  
} do_; 1Jjay#  
E)7vuWO O  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 9t9x&.A  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 /^SIJS@^`>  
最后来说说怎么处理break和continue To.CY^M  
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。 CNwIM6t  
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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