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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 8{=|<  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Q=8YAiCu  
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, OX'V  
78{9@\e"0  
<{k`K[)  
ZG 0^O"B0  
  class filler 6}m`_d?  
  { Lu {/"&)  
public : G^tazAEfo  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ?_FL 'G  
} ; V'e%%&g~N  
g5y`XFY  
Wlxmp['Bh  
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: @I-,5F|r  
@!=Ds'MJC  
&ocuZ -5`  
{f\wIZ-K A  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); L {P'mG=4  
p:TE##  
YHO}z}f[!  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Zj!,3{jX^  
p @kRo#~l  
>t.Lc.  
{?`7D:]`^  
二. 战前分析 4~3 n =T*  
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。 *~g*J^R}  
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 1&! i:F#  
(BPO*'  
~CT]&({  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); \?]U*)B.r  
  /* --------------------------------------------- */ )2RRa^=&  
vector < int *> vp( 10 ); cz,QP'g  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); C 2nmSXV  
/* --------------------------------------------- */ {j9TzR  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); sWo}Xq#  
/* --------------------------------------------- */ QK?V^E  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); s2"`j-iQ  
  /* --------------------------------------------- */ b6 %m*~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); >vp4R`  
/* --------------------------------------------- */ LT<2 n.S  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); >#$SaG!  
~9 .=t'  
']TWWwj$  
P4q5#r  
看了之后,我们可以思考一些问题: u+Ix''Fn#%  
1._1, _2是什么? dkz% Y]  
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。 uUg;v/:  
2._1 = 1是在做什么? tu<<pR>  
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。 ( ne[a2%>  
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。 a51e~mg Z`  
!Pw*p*z  
|J,zU6t  
三. 动工 aSvv(iV  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: !Ztqh Xr  
_]OY[&R  
QZ l#^-on  
tO{{ci$-T  
template < typename T > !h4T3sO  
class assignment : c~SH/qS  
  { TL2E|@k1]  
T value; jcJ 4?  
public : sJ|pR=g)!  
assignment( const T & v) : value(v) {} n!4\w>h  
template < typename T2 > yf9"Rc~+  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } z )'9[t  
} ; h40;Q<D  
##6\~!P  
.p! DVQ"a  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 P !i_?M  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ;Y\LsmZ;F  
>^~^#MT  
@w8} ]S  
w2.] 3QAZ  
  class holder $U*eq [  
  { llP V{  
public : KE3`5Y!  
template < typename T > /IWA U)A0  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const YK6LJv}  
  { -}%J3j|R:  
  return assignment < T > (t); J)YlG*  
} FL' }~il  
} ; Jz` jN~  
BDI@h%tJb:  
Q4m> 3I  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 4j=3'Z|  
M5h r0 R{  
  static holder _1; IFTNr2I  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 UON=7}=$&  
= g{I`u  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); `f;w  
而不用手动写一个函数对象。 $_"u2"p  
t`z"=S  
0~fjY^(  
4C=W~6~  
四. 问题分析 6^gp /{  
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。 #"4ioTL2  
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。 FB[b]+t`D{  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 LG&BWs!  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 rJ Jx8)M  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Cjf[]aNJe`  
9VxM1-8Gs  
五. 问题1:一致性 RqTO3Kf  
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?| 8TFQ%jv  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 wnokP  
Ei_ ~ K';  
struct holder Qb^G1#r@C  
  { $Aw@xC^!  
  // D`JBK?~  
  template < typename T > K5qCPt`'  
T &   operator ()( const T & r) const JJd qdX;  
  { }n==^2  
  return (T & )r; wtek5C^  
} XLn9NBT4K  
} ; ==[=Da~  
mLuNl^)3  
这样的话assignment也必须相应改动: =sYILe[  
U*[E+Uq}:N  
template < typename Left, typename Right > 0(7 IsG=t  
class assignment I1fpX |  
  { j+_fHADq  
Left l; BX?DI-o^h  
Right r; _iJ~O1qx,w  
public : 45c?0tj  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Y6v{eWtSn  
template < typename T2 > 3^UdB9j;  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 5*$yY-A  
} ; Cq2Wpu-u  
k4ti#3W5eG  
同时,holder的operator=也需要改动: Bz ;r<Kn  
n4k q=Z%  
template < typename T > ^!1!l-  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const N_c44[z 1  
  { P4[kW}R  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 5.6tVr  
} (!nkv^]  
yNns6  
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。 }YDi/b7  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 5tlR rf  
1tNL)x"w  
return l(rhs) = r; % Ln`c.C  
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。 :.x(( FU  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: "|8oFf)l@B  
 aO&U=!  
template < typename Tp > DC8#b`j  
class constant_t L0g+RohW  
  { [KK |_  
  const Tp t; zgAU5cw  
public : (GmBv  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ^ j\LB23  
template < typename T > }emUpju<C  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const *9j'@2!M  
  { z)3TB&;  
  return t; 1q7&WG  
} <VxA&bb7c  
} ; P-\f-FS  
|owr?tC  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 a4,V(Hlm  
下面就可以修改holder的operator=了 i|^Q{3?o#  
&ys>z<Z  
template < typename T > Q>{$Aqc,e  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const c|?(>  
  { .t@|2  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); t$!zgUJ  
} nONuw;K  
4eHSAN"$  
同时也要修改assignment的operator() ,sL'T[tuiU  
Z Ts*Y,  
template < typename T2 > 8 Rj5~+5  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ^@^8iZ  
现在代码看起来就很一致了。 ;\RV C 7  
40kAGs>_  
六. 问题2:链式操作 i6if\B  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 G)7U &B  
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。 kOQ)QX  
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。 I0}.!  
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。 ukR0E4p  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct XJ<"S p  
\L*%?~  
template < typename T > & &}_[{fc  
struct result_1 6(8 F4[D  
  { h[remR# 3\  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; PF~@@j  
} ; kk=n&M  
_EMI%P& s  
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: g Q\.|'%  
GeR#B;{  
template < typename T > xvTtA61Vp  
struct   ref Z@Rm^g]o  
  { KR?;7*qF  
typedef T & reference; T)zk2\u  
} ; l?m"o-Gp3  
template < typename T > =!\Nh,\eQ  
struct   ref < T &> #p(gB)o:l  
  { Xw4Eti._D  
typedef T & reference; *?m)VvR>|  
} ; X/4CXtX^  
oXG_6E!^  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: [\ao#f0WR  
.Pm5nS  
template < typename T > UXct+l  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const .\XRkr'-  
  { ]K(a32VCH  
  return l(t) = r(t); ,j%\3g`  
} QEJu.o  
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。 oZ%uq78#[%  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 &hWELZe0vv  
b-& rMML  
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 iE'_x$i  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: lju5+0BSb  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 2y!n c%  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Ij#mmj NW  
最后的布局是: e)e(f"t6Q  
                Add qR@ES J_  
              /   \ |ty&}'6C  
            Divide   5 Z[@ i/. I  
            /   \ ]ae(t`\l^  
          _1     3 e1Db +QBV  
似乎一切都解决了?不。 s$#64"F  
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。 &[d'g0pF  
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。 d'_q9uf'  
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: 8>C4w 5kF  
1clzDwW  
template < typename Right > K&[0`sH!  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const L0![SE>  
Right & rt) const FF8jW1  
  { \m7\}Nbz0/  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Wet0qt]  
} )?jFz'<r  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 =zn'0g, J4  
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。 2O kID WcM  
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。 /O[6PG  
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。 )?72 +X  
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。 eCI'<^  
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? t!\aDkxo %  
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: w[z=x  
:%gc Sm  
template < class Action > ':4ny]F  
class picker : public Action 4u5j 7`O  
  { ]O|>nTa  
public : 0/ QDfA?  
picker( const Action & act) : Action(act) {} >v,X:B?+FL  
  // all the operator overloaded od!44p]  
} ; ranem0KQ)]  
phDIUhL$z  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 1L <TzQ  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: U 4d7-&U  
dC6>&@ VX  
template < typename Right > I!/EQO|  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const %E%=Za  
  { .w4|$.H  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); z_'^=9m  
} Qy:yz  
s4Ja y!A  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > +Ug &  
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。 x;[)#>.'  
:3M ,]W]  
template < typename T >   struct picker_maker | co#X8J  
  { %/2 ` u  
typedef picker < constant_t < T >   > result; `*U@d%a  
} ; e,OXngC  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > r8(oTx  
  { 3Y P! B=  
typedef picker < T > result;  C6gSj1  
} ; ~;(\a@ _  
`6rLd>=R  
下面总的结构就有了: 7O)ATb#up  
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。 %ZRv+}z  
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。 Z*Ffdh>*:&  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 :+ YHj )mN  
至此链式操作完美实现。 TD\TVK3P  
-, +o*BP  
Yh]a4l0  
七. 问题3 bAt!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。 ta&z lZt  
iB0r+IbR  
template < typename T1, typename T2 > U,b80%k:  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vT5GUO{5  
  { b$2=w^*  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 3~`\FuHHe  
} 3+>R%TX6i<  
dtuCA"D  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: A]"6/Lr9P  
,GWa3.&.d  
template < typename T1, typename T2 > yMW3mx301j  
struct result_2 -}@C9Ja[?  
  { ,% yC4  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; +!@xH];  
} ; h6~xz0,u  
=)y$&Ydj  
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? g,E)F90  
这个差事就留给了holder自己。 v0r:qku  
    C=c&.-Nb9  
J*g<]P&p0  
template < int Order > O#tmB?n*  
class holder; tln}jpCw  
template <> <c@dE  
class holder < 1 > 4PSbr$  
  { TFbc@rfB  
public : n}NUe`E_h  
template < typename T > tqA-X[^  
  struct result_1 oItC;T  
  { f$ /C.E  
  typedef T & result; g?1bEOA!  
} ; [ GknE#p  
template < typename T1, typename T2 > UHY)+6qt]  
  struct result_2 K{y`Sb~k  
  { ^p4`o>  
  typedef T1 & result; \R&ZWJKh  
} ; >CCy2W^W  
template < typename T > s,J\nbj0h  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const f[zKA{R  
  { ,9|7{j|u  
  return (T & )r; v 'L"sgW6I  
} d;%~\+)x4  
template < typename T1, typename T2 > (|W6p%(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const lS;S:- -F  
  { \U]<HEc^  
  return (T1 & )r1; [HXd|,~_j-  
} El`G<esX  
} ; }`whg8 fZ  
'o]}vyz;  
template <> l7ES*==&@0  
class holder < 2 > cmf*BkS  
  { O,@QGUoA  
public : aS3-A 4  
template < typename T > 1b=\l/2  
  struct result_1 }8.$)&O$^  
  { L-W*h  
  typedef T & result; _58&^:/^  
} ; TFc/`  
template < typename T1, typename T2 > 9MRe?  
  struct result_2 {KqW<X6Hp  
  { ld~*w  
  typedef T2 & result; 5k_%%><: q  
} ; K(mzt[n(  
template < typename T > C/"Wh=h6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ORo +]9)Yv  
  { tchpO3u,  
  return (T & )r; MoC/xF&  
} ,J*#Ixe}  
template < typename T1, typename T2 > a;7gy419<p  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const blV'-Al  
  { d#,   
  return (T2 & )r2; S r7EcT-  
} (>D{"}  
} ; IOUzj{G#  
K!jau|FS  
.dBW{|gN  
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> >。 wW/wvC-  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: D>#Jh>4  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 9&c *%mm  
>GDN~'}^oz  
return l(i, j) = r(i, j); LrfyH"#!:  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) QZ-6aq\sgp  
+DT)7 koA  
  return ( int & )i; xI=[=;L  
  return ( int & )j; #5kg3OO  
最后执行i = j; 5o~AUo{  
可见,参数被正确的选择了。 ``?Z97rH  
cMt , 80  
.9bP8u2B{  
(P:.@P~  
Jxb+NPUB  
八. 中期总结 ~f2-%~  
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: QEL3b4Vm  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 1K$8F ~%Z  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 47/YD y%  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Se5jxV  
LTY(6we-  
S1$&  
V,9UOC,Gn  
BI)$aR  
ErMA$UkJ  
九. 简化 rUF= uO(  
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。 8>^O]5Wo`X  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 _Ai\XS Am  
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: tdRnRoB  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 8J7<7Sx  
  +-*/&|^等 d 'wWj  
2. 返回引用。 T xwZ3E  
  =,各种复合赋值等 s2+s1%^Ll  
3. 返回固定类型。 H"g p  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ,e>N9\*  
4. 原样返回。 :] +D+[c)  
  operator, k!,&L$sG  
5. 返回解引用的类型。 \\Huk*Jn{  
  operator*(单目) xqzdXL}  
6. 返回地址。 PAXdIh[]  
  operator&(单目) UG9 Ha  
7. 下表访问返回类型。 ,}#l0 BY  
  operator[] r(qU~re'  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Pd<>E*>}c.  
  operator<<和operator>> 1@0ZP~LTB  
A[oxG;9xi  
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。 #PRkqg+|  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: U,u\o@3A  
*X lnEHv  
template < typename Left > ~lLIq!!\  
struct value_return ugt|'i  
  { G_x<2E"d  
template < typename T > Yf(QU`w_  
  struct result_1 Go_~8w0<  
  { )Wm:Ilq  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; DbkKmv&  
} ; %,*{hhfu  
MY}B)`yx=  
template < typename T1, typename T2 > p[%FH?  
  struct result_2 7l3sd5  
  { n P4DHb&5  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; dAcy;-[[P  
} ; ',p`B-dw  
} ; 5zF7yvS.w  
F&lvofy23  
J;g+  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait t/aT  
<Cw)S8t  
下面我们来剥离functor中的operator() 4HK#]M>yz  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ceR zHq=  
Ol'Ct'_k,"  
return l(t) op r(t) r6`v-TY(/  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) H?>R#Ds-  
return op l(t) !7-dqw%l  
return op l(t1, t2) w+~s}ta2^  
return l(t) op G u-#wv5@  
return l(t1, t2) op %9A6c(L  
return l(t)[r(t)] |^i+Srh  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] bEE'50 D  
i7w>Nvj]  
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: y  ZsC>  
单目: return f(l(t), r(t)); 5[Yzi> o[  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); eZm,K'/!  
双目: return f(l(t)); +mN]VO*y  
return f(l(t1, t2)); #yk m  
下面就是f的实现,以operator/为例 tQ:)j^\  
viT/$7`AI  
struct meta_divide >I3#ALF  
  { {? jr  
template < typename T1, typename T2 > G~I@'[ur  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) IgOo2N"^l  
  { h+! Ld^'c  
  return t1 / t2; : YU_ \EV  
} Xj&fWu A  
} ; c?{&=,u2  
{`vF4@  
这个工作可以让宏来做: >c>f6  
hp]T^  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ &AI/;zru  
template < typename T1, typename T2 > \ :U>o;  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Dxu2rz!li-  
以后可以直接用 uf (`I  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 9 BPucXK  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 eFUJASc  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) wTGH5}QZ+  
mpBSd+ ;Z  
`2y2Bk  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 brGUK PB  
([='LyH];z  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > jd|? aK;(  
class unary_op : public Rettype Yqy7__vm  
  { 2 Ke?*  
    Left l; u|.L7 3<j%  
public : wPYz&&W  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} t%wC~1  
HgP9evz,0  
template < typename T > oq4*m[  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vcnUb$%  
      { k1HukGa  
      return FuncType::execute(l(t)); t/\J  
    } ++Qg5FukR  
Cyg\FHs  
    template < typename T1, typename T2 > +^ n\?!  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const j^}p'w Tu{  
      { J)iy6{0"  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); WhsTKy&E  
    } Rw\ LVRdA  
} ; p `)(  
#`rvL6W q}  
, [xDNl[Y|  
同样还可以申明一个binary_op n0:Y* Op  
xioL6^(Qk,  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 8S[`(] )  
class binary_op : public Rettype hmv"|1Sa!~  
  { Iq`:h&'!L  
    Left l; f\FubL  
Right r; 9pD=E>4?#  
public : uI^E9r/hB  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} sG`:mc~0   
JW;DA E<  
template < typename T > ,lLkAd?q  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8r7~ >p~  
      { h\ema|  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 5"=qVmT)  
    } <J4|FOz!=  
L$^ya%2  
    template < typename T1, typename T2 > 7RQ.oee  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *P,dR]-m  
      { e#MEDjm/)g  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); lL.3$Rp;  
    } c0.i  
} ; fJ_d ,4  
I6d4<#Q@L  
48JD >=@7  
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 #I jG[a-  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 KiU/N$ E  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) :!a'N3o>  
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。 8{ aS$V"  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! yES+0D5<  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 z;GR(;w/  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 c`94a SnV  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) D3s]49j)  
下面是修改过的unary_op hce *G@b  
\M-}(>Pfk  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ,"~#s(  
class unary_op OTs vox|(  
  { pBV_'A}ioh  
Left l; 5|>FM&  
  pJ Iq`)p5  
public : WZ @/'[  
@~v |t{G  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} T2-n;8t  
Sq"O<FmI  
template < typename T > 6KuB<od  
  struct result_1 4<b=;8  
  { SXfuPM  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; {//;GC*  
} ; x9Veg4Z7  
/g}2QmvH  
template < typename T1, typename T2 > f$Fa*O-  
  struct result_2 cn1UFmT  
  { -I-u.!  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 7p'L(dq  
} ; 7'g'qUW+~  
by z2u  
template < typename T1, typename T2 > S&]AIG)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Wy{xTLXk2  
  { *"4d6  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); dLb9p"EE#  
} \mRRx#-r%  
n]$50_@  
template < typename T > 3T)GUzt`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +L(0R&C  
  { i;4|UeUl  
  return OpClass::execute(lt(t)); /[Oo*}Dc=F  
} = WFn+#&^  
7?Vo([8  
} ; aChyl;#E  
+DMD g.  
<i9pJGW  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug CG!/Lbd  
好啦,现在才真正完美了。 P70\ |M0~y  
现在在picker里面就可以这么添加了: DA'A-C2  
\LX!n!@  
template < typename Right > )c vA}U.z  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const KLqn`m`O;  
  { 6q^Tq {I  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ].Mr&@  
} @]$qJFXx  
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。 *~b3FLzq  
n3w(zB  
?' F>DN  
N\ nr  
So &c\Ff  
十. bind T8|aFoHCK  
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。 F0,-7<G  
先来分析一下一段例子 72oiO[>N'  
oNV5su  
V_Owi5h  
int foo( int x, int y) { return x - y;} S}zh0`+d'Z  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 fNz*E|]8&  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 &^WJ:BvA|^  
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。 @@$%+XNY  
我们来写个简单的。 |~Q`D dkX  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 5r1{l%?  
对于函数对象类的版本: 2p3ep,  
" jefB6k9h  
template < typename Func > 4Y>v+N^  
struct functor_trait jA ?tDAx`  
  { Fa]fSqy@;  
typedef typename Func::result_type result_type; 'M"JF;*r  
} ; E]x)Qr2Ju  
对于无参数函数的版本: 9$0-UUCk  
s':fv[%  
template < typename Ret > H` !%"  
struct functor_trait < Ret ( * )() > YDEUiZ~  
  { e jY|o Bj  
typedef Ret result_type; v/%q*6@  
} ; UO-<~DgH  
对于单参数函数的版本: FQNw89g  
0:K4,  
template < typename Ret, typename V1 > =X6+}YQ"  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > u@!iByVAg  
  { U'IJwGRP  
typedef Ret result_type; [H#*#v  
} ; T*"15ppfk  
对于双参数函数的版本: ZSL:q%:.  
oS'M  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > bJ8~/d]+  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > DwTqj=l  
  { \VW&z:/*pZ  
typedef Ret result_type; .:eNL]2%:  
} ; ]V9z)uz  
等等。。。 gemjLuf  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy \L14rQ t  
H]:z:AAvX  
template < typename Func > _E({!t"`  
struct func_return ,l[h9J  
  { mi~ BdBv  
template < typename T > 7Gb(&'n  
  struct result_1 s(yVE  
  { 5gpqN)|)[  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; /$OX'L&b  
} ; Kgi| 7w  
p^_E7k<ag  
template < typename T1, typename T2 > [oOA@  
  struct result_2 #A|~s;s>N  
  { .hh 2II  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Up|\&2_  
} ; M,Y lhL  
} ; 3HsjF5?W  
,6[}qw) *  
+cAN4  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 T7W*S-IW  
\Fh k>  
template < typename Func, typename aPicker > hv xvwV1  
class binder_1 z~d\d!u1  
  { 51oZ w%os=  
Func fn; Q ! 5P  
aPicker pk; Ed/@&52z0  
public : Gmcx#?|Tx  
Is6<3eQ\x  
template < typename T > q?C)5(  
  struct result_1 K7&A^$`  
  { xN t  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; rQNT  
} ; m,n V,}@J  
Fjc+{;x  
template < typename T1, typename T2 > \6B,\l]$t@  
  struct result_2 &k3'UN!&Ix  
  { k fx<T  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; p9<OXeY   
} ; LkFXUt?  
+4emkDTdR  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}  U4#[>*  
mY9u/; dK  
template < typename T > YWA:741  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const b~ ?TDm7  
  { fM]McZ9)D  
  return fn(pk(t)); w $7J)ngA9  
} ?U0iHg{  
template < typename T1, typename T2 > x q93>Hs  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t" 1'B!4  
  { ak50]KYo  
  return fn(pk(t1, t2)); !x.^ya  
} "r0z( j  
} ; o a,Ju  
9d2#=IJm  
maLJ M\C  
一目了然不是么? :V2j'R,  
最后实现bind <p(&8P  
N$ZThZqqv  
D%LM"p  
template < typename Func, typename aPicker > x+5Q}ux'G  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 0_bt*.w I+  
  { 6wzF6] @O  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); zTY|Z@:  
} 4'rWy~` V  
|0w'+HaE~N  
2个以上参数的bind可以同理实现。 !D%*s,t\'  
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。 2]NP7Ee8 Z  
!)tXN=(1a  
十一. phoenix =ox#qg.5  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: xiU-}H'o  
a<Pi J?  
for_each(v.begin(), v.end(), 9#%(%s 2 +  
( ~%^af"_  
do_ UQ>GAzh  
[ *MkhRLw\,  
  cout << _1 <<   " , " 6__@?XzJ  
]  L}AR{  
.while_( -- _1), q 9qmz[  
cout << var( " \n " ) k=Ef)'  
) eEJ8j_G  
); # RJy  
'O`jV0aa'  
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: ;:*o P(9k  
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 {549&]/o  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 "}K/ b  
那么我们就照着这个思路来实现吧: BmrP]3W?  
6K P!o  
5S7`gN.  
template < typename Cond, typename Actor > 1 7{]QuqNF  
class do_while ^g[\.Q  
  { nx=#QLi  
Cond cd; "<6pp4*I  
Actor act; [RD ^@~x  
public : !gy'_Y  
template < typename T > aEdF Z  
  struct result_1 <-Q0WP_^  
  { +,>f-kaV  
  typedef int result_type; .Z&OKWL  
} ; [ H>MeeR  
J+\F)k>r  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} &7Ixf?e!K  
`#fOY$#XB  
template < typename T > _DC/`_'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const kVU|k-?2  
  { OJ UM Y<5  
  do MVt#n\_BZV  
    { JF{,;&sj  
  act(t); h| UT/:  
  } IU$bP#<  
  while (cd(t)); sxThz7#i)  
  return   0 ; +crAkb}i  
} o95O!5 hl  
} ; e!4akKw4wD  
$elrX-(vL  
ys#M* {?  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ]3={o3[:  
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。 R1Pnj  
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。 S_bay8L1  
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。 +=k?Dp[  
下面就是产生这个functor的类: =oQzL  
2jhVmK  
Czv lZDo  
template < typename Actor > m/eGnv;!  
class do_while_actor On'3K+(_  
  { s=%HTfw  
Actor act; p,tB  
public : xZ@Y`2A':  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 22BJOh   
^7"%eWT`  
template < typename Cond > #Ejly2C,  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; $--PA$H27  
} ; 21o_9=[^  
E*w 2yWR  
/t>o -  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 EPa3Yb?BGb  
最后,是那个do_ |ni cvg@  
(VOKa  
mlVv3mVyR<  
class do_while_invoker 8fe"#^"sR  
  {  g u|;C  
public : _O!D*=I  
template < typename Actor > "^XN"SUw  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Q}=RG//0*  
  { 3Aj_,&X.@(  
  return do_while_actor < Actor > (act); c%Gz{':+  
} zr[~wM  
} do_; 19N:9;Ixz  
g rfF\_[:  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 1)YFEU&]  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 J:(Shd'4D  
最后来说说怎么处理break和continue 8^R>y  
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。 8m1zL[.8g  
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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