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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda r1Cq8vD*m  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 G!m;J8#m(  
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, `v1~nNoY  
ndB*^nT  
>U'gQS?\]  
JAcNjzL  
  class filler e!O:z   
  { n%:&N   
public : Gw}b8N6E  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Yu9.0A_) :  
} ; "Bbd[ZI8  
H=7Nh6v  
RB/;qdqR  
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: 2o9IP>#u  
^>!~%Vv7!  
Z"g6z#L&  
%(n^re uP  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 5_Opx=  
m^ [VM&%  
0@PI=JZ%  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 \I`g[nT|  
!3Me 6&$O  
Z?tw#n[T  
Q?TXM1Bp  
二. 战前分析 ~l>2NY  
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。 ,O ]AB  
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 bR;Wf5  
.< /.(7  
+c_8~C  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Cu +u'&U!  
  /* --------------------------------------------- */ |9cSG),z  
vector < int *> vp( 10 ); 2XGbqZj  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); b_j8g{/9  
/* --------------------------------------------- */ )MJy  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); :#zv,U&OC  
/* --------------------------------------------- */ @Tg +Kt  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); TZ+2S93c  
  /* --------------------------------------------- */ 0vm}[a4+i;  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); $y&1.caMa  
/* --------------------------------------------- */ h9 &V   
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); [?Ub =sp  
5uufpvah  
0ge^p O\Z  
K~JXP5`(  
看了之后,我们可以思考一些问题: L=WB'*N  
1._1, _2是什么? [e+$jsPl  
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。 y?s8UEC  
2._1 = 1是在做什么? vs~lyM/  
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。 r 2L=gI  
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。 D1VM_O  
p~w|St 7jg  
#yVMC;J?W  
三. 动工 &BDdJwE  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: k|c=O6GO  
qEbzF#a-:  
k_<8SG+`  
#XlE_XD  
template < typename T > `Gp!Y  
class assignment _C97G&  
  { N>}2&'I  
T value; [5Dg%?x  
public : *PVv=SU  
assignment( const T & v) : value(v) {} d(-$ { c  
template < typename T2 > f:-dw6a=s  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } )c$)am\I{  
} ; W=k%aB?p  
Ly$s0.!  
z.7'yJIP#  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 )bG d++2  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment sB,>4*Zd  
9k@`{+wmZ  
X519} l3  
Qb;5:U/x  
  class holder SAEV "  
  { 32sb$|eQq  
public : $q6'VLPo  
template < typename T > s*B-|  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const }@V ,v[&e  
  { dn1Tu6f;|  
  return assignment < T > (t); pH1 9"=p<  
} HjFY >(e  
} ; Hf'yRKACj  
@Sl!p)  
j>0~"A  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 9#;UQ.qA  
igW>C2J  
  static holder _1; 3[jk}2R';p  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ^:RDu q  
Nh[{B{k  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); [}OL@num  
而不用手动写一个函数对象。 *ppb 4R;CW  
j;k(AM<  
H?=D,  
7BX%z$_)A  
四. 问题分析 *0^t;A+  
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。 '*KP{"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。 DjT ekn  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 M\s^>7es  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Qp?n0WXZ  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ^gdg0y!5~  
-e{H8ro  
五. 问题1:一致性 E5%ae (M^  
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?| d.7Xvx0Yww  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 p ?HODwZ  
}fo?K|Xx  
struct holder 79^on8k}  
  { 2,>q(M6,EA  
  // qKL_1 ~  
  template < typename T > %V$ujun`  
T &   operator ()( const T & r) const N!fp;jvG  
  { TLL.Ch|#Y  
  return (T & )r; Wb4%=2Qn  
} \4SFD 3$&  
} ; QsmG(1=  
] 05Q4  
这样的话assignment也必须相应改动: 1?(mE7H#  
tc{23Rf%  
template < typename Left, typename Right > b'N"?W^YQ  
class assignment aNW&ib  
  { P-~Avb  
Left l; ~X;(m<f2  
Right r; #oYX0wvl  
public : nDvny0^a  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} >NwrJSx  
template < typename T2 > u%O^hcfb  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } fxLhVJ"b  
} ; J<_&f_K0]  
LwUvM  
同时,holder的operator=也需要改动: aAko-,URC  
!qH=l-7A  
template < typename T > MjU>qx::  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const )`rC"N)  
  { =*'X  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ftq~AF  
} 'q[V*4g  
33\b@F7b  
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。 -o#0Yt}3  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 +V |]:{3W  
/$rS0@p  
return l(rhs) = r; nWZrB s _  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 YKh%`Y1<  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: qc\o>$-:`  
}7$\F!R  
template < typename Tp > aG |)k,  
class constant_t _@jKFDPL  
  { )K2n!Fbd  
  const Tp t; NUL~zb  
public : #G#gB   
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} p,D/ Pb8  
template < typename T > yB. 6U56  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const McnP>n  
  { kXX RMR  
  return t; raJyo>xXb5  
} `T9<}&=!  
} ; ]Wa,a T'  
4 qW)R{%  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 n?,fF(  
下面就可以修改holder的operator=了 bM^'q  
<6apv(2a  
template < typename T > g6W.Gl"5\w  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const y+ :<  
  { cDTDim1F  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); . ~|^du<X  
} 0t4i'??  
F"23>3  
同时也要修改assignment的operator() N&>D/Z;"  
QW2% Gv:  
template < typename T2 > \iVYhl  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 1<R \V  
现在代码看起来就很一致了。 sZ4H\  
|E7]69=P  
六. 问题2:链式操作 ~`N|sI,  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 G8oQSo;D  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 \+Cp<Hv+  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 xD lC]loi7  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 3YT _GW{  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 'ZDa*9nkF  
Dkdm~~Rr  
template < typename T > \aW5V:?  
struct result_1 jA]xpf6}  
  { v5$zz w  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; A`r&"i OKA  
} ; f CVSVn"o  
jN {ED_  
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:  b'{D4/  
YT:5J%"  
template < typename T > .HtDcGp  
struct   ref 2C8M1^0:Z  
  { vOP[ND=T  
typedef T & reference; *@Qt*f  
} ; v^E5'M[A  
template < typename T > cA Lu  
struct   ref < T &> RZ.5:v6  
  { )US) -\^  
typedef T & reference; JqZ%*^O  
} ; Aio0++ r-  
"iydXV=Q  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: vMI\$E &  
$Y4 Ao-@  
template < typename T > TMRXl.1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const _88~uYG  
  { )t.q[O`  
  return l(t) = r(t); >ab=LDoM  
}  :D/R  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 #e0+;kBh  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 jf2E{48P  
(HJ60Hj  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 Yp;x  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: "{:*fI;!  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 _6[NYv$"  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ~gAx  
最后的布局是: }z*p2)v`  
                Add R`<E3J\*  
              /   \ z DK+8  
            Divide   5 bIhL!Ty T.  
            /   \  +*!!  
          _1     3 RcE%?2l D  
似乎一切都解决了?不。 ]zm6;/ S  
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。 2-CK:)n/#  
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。 s-DtkO  
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: l;C_A;y\  
BdYh:  
template < typename Right > 4q~E\l|.5  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const &Y&zUfA  
Right & rt) const r9U1O@c  
  { 9PBmBP ~  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); a|>MueJ  
} AuCVpDH  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 aqN.5'2\  
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。 5Tu.2.)N  
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。 n#R!`*[  
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。 *5NffiA}-  
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。 _96&P7  
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? JSL 3.J  
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: &0"`\~lA  
+(<f(]bG  
template < class Action > TvP# /qGgG  
class picker : public Action )2A4vU-IR.  
  { oa4}GNH  
public : r5"/EMieh  
picker( const Action & act) : Action(act) {} E0|aI4S4  
  // all the operator overloaded 83 n: h08  
} ; N$+"zJmw&  
0Nfj}sXCWE  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 %|I|Mc  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: t Z%?vY~!  
4>W`XH  
template < typename Right > K$Ph$P@   
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ~,:f,FkSQ  
  { hG67%T'}A  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Uwp +w  
} QJ /SP  
#.@=xhK/  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > o6r4tpiR5  
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。 `#]\Wnp~y  
fS ~.K9  
template < typename T >   struct picker_maker 1m0':n Vdu  
  { $1v5*E  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 0v_8YsZ!`$  
} ; g DhwJks  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > A"'MRYT`  
  { { nV zN(  
typedef picker < T > result; >&VL2xLy  
} ; %L/=heBBd  
(pmo[2kg  
下面总的结构就有了: q2Kn3{  
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。 jz)H?UuDY  
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。 piP8ObGjy  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Rc4EFHL  
至此链式操作完美实现。 Q@8[ql1l  
>W;i2%T  
I%p#E#[G  
七. 问题3 qj1z>,\  
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。 X=3@M_Jzo  
#^ 9;<@M  
template < typename T1, typename T2 > cC4T3]4l'  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Zx_m?C_2_  
  { coWBKWF  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ff#-USK^R  
} cabN<a l  
^6+x0[13  
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: 6"GpE5'*  
 xYT.J 6  
template < typename T1, typename T2 > &Yg/ 08*  
struct result_2 %gaKnT(|r  
  { QP#Wfk(C  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; #-;BU{3*  
} ; G DV-wPX  
a%dx\&K  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? h,x]  
这个差事就留给了holder自己。 fDd!Mt  
    <IVz mzpL  
yShHFlO=  
template < int Order > 0REWbcxd"  
class holder; K>[H@|k\k  
template <> 5)UmA8"zVB  
class holder < 1 > CC\z_C*P-p  
  { K\b O[J  
public : +HX'AC  
template < typename T > +]-KzDsr"V  
  struct result_1 lIz_0rE  
  { ))`Zv=y"  
  typedef T & result; 9^u?v`!  
} ; qN@a<row&~  
template < typename T1, typename T2 > o!~bR  
  struct result_2 to3J@:V8e  
  { d<'xpdxc  
  typedef T1 & result; |Z ,G  
} ; Q7|13^ |C  
template < typename T > kre&J  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const $1+K}tP  
  { 5F"?]'*/  
  return (T & )r; Z+"&{g  
} N^+ww]f?  
template < typename T1, typename T2 > 6mdnEmFM]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const F"xO0t  
  { oui!fTy  
  return (T1 & )r1; L2'd sOn  
} :2E1aVo4b  
} ; j&A3s{S4A  
opMUt,4  
template <> KIo}Gd&  
class holder < 2 > ^d80\PXz  
  { :eW~nI.Vc  
public : hli 10p$  
template < typename T > #-T.@a1X  
  struct result_1 /BM1AV{s6  
  { Nz*sD^SJa  
  typedef T & result; |Vi&f5p,@  
} ; U*Qq5=dqD  
template < typename T1, typename T2 > 'c&@~O;^d  
  struct result_2 4_+Pv6  
  { K//T}-Uub  
  typedef T2 & result; VA'X!(Cv  
} ; ,:4DN&<  
template < typename T > hX m} d\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ,dx)rZ*  
  { JtpY][}"~3  
  return (T & )r; aMQjoamz  
} A Vm{#^p[(  
template < typename T1, typename T2 > N?;o_^C  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const `mjx4Lb  
  { 7[g;|(G0  
  return (T2 & )r2; rxj@NwAno  
} ^,lZ58 2  
} ; {X<4wxeTo  
xn@0pL3B~  
*ldMr{s<R  
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> >。 c1kxKxE  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ]<gCq/V#  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 5 xDN&su  
]TgP!M&q  
return l(i, j) = r(i, j); y?n2`l7f  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) =`~Z@IbdI  
t3t0vWE<,  
  return ( int & )i; i1I>RK  
  return ( int & )j; &_d/ciq1f  
最后执行i = j; GWhAjL/N  
可见,参数被正确的选择了。 [Cj}nld   
U}w+`ZLN  
-,VhSI  
_sR9   
1/ pA/UVO  
八. 中期总结 vo ;F;  
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: t-i6FS-  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 +xfW`[.{  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 +'/}[1q1/T  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor (\t_Hs::a  
12sD|j  
@GQ8q]N:<  
VtO;UN  
VS|( "**  
X@qk>/  
九. 简化 7sc<dM  
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。 R pI<]1  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ncattp   
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: /%YiZ#  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 [OZ=iz.  
  +-*/&|^等 j- YJ."  
2. 返回引用。 /J.\p/%\  
  =,各种复合赋值等 6lmiMU&V  
3. 返回固定类型。 q^1aPz  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) $tCcjBK\  
4. 原样返回。 4su_;+]  
  operator, s`=/fvf.  
5. 返回解引用的类型。 ~r^5-\[hZ  
  operator*(单目) MJ*]fC3/  
6. 返回地址。 ?96-" l  
  operator&(单目) oU0 h3  
7. 下表访问返回类型。 5m^Hi} S _  
  operator[] 4b2mtLn_  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Mf:M3H%YV+  
  operator<<和operator>> BKQIo)g.G  
/Y[o=Uyl  
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。 -nk#d%a\  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 'DzBp  
8.CKH4h  
template < typename Left > f[Fgh@4cj  
struct value_return )W]>\=@Y  
  { N pXgyD  
template < typename T > wfDp,T3w7  
  struct result_1 lMwk.#  
  { ~J1;tZS  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; r|^lt7\  
} ; 8nIMZV  
>H}jR[H'  
template < typename T1, typename T2 > Ty3CBR{6  
  struct result_2 SgpZ;\_  
  { >AQ) x  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; (@ fa~?v>@  
} ; @1v3-n=  
} ; kz0I2!bt  
3zB|!p C6s  
7k[pvd|L  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 9$o<  
EK?@Z.q+  
下面我们来剥离functor中的operator() G; C8Kde  
首先operator里面的代码全是下面的形式: {jOzap|  
T+;H#&  
return l(t) op r(t) *#lBQBH|.  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) @%OPy|=,{  
return op l(t) & =73D1A  
return op l(t1, t2) X<~k =qwA  
return l(t) op 7-".!M  
return l(t1, t2) op 6[*;M  
return l(t)[r(t)] 'u(=eJ@1  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] [J)/Et  
7`IUMYl#~  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: cgs3qI  
单目: return f(l(t), r(t)); -,QKTxwo>  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); e^k!vk-SLF  
双目: return f(l(t)); *$i;o3  
return f(l(t1, t2)); HKTeqH_:  
下面就是f的实现,以operator/为例 [x!i* rW3  
(;0$i?3\  
struct meta_divide .4Qb5I2#  
  { EqD^/(,L2  
template < typename T1, typename T2 > j?:`-\w5  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) y]}b?R~p=  
  { }_{y|NW  
  return t1 / t2; 5/B#)gm  
} D:wnO|:  
} ; +`;+RDKY*  
0A#*4ap  
这个工作可以让宏来做: N[qA2+e$Z  
n1QEu"~Zj  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ `d7gm;ykp  
template < typename T1, typename T2 > \ @B,j;2eb  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; o 'C~~Vg).  
以后可以直接用 t=n+3`g  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) -7>^ rR V  
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 `"a? a5]k  
(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。。。) 8P,l>HA  
WD15pq l  
iH-bo@  
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 I@n*[EC   
EXA^!/)  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Ci~f#{  
class unary_op : public Rettype tm(v~L%$>]  
  { JY{X,?s  
    Left l; tg~A}1o`0  
public : 7\IL  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} j~Q}F|i8  
oW0gU?Rr)u  
template < typename T > vO\:vp4fH  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const t]s94 R q  
      { JOBz{;:R{  
      return FuncType::execute(l(t)); m8'@UzB  
    } Y [W6Sc  
\UQ9MX _  
    template < typename T1, typename T2 > ;\N79)Gk  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 60"5?=D  
      { jm+ V$YBP  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); A9 U5,mOz  
    } k+FMZ, D|  
} ; L e*`r2  
0|g[o:;fl_  
SOVj Eo4'3  
同样还可以申明一个binary_op >Q; g0\I_  
O?CdAnhQc`  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > d] U`?A,  
class binary_op : public Rettype ~?gzq~~t  
  { .>}BNy  
    Left l; 0HqPyM13Q  
Right r; $=/rGpAk  
public : Qh*)pt]n  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} lbRzx4=\y  
k@S)j<  
template < typename T > )X/*($SuA  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vX ?aB!nkw  
      { _=pWG^a  
      return FuncType::execute(l(t), r(t));  KyTuF   
    } iHPUmTus--  
`|nH1sHFq  
    template < typename T1, typename T2 > `%e|$pK  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;AKwx|I$g  
      { Hb+X}7c$  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); E Zi&]  
    } {@3z\wMK$  
} ; vd`O aM}#U  
PSPTL3_~  
@Tm`d ?^  
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 }3Qc 24`  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 @K\o4\  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 1I ""X]I_  
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。 "# !D|[h0  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! CphFv!k'Z  
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。。。 _ Hc%4I  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ;`DD}j`  
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) Xh?4mKgu  
下面是修改过的unary_op vDsF-u1  
C8ZL*9U  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > SAR= {/  
class unary_op k0JW[04j  
  { S<"oUdkz  
Left l; {Ur7# h5  
  gljo;f:  
public : w8p8 ;@  
GF*>~_Yr  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} u"`*DFjo*  
*7ZtNo[+  
template < typename T > vwmBUix  
  struct result_1 P;73Hr[E#  
  { h$>wv`  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; PQ$sOK|/  
} ; Nar>FR7ut  
lbTV$A  
template < typename T1, typename T2 > V4|uas{0I:  
  struct result_2 <YH=3[  
  { +y/55VLq  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; h$`#YNd'  
} ; ,beS0U]  
QOH<]~3J  
template < typename T1, typename T2 > Ke!'gohv  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X3',vey  
  { dxK9:IX  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); k=$AhT=e}n  
} 1yM r~Fo  
7VAJJv3  
template < typename T > b5<okICD  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 22&;jpL'?  
  { $5NKFJc  
  return OpClass::execute(lt(t)); py @( <  
} l(!/Q|Q|  
E"6X|I n  
} ; ! \sMR  
wksl0:BL  
:QPf~\w?  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 19W:-Om  
好啦,现在才真正完美了。  lq>AGw  
现在在picker里面就可以这么添加了: Y1)!lTG  
nls   
template < typename Right > -_em%o3XC  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const z=g$Exl  
  { pvF-Y9Xb  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); du_4eB  
} v7,$7@$:\  
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。 rzUlO5?R=  
P6\6?am  
3TS_-l  
XKS8K4"  
2' ] KTHm  
十. bind <CZgQ\Mt  
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。 , jU5|2  
先来分析一下一段例子 $!B}$I;cd  
;j9\b9m  
`XKVr  
int foo( int x, int y) { return x - y;} x#*QfE/E(@  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 iOCqE 5d3  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ]PR#W_&q  
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。 vUesV%9hq  
我们来写个简单的。 _las;S'oa  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: H43MoC  
对于函数对象类的版本: }Wh6zT)  
S6g<M5^R  
template < typename Func >  }ptq )p  
struct functor_trait b~w=v_[(I  
  { te,[f  
typedef typename Func::result_type result_type; Y`BRh9Sa  
} ; }t%W1UJ  
对于无参数函数的版本: z~{&}Em ~  
ypdT&5Mqb!  
template < typename Ret > m@Rtlb  
struct functor_trait < Ret ( * )() > y7)(LQRE {  
  { ]uQqn]+I!  
typedef Ret result_type; mJ}opy!{;  
} ; = 1.9/hW  
对于单参数函数的版本: ._PzYE|m2  
~}"]&%Q{J  
template < typename Ret, typename V1 > ?LK 2g  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > [yS#O\$'e  
  { \ck+GW4&  
typedef Ret result_type; U;q];e:,=}  
} ; ~xLJe`"JUx  
对于双参数函数的版本: %$5H!!~o  
r] Lc9dL  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > #oni:]E!m  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > T~:|!`  
  { 0#*Lw }qi  
typedef Ret result_type; 04U")-\O  
} ; iyta;dw9  
等等。。。 [7FItlF%I  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 3?n>yS  
x1&W^~  
template < typename Func > Qnd5X`jF#  
struct func_return =#gEB#$x:  
  { W ~f(::  
template < typename T > ^= 0m-/  
  struct result_1 `n5"0QRd  
  { L;Z0`mdz  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 6/V3.UP-  
} ; *3/T;x.  
!V 2/A1?  
template < typename T1, typename T2 > zOgTQs"ZH  
  struct result_2 c(;a=n(E#  
  { { FZ=olZ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; O3DmNq$dz  
} ; u VyGk~  
} ; %wcSM~w  
Bw%Qbs0Q  
'R`tLN  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 z4M9M7)"  
?;/^Ya1;Z  
template < typename Func, typename aPicker > $Iv2j">3)  
class binder_1 W"^wnGa@a  
  { a<}#HfC;'  
Func fn; s*U1  
aPicker pk; &nBa=Enf  
public : J]f3CU,<N  
e@:sR  
template < typename T > _4^R9Bt  
  struct result_1 l2N]a9bq@  
  { iY"l}.7)  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; \%^%wXfp  
} ; ]BR,M4   
`;%]'F0`  
template < typename T1, typename T2 > sVG(N.y  
  struct result_2 ?T+q/lt4  
  { ZaNQpH.  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; U- )i+}Ng  
} ; {43>m)8+  
Y%`xDI  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} b[V^86X^  
C4TE-OM8  
template < typename T > s(X;Eha  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const aaD;jxT&M|  
  { UG=K|OXWJ  
  return fn(pk(t)); "Ph^BU Ab  
} Na X   
template < typename T1, typename T2 > ?QE,;QtpK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |2{wG 4  
  { >4t+:Ut:  
  return fn(pk(t1, t2)); ?-^~f  
} OS8q( 2z?s  
} ; (?nCy HC%g  
_h}kp\sps  
^Q+g({  
一目了然不是么? /0Ax*919j  
最后实现bind c("_bOAT  
S)D nPjN{  
pb~pN  
template < typename Func, typename aPicker > +TXX$)3%  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) KtNY_&xd  
  { )7h$G-fe  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); rRFhGQq1m  
} D_vbSF)  
'C"9QfK  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Ja9e^`i;  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 D 9M:^  
s6>ZREf#J  
十一. phoenix =:~R=/ZXk  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: KEWTBBg  
>,td(= :  
for_each(v.begin(), v.end(), jy'13G/b\  
( z[Xd%mhjO  
do_ P#AW\d^"B  
[ TqnT S0fx  
  cout << _1 <<   " , " >y,-v:Vy  
] H)n9O/u  
.while_( -- _1), aA,!<^&}  
cout << var( " \n " ) K.0:C`C  
) Hw4%uS==V  
); 1YH+d0UGn  
x)@G;nZ  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: w!D|]LoE  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor Dd\jHF>u  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 9Q"'" b*?z  
那么我们就照着这个思路来实现吧: >3Eo@J,?d  
I"GB <oB  
EVGt 5z  
template < typename Cond, typename Actor > +llR204  
class do_while A,a.8!*}vd  
  { S_Wrw z  
Cond cd; 8SGo9[U2  
Actor act; &G-!qxe  
public : x@ms  
template < typename T > _fKou2$yz  
  struct result_1 MjU6/pO}L  
  { _ jsK}- \  
  typedef int result_type; -PfX0y9n  
} ; mGK|ihYu  
c I4K+  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} w 47tgPPk  
n^g|Ja  
template < typename T > (=om,g}  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _WRFsDZ'  
  { B\XKw'   
  do xU4 +|d  
    { z*!%g[3I  
  act(t); I"A_b}~*}  
  } /#)/;  
  while (cd(t)); xsD($_  
  return   0 ; j-lfMEa$o  
} ATK_DE Au  
} ; 9J2NH|]c  
:s7m4!EF  
\hx1o\  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ^y<<>Y'I  
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。 xjKR R?  
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。 G U( _  
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。 0|{u{w@!`  
下面就是产生这个functor的类:  @fl-3q  
]d! UJ&<?  
qm"rY\:  
template < typename Actor > Q|#W#LV,K  
class do_while_actor q!|*oUW  
  { 1ng!G 7g  
Actor act; ?j"KV_  
public : ?B2] -+Y  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Gz,i~XX  
{?:X8&Sf  
template < typename Cond > Hl{S]]z  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; iT2B'QI=<  
} ;  J4f i'  
,[P{HrHx  
Z$/xy"  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 o!kbK#k  
最后,是那个do_ ~f$|HP}  
SAy=WV  
e&&53?  
class do_while_invoker BRgXr  
  { JvVWG'Z"  
public : cj$[E]B3V*  
template < typename Actor > ]&lY%"U$i  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const _./Sk|C  
  { 1;Ou7T9w  
  return do_while_actor < Actor > (act); wea-zN  
} b4[bL2J$h1  
} do_; H9YW  
Nn!+,;ut  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? W*Zkc:{eB  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 DH\0z[  
最后来说说怎么处理break和continue ~?d Nd  
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。 #h` V>;  
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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