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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda L&6^(Bn   
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 i*$+>3Q-  
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, DN%}OcpZ  
lw3H 8[  
HzM\<YD  
xd{.\!q.  
  class filler i ;B^I8  
  { 5WI bnV@  
public : d>[i*u,]/  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} b36{vcs~  
} ; "rMfe>;FJ  
p&I>xu8fl  
A.b^?k%I  
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: k<*v6 sNs;  
JWHsTnB  
#`y[75<n  
dOv\]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); DOyO`TJi  
18X?CoM~  
h1S)B|~8  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 (?Ko:0+*  
.6MG#N  
hTa X@=Ra  
YT-ua{ .^  
二. 战前分析 i6yA>#^  
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。 A{> w5T  
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 0_qr7Ui8(  
@vq)Y2)r\  
T;DKDg a  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); XW aa`q  
  /* --------------------------------------------- */ 3>n&u,Xe  
vector < int *> vp( 10 ); xY?p(>(  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 4- QlIIf  
/* --------------------------------------------- */ }`CF(Do  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); )ThNy:4  
/* --------------------------------------------- */ C9+rrc@4  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); <Y6Vfee,&  
  /* --------------------------------------------- */ by1q"\-,  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); NK|U:p2H  
/* --------------------------------------------- */ z#G\D5yX[*  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); }V ]*FCpQ  
;40Z/#FI  
f\5w@nX  
2<*"@Vj  
看了之后,我们可以思考一些问题: od#Lad@p  
1._1, _2是什么? i'<hT q4  
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。 qJF'KHyU{l  
2._1 = 1是在做什么? wdj?T`4  
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。 X.{xH D&_  
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。 2XL^A[?   
z:S:[X 0  
6<@ mB Z  
三. 动工 +76'(@(1Y  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: { 1~]}K2  
1D[V{)#  
K 'I6iCrD  
DI)"F OM6  
template < typename T > 64b AWHv  
class assignment l\0PwD  
  { [;hkT   
T value; rXmrT%7k  
public : V=fu[#<@Ig  
assignment( const T & v) : value(v) {} %@%rdrZ  
template < typename T2 > @|;[ ;:h@  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } +o3n%( ^~  
} ; {8mJ<b>VA  
;Qy Ew5  
;Mq'+4$  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Fep@VkN  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment i|<wnJu  
7kD?xHpe  
>/Z*\6|Zx#  
I!Dx)>E&  
  class holder uxdB}H,  
  { E`LaO  
public : 8oU R/___  
template < typename T > -J!n7  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const S7J.(; 82  
  { D(Z#um8n  
  return assignment < T > (t); :*g$@T   
} 5M>p%/  
} ; V}vL[=QFZ(  
rhzI*nwOT  
2.JrLBhN  
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/@0.w  
xK0;saG#  
  static holder _1; [Cd#<Te3  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 RPMz&/k  
8yYag[m8  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); qPi $kecx  
而不用手动写一个函数对象。 p]X+#I<  
D*46,>Tv  
)6XnxBSH  
m.6uLaD"!}  
四. 问题分析 Ib2&L  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 m; =S]3P*  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 c>c3qjWY/  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 i:N-Q)<Q*)  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 !p ~.Y+  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 M`#g>~bI#R  
kL s{B  
五. 问题1:一致性 Y&M{7  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| x$Wtkb0<  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 StR)O))I  
T__@hfT  
struct holder ~Gc@#Msj  
  { Y: C qQ  
  // ej7N5~!,s  
  template < typename T > 6}@T^?  
T &   operator ()( const T & r) const AvIheR  
  { .FYRi_Zd  
  return (T & )r; r.@UH-2c  
} q~18JB4WPJ  
} ; s,C>l_4-  
>yenuqIKQv  
这样的话assignment也必须相应改动: #mioT",bm=  
H9_>a-> )~  
template < typename Left, typename Right > L kafB2y  
class assignment Eb5>c/(  
  { UC`sq-n  
Left l; ,: z]15fX  
Right r; VAheus  
public : _;BNWH  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} <b4} B   
template < typename T2 > _;x`6LM  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } aFnyhu&W'  
} ; ~6u|@pnI  
cWQ &zc  
同时,holder的operator=也需要改动: x5#Kk.  
$D^27q:H  
template < typename T > 1*#hIuoj'  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const g C8 deC8  
  { PHez5}T  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); yWN'va1+$  
} 5^qs>k[mN  
*c.w:DkfB  
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。 /a$Zzs&xs  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 1)xj 'n  
/ml+b8@  
return l(rhs) = r; :1UOT'_  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 K^/.v<w  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: fP;I{AiN~  
0ly6  |:  
template < typename Tp > gpbdK?  
class constant_t I_Gm2 Dd  
  { q|lP?-j  
  const Tp t; d n%'bt  
public : RXWdqaENx  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {}  KI\ 9)  
template < typename T > /K,@{__JP  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const |e+r~).4B  
  { T/%k1Hsa4H  
  return t; kDiR2K&  
} sBxCi~  
} ;  )DW".c  
*xeJ4h  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 {j[*:l0Ui  
下面就可以修改holder的operator=了 1 j|XC  
4&L,QSJ V  
template < typename T > *rm[\  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const |jWA >S  
  { &` "uKO]  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); =(<7o_gJ  
} tQMz1$  
A,#z_2~  
同时也要修改assignment的operator() vMXn#eR  
2{hG",JL  
template < typename T2 > d)%l-jj9,  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } >^f]Lgp  
现在代码看起来就很一致了。 wC<FF2T  
85H*Xm?d#  
六. 问题2:链式操作 zs-,Y@ZL  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 cnDBT3$~Z  
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。 'F1<m^  
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。 Hc0V4NHCaL  
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。 x;7p75Wm  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct <Lle1=qQ  
@a]`C $ 6  
template < typename T > "+&@iL  
struct result_1 Nc(A5*  
  { CS xB)-  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; MA mjoH  
} ; V2 }.X+u&<  
_2})URU< 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: H[/^&1P  
2ZxZ2?.uJ  
template < typename T > DY87NS*HF  
struct   ref B an" H~  
  { NA$ODK -  
typedef T & reference; ?zXlLud8  
} ; .6i +_B|  
template < typename T > NC x)zJ\S  
struct   ref < T &> ^X*l&R_=R  
  { p!(]`N   
typedef T & reference; cPl$N5/5  
} ; cc3+ Wx_  
(jh0cy}|]  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: B/EGaYH  
{RH)&k&%  
template < typename T > Fz$^CMw5K  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const W$R@Klz  
  { !`dn# j  
  return l(t) = r(t); rIj B{X{Z  
} ({t6Cbw  
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。 ( 2KopL  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 I\6^]pi,  
{'zs4)vw  
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 pmDFmES  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: o PA m*  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 s.!gsCQme  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 VC NQ}h[D  
最后的布局是: 3_Re>i  
                Add 'p,54<e  
              /   \ =NL(L  
            Divide   5 3{- 8n/4 k  
            /   \ rdm&YM`J  
          _1     3  [ "Jt2  
似乎一切都解决了?不。 A@G%*\UZ  
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。 ^<e(3S:  
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。 OxVe}Fym  
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: dMH}%f5;1  
]*AQT7PH  
template < typename Right > !2g*=oY  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Y{dj~}mM+  
Right & rt) const )!D,;,aQ  
  { #Bas+8 @,  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); LZ~}*}jy  
} @yn1#E,  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ;U<rFs40  
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。 Qnv)\M1  
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。 nA#dXckoc  
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。 :\G`}_db'  
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。 xR5zm %\  
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? G+Zm  
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: k!wEPi]  
~@VyJT%  
template < class Action > 140_WV?7  
class picker : public Action ygTc Y  
  { ]AB4w+6!  
public : @avG*Mr^  
picker( const Action & act) : Action(act) {} mp>Ne6\Tu  
  // all the operator overloaded ,A!0:+  
} ; p+1kU1F0  
Sa$-Yf  
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。 H}}C>p"!,  
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: 7a<:\F}E0  
w:[\G%yQ  
template < typename Right > FO xZkU\e=  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const l>jNBxB|/A  
  { 4Y}{?]>pu  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Z[zRZ2'i5  
} >iI-Cs7TD  
$2pkh%  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > (K|7T{B  
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。 _B^Q;54c  
r1 [Jo|4vo  
template < typename T >   struct picker_maker kTs.ps8ei  
  { %8g1h)F"S  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 7F wo t&  
} ; 05o 1  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > /gq VXDY+`  
  { c\(CbC  
typedef picker < T > result; &X OFc.u  
} ; {3*Zx"e![  
>du|DZq  
下面总的结构就有了: @  M  
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。 o0F&,|'  
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。 di]TS9&9  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 !$8 e6  
至此链式操作完美实现。 ps3jw*QZ{5  
8iUj9r_  
_T.k/a  
七. 问题3 5}"9)LT@@w  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 EHX/XM  
@PyZ u7'  
template < typename T1, typename T2 > |#`qP^E  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const m e&'BQ  
  { {Z(kzJwN  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); tsN,yI]-VA  
} Z+G/==%3#,  
4b :q84  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: <e@+w6Kp'7  
QL`Hb p  
template < typename T1, typename T2 > q jmlwVw  
struct result_2 *VgiJ  
  { C0%yGLh&  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; K+ @R [  
} ; Q6rvTV'vv  
R*r;`x  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? @pO2A6 Ks  
这个差事就留给了holder自己。 4|Ay;}X \  
    #8qhl  
U/9_:  
template < int Order > eNX!EN(^  
class holder; x /E<@?*:  
template <> %{;1i  
class holder < 1 > 7 HM%Cd  
  { 7FGi+  
public : 4Bz:n  
template < typename T > ;30SnR/  
  struct result_1 nb_$g@ 03  
  { VQwF9Iq]`  
  typedef T & result; Z=j6c"  
} ; 2c1L[]h'  
template < typename T1, typename T2 > ~X!Z+Vg  
  struct result_2 OV,t|  
  { 1 paLxR5  
  typedef T1 & result; b .|k j  
} ; 6w)a.^yx7  
template < typename T > xSy`VuSl  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const P:&X1MC  
  { = 4 wf  
  return (T & )r; ="J *v>  
} YML]pNB  
template < typename T1, typename T2 > bfX yuv  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const L(+I  
  { U;#9^<^  
  return (T1 & )r1; T1#r>3c\  
} :kQydCuK  
} ; Bvsxn5z+:  
_T\cJcWf  
template <> )J{ .z   
class holder < 2 > |Q+:vb:  
  { '|^x[8^  
public : B nUWg ^E  
template < typename T > W!t=9i  
  struct result_1 ble[@VW|  
  { +FJ+,|i  
  typedef T & result; y7~y@2  
} ; o&ETs)n|  
template < typename T1, typename T2 > +^|_vq^XR  
  struct result_2 Lv UQ&NmY  
  { IRyZ0$r:e\  
  typedef T2 & result; %8{nuq+c  
} ; wl7 (|\-  
template < typename T > ApNS0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const B-UsMO  
  { .C,D;T{  
  return (T & )r; `Vl9/IEk  
} YJu~iQ`i  
template < typename T1, typename T2 > {;vLM* '  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 03H0(ku=  
  { y4)iL?!J~  
  return (T2 & )r2; M>[e1y>7  
} z"P/Geb:O  
} ; `3yK<-  
Z@,[a  
d$hBgJe>N  
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> >。 Q|xa:`3?  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: * }) W>  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 7!Qu+R  
Z0%:j\W4c  
return l(i, j) = r(i, j); 4i7+'F  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 49.B!DqQW&  
%X|u({(zb  
  return ( int & )i; ?W2u0N  
  return ( int & )j; +}R#mco5K  
最后执行i = j; -nXlW  
可见,参数被正确的选择了。 }Xvm( ;  
%+^Qs\j  
zf;sdQ;4  
'^)}"sZ@G  
U0Uy C  
八. 中期总结 EKus0"|  
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: ^B:;uyG]M  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 VwOcWKD  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 JED\"(d(  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor < 1[K1'7h  
sGa}Cf;H@g  
Ad&VOh+0  
$[UUf}7L   
wJj:hA}  
p(6 sN=  
九. 简化 P; h8  
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。 ?N^1v&Q  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ?4^ 0xGyE  
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: V503  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Y (p Ud3y  
  +-*/&|^等 T+e*'<!O  
2. 返回引用。 .cm2L,1h  
  =,各种复合赋值等 "VDMO^  
3. 返回固定类型。 Al=ByX@  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) B"8jEYT5  
4. 原样返回。 T'{9!By,P  
  operator, k/(]1QnW  
5. 返回解引用的类型。 w2db=9  
  operator*(单目) j#0JD!Vr  
6. 返回地址。 ||?@pn\  
  operator&(单目) !Au#j^5K-o  
7. 下表访问返回类型。 Q(36RX%@  
  operator[] =*1NVi $n  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 5 owK2  
  operator<<和operator>> /3&MUB*z&y  
L 0oVXmlr  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 .cbC2t95  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: VD< z]@  
C]p@7"l  
template < typename Left > /'VbV8%  
struct value_return 0(*L)s,5  
  { f7y.##WG  
template < typename T > j+@3.^vK  
  struct result_1 J#t-." f6^  
  { 6tFi\,)E  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; =r*Ykd;W|E  
} ; sQe GT)/|  
m7DKC,  
template < typename T1, typename T2 > J\P6  
  struct result_2 *MB >,HU  
  { g(Q1d-L4e  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; z_N";Rn  
} ; ,yA[XAz~U  
} ; S*$?~4{R  
{`G d  
d$jwh(Ivs  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait }opw_h+/F  
Ulx]4;uzf  
下面我们来剥离functor中的operator() BM`6<Z"3q  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 5dB62dqN  
P#7=h:.522  
return l(t) op r(t) *mVg_Kl  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) lPI~5N8  
return op l(t) s M*ay,v;  
return op l(t1, t2) #=={h?UDT  
return l(t) op 9v[V"m`M  
return l(t1, t2) op N!Rt040.%  
return l(t)[r(t)] FF~r&h8H  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] %4f.<gz~r|  
~`C _B]3|  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: O`Gq7=X  
单目: return f(l(t), r(t)); vaGF(hfTA  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); N@L{9ak1  
双目: return f(l(t)); e"52'zAV-  
return f(l(t1, t2)); &iVdqr1,  
下面就是f的实现,以operator/为例 fjVy;qJ32S  
t:5-Ro  
struct meta_divide #,u|*O:  
  { z V\+za,  
template < typename T1, typename T2 > t2s/zxt  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) r`.N?  
  { [IQ|c?DxpL  
  return t1 / t2; q+y\pdhdO  
} |PlNVd2  
} ; Rh?bBAn8  
~y2zl  
这个工作可以让宏来做: >a,D8M?  
c%J6!\  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ JD~;.3$/k  
template < typename T1, typename T2 > \ ,_fz)@)  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 4a "Fu<q  
以后可以直接用 u }gavG l  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) P=5+I+  
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 ANy*'/f  
(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。。。) GD{L$#i!  
c&!mKMrk  
acR|X@ \3  
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 #F.jf2h@  
;,C]WZ.w  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > R2gV(L(!!  
class unary_op : public Rettype PmRvjSIG  
  { J+J,W5t^  
    Left l; #uw&u6*\q  
public : *L$2M?xkY  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Zn'tNt/  
uI)twry]@  
template < typename T > Z0jgUq`r  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /}(d'@8p  
      { :Ko6.|  
      return FuncType::execute(l(t)); ~vFa\7sf  
    } ( %\7dxiK  
$+!dP{   
    template < typename T1, typename T2 > ba);f[>  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2t-w0~O  
      { ^,acU\}VqP  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); NEIkG>\7q  
    } >F7w]XH  
} ; >s f g`4  
>H!Mx_fDL  
~lys  
同样还可以申明一个binary_op N8b\OTk2  
e "A"  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 3}0\W.jH  
class binary_op : public Rettype 6'r8.~O  
  { DPTk5o[  
    Left l; /i'078F  
Right r; \=A A,Il  
public : 'J|)4OG:  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} d9#Vq=H /  
xzm]v9k&  
template < typename T > z%%O-1   
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h_vT A  
      { @h%V:c  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 4VWk/HK-!  
    } LH8jT  
RZm%4_p4s  
    template < typename T1, typename T2 > [@vz0!@s5  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N Qk aW)  
      { GiV %Hcx  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); zTF{ g+  
    } O?JJE8~']  
} ; NXU:b"G S  
V&M*,#(?  
}}JMwT  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 =?<WCR C*  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行  `Vb  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) .$qa?$@  
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。 G<;~nAo?f0  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! $ J`O-"M  
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。。。 h:YD $XE  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 \k.`xG?  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) ?Z7`TnG$uf  
下面是修改过的unary_op r~t`H*C)}  
jxh:z  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > WQK<z!W5  
class unary_op m+kP"]v  
  { {^VtD  
Left l; W$rWg>4>  
  ~RhUg~o  
public : #j QauO  
J7+G"_)'  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} +I3jI <  
:v&[ !  
template < typename T > SS=<\q#MS  
  struct result_1 >cu%Cs=m  
  { KP&+fDa  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; { mi}3/  
} ; SB_Tzp  
{PHH1dC{  
template < typename T1, typename T2 > "|SMRc  
  struct result_2 2/LSB8n|  
  { k~Ex_2;#  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 'cW^S7  
} ; H U|.5tP  
v= 55{  
template < typename T1, typename T2 > HN5m%R&`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I"07x'Ahq3  
  { ^\\3bW9}H  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); (#Y~z',I  
} Da=EAG-{7  
Mt[yY|Ec|  
template < typename T > QU"WpkO  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -+#%]P8l  
  { f%Q{}fC{*  
  return OpClass::execute(lt(t)); aF{_"X2  
} X'Ss#s>g  
<n2@;` D  
} ; [{znwK@  
iNO>'7s7  
w?Te%/s.  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug V]=22Cxi'~  
好啦,现在才真正完美了。 LW %AZkAx  
现在在picker里面就可以这么添加了: :QE5 7 .  
{%V(Dd[B6  
template < typename Right > { i5?R,a)  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const D BT4 W/  
  { ^|]&"OaB Z  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); BQ@7^E[  
} C"{^wy{sL  
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。 aAo|3KCs  
p8 rh`7  
l& :EKh  
tcD7OC:"6  
;FPx  
十. bind Pf*6/7S:  
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。 ,T/Gv;wa2  
先来分析一下一段例子 D -}>28  
~f/|bcep  
D!<F^mtl  
int foo( int x, int y) { return x - y;} U&!TA(Yr  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 54 lD+%E  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ]%\,.&=hT  
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。 +>ju,;4WK  
我们来写个简单的。 ( xs'D4  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: pGbfdX  
对于函数对象类的版本: i! .]U@{k  
|LHJRP-Z  
template < typename Func > :ym?]EL4o  
struct functor_trait SeX]|?D  
  { !FEc:qH  
typedef typename Func::result_type result_type; wq)*bIv  
} ; W^(zP/  
对于无参数函数的版本: b IDUa  
7- B.<$uC  
template < typename Ret > <I+kB^Er  
struct functor_trait < Ret ( * )() > dbp\tWaW  
  { :6n#y-9^1  
typedef Ret result_type; o+A7hBM^  
} ; mw @Pl\=  
对于单参数函数的版本: +C( -f  
H4$qM_N  
template < typename Ret, typename V1 > 'o AmA=  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > GABZsdFZ!  
  { xL}i9ozZ  
typedef Ret result_type; w^yb`\$  
} ; aukcO ;oG<  
对于双参数函数的版本: tpfgUZ{  
Z}W{ iD{  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > fr17|#L+s  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ( }-*irSsj  
  { HiCh:IP7>/  
typedef Ret result_type; EX8JlA\-W  
} ; %I1@{>OxG  
等等。。。 PmR].Ohzi  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy inP2y?j  
c[dSO(=  
template < typename Func > gf|uZ9{  
struct func_return u'YXI="(  
  { |z-f 8$  
template < typename T > Y:^hd809  
  struct result_1 Hon2;-:]{]  
  { |'^s3i&w  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; !09)WtsEfx  
} ; E^F"$Z" N  
ZU4=&K  
template < typename T1, typename T2 > <Ap_#  
  struct result_2 ^y+k6bE  
  { mdi!Q1pS  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; pUIN`ya[[  
} ; $)lkiA&;  
} ; KVi6vdgD  
?N#I2jxaD  
!xs}CxEyA  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 /MZ<vnN7f  
2Q^ q$@L  
template < typename Func, typename aPicker > i7x&[b  
class binder_1 "LBMpgpU  
  { 0~|0D#klB  
Func fn; aLk3Yg@X  
aPicker pk; b<h((]Q>^  
public : 4:/]Y=)x  
0'^M}&zCi  
template < typename T > Y}~sTuWU  
  struct result_1 >xWS>  
  { -@v^. @[Z&  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 9~SPoR/_0  
} ; _O`prX.:B0  
~ 9>H(c  
template < typename T1, typename T2 > \GFq RRn  
  struct result_2 U2Ve @.  
  { Vt`4u5HG  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; '+Dsmoy  
} ; xIdb9hm<  
lhUGo =  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} E=NjWO  
Gu;40)gm  
template < typename T > ;jP sS^X  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const B'Yx/c&n  
  { TTf j 5  
  return fn(pk(t)); NdK`-RT  
} (,At5 T  
template < typename T1, typename T2 > w,%"+ tY_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,NO[Piok  
  { 0h-NT\m  
  return fn(pk(t1, t2)); &3vm @  
} Q2CGC+   
} ; d59rq<yI  
K1 f1 T  
R iZ)FW  
一目了然不是么? GT6; I7  
最后实现bind j{C~wy!J  
>+O0W)g{o  
9Po>laT 5  
template < typename Func, typename aPicker > Ey@^gHku\  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) |nMjv]#  
  { 01(U)F\  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); [* xdILj  
} 7F`\Gz_2  
qlhc"}5x }  
2个以上参数的bind可以同理实现。 FPc `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。 FB k7Cn!  
Q%CrB>|@  
十一. phoenix Q Xd`P4a  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: (Mc{nFqS  
!t%1G.  
for_each(v.begin(), v.end(), P| NGAd  
( 5BrN uR$  
do_ ju2H 0AQ  
[ ZayJllaq^  
  cout << _1 <<   " , "  |Iy;_8c  
] {$S"S j  
.while_( -- _1), r^k+D<k[7  
cout << var( " \n " ) =Jp:dM*  
) O%t? -h  
); = MByD&o`  
5;`Ot2  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: kEh9J>|M  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor R0t!y3r&N  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 6;E3|st1X  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ,Uh^e]pC  
"8Dm7)nB  
lz^Vi!|p  
template < typename Cond, typename Actor > uh\G6s!4/  
class do_while 5K Ij}VN  
  { (N/u@M  
Cond cd; =Ti!9_~  
Actor act; + S+!:IB  
public : 4 95Y<x}=  
template < typename T > 65Z}Hf  
  struct result_1 gX"  
  { 5Q"yn2b4  
  typedef int result_type; bI.hG32  
} ; nw+t!C  
Sr+hB>{  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} =1Plu5  
C\{A|'l!x  
template < typename T > m9h<)D'>  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =2q#- ,t  
  { S6bW r0XR  
  do rL<N:@HL  
    { <ppdy,j:  
  act(t); 4{>r_^8  
  } s<*+=aIfu  
  while (cd(t)); e;v7!X  
  return   0 ; dPO"8HQ  
} CLND[gc  
} ; 0}GO$%l  
7<LuL  
YM#' +wl}`  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). "s@Hg1  
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。 1PVZGZxAgv  
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。 'qVlq5.  
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:g5  
下面就是产生这个functor的类: DXJw)%G w  
M._h=wX{}  
Mn5(Kw?o2J  
template < typename Actor > yR5XcPoKI  
class do_while_actor } ew{WD  
  { ,`U>BBBLv  
Actor act;  /$93#$  
public : 7!qeIz  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} a<*+rGI  
'*[7O2\%/  
template < typename Cond > 5NkF_&S_1  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; eP (*.  
} ; q AVypP?J  
|>P:R4P  
xlcCL?qQj  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 WiZkIZ  
最后,是那个do_ 46M=R-7=  
em7L `,  
pPxgjX  
class do_while_invoker ZKW1HL ]m  
  { 0aq{Y7sYU  
public : J+CGhk  
template < typename Actor > N9ipwr'P  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const u/k' ry=  
  { NXLb'mH~  
  return do_while_actor < Actor > (act); E9Kp=3H  
} "[/W+&z[~  
} do_; (]k Q9}8  
S#CaJ}M  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ^?|4<Rm  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 BgN^].z&  
最后来说说怎么处理break和continue ;=2JbA+"G  
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。 zM8 jjB  
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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