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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda zeC@!,lH  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 bOB<m4  
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, 4 6yq F  
[Iwb7a0p  
\zdY$3z  
""Ub^:ucD  
  class filler /LH# 3  
  { u{asKUce\  
public : 6\+ ZTw  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} jD<fu  
} ; M1Frn n  
%Voq"}}N  
Y=NXfTc  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 0P+B-K>n  
l[,RA?i {  
`<?{%ja  
(TX\vI&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); o4[  
+zl2| '  
h/LlH9S:!  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 MrW*6jY@  
<FkoWN  
@nh* H{  
OBCH%\;g  
二. 战前分析 7_=7 ;PQ<  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 nfldj33*  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 9=l6NNe)|  
]_hrYjX;  
>*wF~G*k  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 1"hd5a  
  /* --------------------------------------------- */ k2-:! IE  
vector < int *> vp( 10 ); FFG/v`NM  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); o94]:$=~  
/* --------------------------------------------- */ Vgj&h dbd  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); A>bpP  
/* --------------------------------------------- */ un&Z' .   
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ~xp(k  
  /* --------------------------------------------- */ SU` RHAo  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); >u-6,[(5X*  
/* --------------------------------------------- */ K> rZJ[a  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); P3W<a4 ==  
7\T~K Yb?  
hx5oTJR  
G\;a_]Q  
看了之后,我们可以思考一些问题: q n6ws  
1._1, _2是什么? L@&(>  
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。 %k"qpu  
2._1 = 1是在做什么? 3IlflXb  
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。 rw|;?a0  
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。 =JR6-A1>  
pBbfU2p  
>RTmfV  
三. 动工 7GFE5>H  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Jc3Z1Tt  
hoDE*>i  
d3IMQ_k  
2_i9 q>I  
template < typename T > liuw!  
class assignment yu~o9  
  { Dp8`O4YC  
T value; O'WB O"  
public : y8!#G-d5  
assignment( const T & v) : value(v) {} #Bih=A #  
template < typename T2 > k$NNpv&;d  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } $vR#<a,7>  
} ; y-1!@|l0:6  
J^Mq4&  
]zt77'J  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 jG E=7  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Ofm?`SE*|  
IQm[ ,Fh  
>QcIrq%=  
Vzmw%f)_+  
  class holder Qm >x ?  
  { =.Hq]l6+  
public : $oo`]R_   
template < typename T > d41DcgG'j(  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 6F)^8s02h  
  { $GI jWlAh  
  return assignment < T > (t); zZhA]J  
} c9 7?+Y^  
} ; Hd8 O3_5  
2X)n.%4g$;  
2BGS$$pP  
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: er%D`VHe  
)o;oOPT!  
  static holder _1; cU[^[;4J<  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 X%sMna)  
6!;eJYj,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); H?a1XEY/  
而不用手动写一个函数对象。 l`wF;W!  
Y+kfMAv  
m) -D rbE  
&| guPZ  
四. 问题分析 "dItv#<:}  
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。 e*Gt%'  
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。 b<]Ae!I'  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 gd,3}@@SH  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 y+"6Y14  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 5dNM:1VoE  
q-lejVS(g  
五. 问题1:一致性 cN&]JS,  
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?| P2t{il   
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 bgNN0,+8  
\$B%TY  
struct holder s{:l yp  
  { s-[v[w'E  
  // <=g{E-  
  template < typename T > |3:e$  
T &   operator ()( const T & r) const e%wzcn  
  { {pR4+g  
  return (T & )r; ~ 7^#.  
} pFW^   
} ; !!we4tWq  
_=Eb:n+X  
这样的话assignment也必须相应改动:  ~0T;T  
+bhR[V{0g  
template < typename Left, typename Right > mV'XH  
class assignment )b7;w#%q  
  { ^K]`ZQjKC  
Left l; [WXa]d5Y  
Right r; yOdh?:Imv  
public : YK V?I   
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ^fq^s T.$  
template < typename T2 > v{44`tR   
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } x,rK4L7U  
} ; \v]esIP5R'  
5IJm_oy  
同时,holder的operator=也需要改动: !*1Kjg3  
>DSD1i+N  
template < typename T > TilCP"(6D  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 5?=haGn  
  { 6dlV:f_\y  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Gtm|aR{OS  
} %={[e`,  
6VQe?oh  
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。  z:p;Wm  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 M}Obvl  
)&F]j  
return l(rhs) = r; 5 >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。 W3M1> (  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: >oHgs  
Q?xCb  
template < typename Tp > q,% lG$0v  
class constant_t 0Uf.aP  
  { (/;<K$u*h  
  const Tp t; B(t`$mC  
public : _+*+,Vx  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} vP. ^j7wB  
template < typename T > 5z=.Z\M`8  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const :+? w>  
  { NQu .%=  
  return t; DPg\y".4Y&  
} WV?3DzeR  
} ; 0vjlSHS;`.  
}c?W|#y`.o  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 *2^+QKDG  
下面就可以修改holder的operator=了 S"Z.M _  
;Im%L=q9GL  
template < typename T > E},^,65  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const $9@jV<Q1  
  { ]; Z[V  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); <oKoz0!  
} UfxY D  
!+H)N  
同时也要修改assignment的operator() t E(_Cg  
sgfci{~  
template < typename T2 > 9h/JW_  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } }|9!|Q  
现在代码看起来就很一致了。 ?qJt4Om  
LLD#)Jl{?  
六. 问题2:链式操作 R|g50Q  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 |EZ\+!8N:{  
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。 3bBCA9^se  
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。 O]cuJp  
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。 {Q~HMe`,  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct  c_ Dg0  
bD:[r))#e  
template < typename T > 4^3lG1^YY  
struct result_1 \ 3XG8J  
  { DOB#PI [/  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; uN*Ynf(:-  
} ; Gv\:Agi  
Yj{-|2YzL  
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: r>,s-T!7  
f=T-4Of  
template < typename T > H/''lI{k)  
struct   ref k/,7FDO?m  
  { h6;vOd~%  
typedef T & reference; jzb%?8ZJ  
} ; |6o!]~&e$1  
template < typename T > pybE0]   
struct   ref < T &> (kmrWx= $  
  { !4vepa}Y  
typedef T & reference; _)XZ;Q  
} ; !lxq,Whr{  
y}*J_7-  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: J>dIEW%u  
EGw;IFj)  
template < typename T > cUj^aTpm  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const svRYdInBNu  
  { ~kp,;!^vr  
  return l(t) = r(t); i38`2  
} t$EL3U/(  
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。 +aZcA#%  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 T?k!%5,Kj  
?8!\VNC.  
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 &[W53Lqa  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: E@/* eJ  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 JuD&121N*  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 :v B9z  
最后的布局是: &B?*|M`)k  
                Add F&u)wI'  
              /   \ wB+X@AA  
            Divide   5 >!3r7LgK  
            /   \ ;)23@6{R%  
          _1     3 $i|d=D&t  
似乎一切都解决了?不。 A/TCJ#>l  
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。 CNl @8&R  
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。 wBI>H 7A  
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: A/sM ?!p>_  
3,yzRb  
template < typename Right > tRVz4fk[G  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const pg.BOz\'q  
Right & rt) const K};~A?ET,h  
  { HB*H%>L{"B  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); t_kRYdW9  
} MG:eI?G/'  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 sH51 .JG  
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。 &2sfu0K  
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。 ^E&WgXlb  
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。 !6FO[^h||H  
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。 {NUI8AL46A  
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? ksy]t |  
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: U28frRa  
"_ H 9]}Q  
template < class Action > tLzb*U8'1w  
class picker : public Action E RjMe'q4  
  { 9?tG?b0  
public : p+#]Jr  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 2*5pjd{Kt  
  // all the operator overloaded o@[oI\Vr!  
} ; cD ?'lB-  
\rM5@ Vf  
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。 ows 3%  
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: ;5tQV%V^Q  
(>C$8)v  
template < typename Right > H (tT8Q5i  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 1O2jvt7M  
  { dLbSvK<(I  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); yYiu69v  
} V*gh"gZ<  
F% z$^ m-  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ~cul;bb#  
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。 4SJb\R)XK  
V`m9+<.1b  
template < typename T >   struct picker_maker <.=-9O6  
  {   bKt4  
typedef picker < constant_t < T >   > result; nLY(%):(P  
} ; zALtG<_t  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > x7!gmbMfK'  
  { . "Q}2  
typedef picker < T > result; 6,~]2H'zq  
} ; lf\x`3Vd  
LnPG+<  
下面总的结构就有了: p:zRgwcn  
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。 #|/ +znJm  
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。 }=p+X:k=  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 H,EGB8E2  
至此链式操作完美实现。 PZihC  
F^CR$L& K  
1ZY~qP+n+  
七. 问题3 wwE3N[  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 ?N=`}}Ky-  
;r} yeI Sf  
template < typename T1, typename T2 > ]OV}yD2p  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const NA+7ey6  
  { yX.; x 0  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); <>H^:iqn  
} U+,RP$r@  
,olP}  
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: [ d`m)MW-  
-I[KIeF  
template < typename T1, typename T2 > NqM=Nu\  
struct result_2 _&N}.y)+t  
  { rV}&G!V_t  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; uM,R+)3  
} ; -z">ov-)  
W<:x4gBa  
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? <"yL(s^u"  
这个差事就留给了holder自己。 .'b| pd  
    U(2=fKK;  
o~M=o:^nH  
template < int Order > sh*/wM  
class holder; kS4YxtvB  
template <> r@EHn[w  
class holder < 1 > x/ix%!8J  
  { +K?sg;  
public : wz>[CXpi_  
template < typename T > B+z>$6  
  struct result_1 m qwJya  
  { Aw&0R"{  
  typedef T & result; LfN,aW  
} ; Ax*xa6_2  
template < typename T1, typename T2 > mrBK{@n  
  struct result_2 <R?S  
  { u.Tknw-X  
  typedef T1 & result; zKT4j1 h  
} ; [qU`}S2  
template < typename T > J,J6bfR/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const CA5T3J@vAQ  
  { a n0n8l  
  return (T & )r; $HCgawQ  
} *U- :2uf  
template < typename T1, typename T2 > .DM-&P  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const \h?6/@3ob  
  { @VQ<X4 Za  
  return (T1 & )r1; =#vJqA  
} _9'hmej  
} ; n=?wX#rEC#  
*fz#B/ _o  
template <> 10xza=a  
class holder < 2 > a(LtiO  
  { FKUo^F?z  
public : Bj GfUQ  
template < typename T > q:=jv6T#  
  struct result_1 2R W~jn"  
  { ^SK!? M  
  typedef T & result; *c 9 S.  
} ; /vC!__K9:  
template < typename T1, typename T2 > }X. Fm'`  
  struct result_2 @^/aS;B$>  
  { ^7yaM B!  
  typedef T2 & result; hkdF  
} ; FY`t7_Y?GV  
template < typename T > O[\mPFu5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const #8~ygEa}  
  { KTBtLUH]*F  
  return (T & )r; }I1j#d0.  
} sOb]o[=  
template < typename T1, typename T2 > *Q#oV}D_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const q]Kv.x]$R  
  { bGkLa/?S  
  return (T2 & )r2; 56 Z  
} E#,\[<pc  
} ; 6)BPDfU,  
o2cc3`*8d  
7!wc'~;  
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> >。 P- +]4\  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: xGFbh4H=8p  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: O3mw5<%15  
T8&eaAoo  
return l(i, j) = r(i, j); 97~>gFU77#  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) TZGk[u^*  
s6r(\L_Im  
  return ( int & )i; Mdh]qKw  
  return ( int & )j; +v$W$s&b-h  
最后执行i = j; 0+u >"7T  
可见,参数被正确的选择了。 ^qi+Y)dU|  
9hssI ZO  
KuW>^mF(I  
)FPn_p#3]  
q`?M+c*F  
八. 中期总结 #eX<=H]  
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: G"tlJ7$myQ  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 <sw=:HU  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 OCq5}%yU&i  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor UWhJkJsX  
'IT]VRObP  
~ch%mI~  
,fqM>Q  
J Vxja<43  
tCm]1ZgRW  
九. 简化 t&NpC;>v  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 RWX!d54&  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 :H&G}T(#  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: a>rDJw:  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 &W c$VDC  
  +-*/&|^等 I>##iiKN  
2. 返回引用。 7 \[fjCg\w  
  =,各种复合赋值等 3o0ZS^#eB  
3. 返回固定类型。 xRdx` YYu  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 8Lgm50bs  
4. 原样返回。 S4?WR+:h  
  operator, OZd (~E  
5. 返回解引用的类型。 yimK"4!j5A  
  operator*(单目) e /1x/v'  
6. 返回地址。 +95v=[t#Ut  
  operator&(单目) Yi)s=Q:  
7. 下表访问返回类型。 :YOo"3.]  
  operator[] %K.rrn M  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 N3*1,/,l .  
  operator<<和operator>> F_m' 9KX4E  
TI t\  
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。 HTz`$9  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: m(d|TwG{  
t K/.9qP  
template < typename Left > L &hw- .Q  
struct value_return /AyxkXq  
  { Y/"t!   
template < typename T > &CSy>7&q  
  struct result_1 z1 MT@G)S$  
  { 6/?onEL9_  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; eB=&(ZT  
} ; Gi#-TP\  
%vm_v.Q4)  
template < typename T1, typename T2 > X,#~[%h$-=  
  struct result_2 'TuaP `]<  
  { !c{F{ t-a  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; $IjI{%  
} ; U8y?S]}vo  
} ; R&&&RI3{  
jWV}U a  
yP>025o't  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait T:Ee6I 3l  
H0sTL#/L\  
下面我们来剥离functor中的operator() E`V\/`5D  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ;,e16^\' &  
{7c'%e  
return l(t) op r(t) #^Pab^Y3r-  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) EpyMc+.Ze'  
return op l(t) -{8K/!  
return op l(t1, t2) #.[eZ[  
return l(t) op KX 7 fgC  
return l(t1, t2) op B2P@9u|9  
return l(t)[r(t)] CaO-aL  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] P9f`<o  
AO]cnh C  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: @2a!T03  
单目: return f(l(t), r(t)); %2\tly!{ %  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); z7gX@@T  
双目: return f(l(t)); CfSP*g0rW  
return f(l(t1, t2)); 3Jt# Mp  
下面就是f的实现,以operator/为例 vJ=Q{_D=\  
CswKT 9  
struct meta_divide QIevps*  
  { 'L-DMNxBr  
template < typename T1, typename T2 > M@<9/xPS  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) f,Dic%$q  
  {  X(X[v]  
  return t1 / t2; ,Kl?-W@  
} X-kOp9/.  
} ; +egwZ$5I  
n*A1x8tn  
这个工作可以让宏来做: _oCNrjt9  
0V21_".S  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Bf;_~1+vLG  
template < typename T1, typename T2 > \ !|i #g$  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; q~[s KAh  
以后可以直接用 mfaU_Vo&  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) H?8'(  
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 PnaiSt9p?r  
(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。。。) 9A} *  
#Xox2{~  
FE&:?  
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 L YF|  
P/|1,S k  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > c$71~|-[  
class unary_op : public Rettype K)~aH  
  { {vCtp   
    Left l; 1^X)vck  
public : ;l0 dx$w  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Z%:>nDZV  
S6JXi>n  
template < typename T > _ `&l46  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ByJPSuc D  
      { 0V(}Zj>  
      return FuncType::execute(l(t)); Zx_ ^P:rL  
    } "O<ETHd0  
o!K DeY  
    template < typename T1, typename T2 > ,>S7c  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const W_JO~P  
      { 4}v|^_x-i  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); M?%x= q\<  
    } /B~[,ES@1  
} ; 6X%g-aTs  
h )5S4)  
/G'3!S  
同样还可以申明一个binary_op ?`rAO#1  
9%iQ~   
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Q]/%Y[%|  
class binary_op : public Rettype -HQbvXAS  
  { SnmUh~`L~  
    Left l; ~8u *sy  
Right r; iP"sw0V8  
public : ~<n.5q%Z  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ?V^7`3F  
Coe/4! $M  
template < typename T > rFQWgWD  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const n@p@ @  
      { ={zTQ+7S`  
      return FuncType::execute(l(t), r(t));  Q}L?o  
    } yW= +6@A4  
C$1W+(  
    template < typename T1, typename T2 > ]>VG}e~b  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >- \bLr  
      { ([dd)QU  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); X$ ZVY2  
    } A!B.+p[ G  
} ; 4v hz`1  
u6ULk<<\  
Y -a   
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 <SI|)M,, 3  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 V+O,y9  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 6~x'~T  
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。 Pp tuXq%U  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Jq'8"  
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。。。 _o$jk8jOjW  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ~! -JN}H m  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) bPU i44P  
下面是修改过的unary_op QE\ [ EI2  
JUpV(p"-r  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > WqCC4R,-  
class unary_op QH9t |l  
  { l\*9rs:!  
Left l; @5S'5)4pB  
  Q7$o&N{  
public : "a8E0b  
.PUp3X-  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} !{t|z=Qg  
#;j:;LRU  
template < typename T > WI/tWj0  
  struct result_1 Ec@n<KK#  
  { 2+ cs^M3  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Sz go@x$^  
} ; wwB3m&  
Lz'VQO1U=  
template < typename T1, typename T2 > a,c!#iyl3  
  struct result_2 +y?Ilkk;j  
  { Z,.Hz\y1D  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; WR"D7{>tw  
} ; YOD.y!.zq7  
TQF+aP8[L  
template < typename T1, typename T2 > GBbnR:hM  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Kf[d@ L  
  { rR> X<  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2));  S=(O6+U  
} o[Jzx2A<  
,|({[ 9jA  
template < typename T > kO}&Oi,?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xV)[C )6  
  { bx8](cT_  
  return OpClass::execute(lt(t)); 4VwF \  
} &vp KBR ^  
\g39>;iR  
} ; 'p&,'+x  
qUkM No3  
VI&x1C  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug FvxM  
好啦,现在才真正完美了。 _s=H|#l  
现在在picker里面就可以这么添加了: 5QMra5Nk  
%L+q:naZe  
template < typename Right > L=4+rshl!_  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const !mmMAsd,  
  { }'$PYAf6  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); X g6ezlW  
} FPDTw8" B;  
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。 CI'RuR3y]Z  
iAwEnQ3h  
^a4z*#IOr  
x;n3 Zr;(  
F)LbH& Kn  
十. bind 5`QcPDp{z  
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。 9{toPED  
先来分析一下一段例子 6Yj{% G  
uZ!YGv0^  
YX0ysE*V:&  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ;.A}c)b  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 #X}HF$t{=  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 sS>b}u+v#!  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 u5(8k_7  
我们来写个简单的。 <xOX+D  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: -zR<m  
对于函数对象类的版本: +WH\,E  
&]nx^C8V;  
template < typename Func > %;,fI'M  
struct functor_trait ci~#G[_$S  
  { ^`&'u_B!+  
typedef typename Func::result_type result_type; Z7;V}[wie  
} ; _QPqF{iI  
对于无参数函数的版本: )>iOj50n3  
zR"c j  
template < typename Ret > ZSC*{dD$E  
struct functor_trait < Ret ( * )() > )/T[Cnx.Nc  
  { pH1!6X  
typedef Ret result_type; D0D=;k   
} ; BzzC|  
对于单参数函数的版本: UlYFloZ  
@r TB&>`  
template < typename Ret, typename V1 > b(Nv`'O  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > $C4~v  
  { I\~[GsDY  
typedef Ret result_type; s^wm2/Yw  
} ; bn(N8MFCV  
对于双参数函数的版本: [n2B6Px  
#S}orWj  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > VI0wul~M  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > v ,8;: sD  
  { 4ax{Chn  
typedef Ret result_type; sTM;l,  
} ; kA:mB;:  
等等。。。 v/+ <YU  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Re$h6sh  
G;Li!H  
template < typename Func > Nd~B$venh  
struct func_return s2; ~FK#/  
  { uoS:-v}/Y~  
template < typename T > G{U#9   
  struct result_1 IiU> VLa  
  { XB)D".\  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; $|N6I  
} ; (Xd8'-G$m  
NAGM3{\5v$  
template < typename T1, typename T2 > Fc~G*Gz~Z|  
  struct result_2 nf.Ox.kM)  
  { -@pjEI  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 8dGsV5"*  
} ; hyI7X7Hy  
} ; (8d uV  
9LDv?kYr  
ma.84~m  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 i?x gV_q;  
mMAN* }`O  
template < typename Func, typename aPicker > ?Nos;_/  
class binder_1 8Zr;n`~  
  { ul~ux$a  
Func fn; iQ'*QbP'Z  
aPicker pk; pRd.KY -<  
public : yPN'@{ 5#  
I652Fcj  
template < typename T > ^/f~\ #R  
  struct result_1 gjS|3ED  
  { '!HTE` Aj  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; po| Ux`u  
} ; K@JZ$  
W__ArV2Z_  
template < typename T1, typename T2 > #@R0$x  
  struct result_2 B `(jTL  
  { Q+:y  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ] ; w 2YR  
} ; P`Np +E#I  
%Bs. XW,  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 2~4:rEPJ:  
AZj&;!}  
template < typename T > acd[rjeT  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const UcRP/LR%C  
  { )(iv#;ByL  
  return fn(pk(t)); E/;t6& 6  
} ;tOs A #  
template < typename T1, typename T2 > ^_2c\mw_I  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const CMt<oT6.?  
  { $O"ss>8Se  
  return fn(pk(t1, t2)); /9`4f"  
} u47<J?!Q  
} ; HIg2y  
'7iz5wC#  
~Amq1KU*Z  
一目了然不是么? BoD{fg  
最后实现bind MpV<E0CmE  
/bo}I-<2  
Z)?$ZI@  
template < typename Func, typename aPicker > <kh.fu@.Q  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) -F5B Jk  
  { honh 'j  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); $0])%   
} 6u[fCGi%  
3I6ocj [,  
2个以上参数的bind可以同理实现。 }vndt*F   
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 (b&g4$!x&5  
=sJ?]U  
十一. phoenix R\j~X@vI  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: &K ~k'P~m  
&g`&#IRz  
for_each(v.begin(), v.end(), m,.Y:2?*V  
( +VIA@`4  
do_ 0vY_  
[ (3Db}Hnn  
  cout << _1 <<   " , " I2 [U#4n  
] (s};MdXIz  
.while_( -- _1), ,AP&N'  
cout << var( " \n " ) qZ1'uln=C-  
) )6"}M;v  
); K-RmB4WI  
Et=Pr+Q{c  
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: JZ5k3#@e  
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 N\{"&e  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 O]N/(pe:d  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 57\ 0MQO  
c=! >m  
X8C7d6ca  
template < typename Cond, typename Actor > I)HO/i 6>3  
class do_while c-w #`  
  { <BR^Dv07U  
Cond cd; .. `I <2  
Actor act; #M-!/E  
public : SUS=sR/N  
template < typename T > fG0?"x@>  
  struct result_1 gZ@+62  
  { 5EYGA\  
  typedef int result_type; 'I[?R&j$G  
} ; fz'qB-F Y  
vDjH $ U  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 2 bc&sU)X  
hU?DLl:bXF  
template < typename T > MAh1tYs4D  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f"6W ;b2L.  
  { f{BF%;  
  do AuNUW0/ 7  
    { 4f LRl-)  
  act(t); \xYVnjG,  
  } wh$bDT Cj  
  while (cd(t)); U>S  
  return   0 ; 4XkI? l  
} k^5Lv#Z  
} ; J1w;m/oV  
/\mtCa.O  
zv]ZEWVzc  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). A3]A5s6  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 <PLAAh8  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 Xu$>$D# a  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 wZvv5:jKpu  
下面就是产生这个functor的类: -Vn#Ab_C  
g5V\R*{  
J%"BCbxW~B  
template < typename Actor > 0|&@)`  
class do_while_actor @MSmg3 &  
  { lQ 8hY$  
Actor act; g'.OzD  
public : ;1k& }v&  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} E&U_1D9=L<  
>kXscbRL7  
template < typename Cond > :i.@d?  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; L(y70T  
} ; l=?e0d>O  
(< +A  w7  
aOD h5  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 pz%s_g'  
最后,是那个do_ Af3|l  
3$?6rMl@y  
cBxGGggB  
class do_while_invoker O<S.fr,  
  { #&Hi0..y  
public : 2B_|"J  
template < typename Actor > t2[/eM.G  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const \VpEUU6^U  
  { gAAC>{Wh  
  return do_while_actor < Actor > (act); -S$F\%  
} Xa`Q;J"h  
} do_; 5kGniG?T#  
F0$w9p  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? M(X _I`\E  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 wQ33Gc  
最后来说说怎么处理break和continue \<{a=@_k9  
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。 aTcz5g0"  
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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