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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda $*%Ml+H-  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 &a8#qv"l  
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, d@"eWvnlZ  
-!MDYj+U  
w2~(/RgO  
o lNL|WJ`w  
  class filler `hS<F" j  
  { 8N(bLGUG  
public : bF' ~&<c  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 76)(G/  
} ; UhY )rezh  
d\, 4Wet;#  
UL[4sv6\9  
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: ##u+[ !  
xP'IyABx  
=rgWO n8  
7& k lX  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); )+ Wr- Yay  
 b6S86>  
%kJ:{J+w]  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 CBSJY&:K  
!{s $V2_  
ue/6DwUv  
@V] Wm1g  
二. 战前分析 +M@G 8l  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 m[oe$yH  
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 _89 _*t(  
SlZL%C;  
`+B+RQl}[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); U3lr<(r*  
  /* --------------------------------------------- */ |i?AtOt@f  
vector < int *> vp( 10 ); p`1d'n[  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); |gxU;"2`5~  
/* --------------------------------------------- */ {L$b$u$7:  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); W\U zw,vI  
/* --------------------------------------------- */ Oe$cM=Yf  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); }#<Sq57n  
  /* --------------------------------------------- */ ;y6Jo  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 5vbnO]8  
/* --------------------------------------------- */ ]02 l!"  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 1y0.tdI(  
) 0AE*S  
'QT(TF>  
=JO|m5z8>  
看了之后,我们可以思考一些问题: =oT@h 9VI  
1._1, _2是什么? U]hQ#a+  
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。 Ffj:xZ9rk  
2._1 = 1是在做什么? r=L9x/r  
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。 Q(k$HP  
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。 wc bs-arH  
/GM-#q a  
2y_rsu\  
三. 动工 J~gfMp.  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: D{'Na5(  
T,7Y7MzF  
lu(G3T8  
G:WMocyXI'  
template < typename T > ]N=C%#ki!  
class assignment .2xypL8(  
  { Oku4EJFJ  
T value; m3_e]v3{o  
public : GeHDc[7  
assignment( const T & v) : value(v) {} >+vWtO 2  
template < typename T2 > ?]9uHrdsN}  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } .[ 1A  
} ; Q=PaTh   
7U.g4x|<  
 N%r}0  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 7=QV^G  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment D<++6HN&#  
Mh+'f 93  
>j`*-(`2fa  
QwT ]| 6>  
  class holder qZ\zsOnp  
  { "mPa >`?  
public : _\]D<\St  
template < typename T > o4~ft!>  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 3sp*.dk  
  { CdaB.xk  
  return assignment < T > (t); [7I|8  
} XIjSwR kYJ  
} ; GE5@XT  
4`8.\  
_a<PUdP  
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: /0o 2  
Plq [Ml9  
  static holder _1; y'@l,MN{  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 *?K` T^LS  
(6h7'r $  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ,s)~Y p?<  
而不用手动写一个函数对象。 Q.y KbO<[  
2OT6*+D  
akCl05YW  
3&y u  
四. 问题分析 3@"VS_;?  
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。 iL,3g[g  
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。 ItaJgtsV  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 B:mlBSH  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 *(>$4$9n  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 q!ZmF1sU  
@nc!(P7_  
五. 问题1:一致性 \ 3LD^[qi  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| "5y^s!/  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 FBY~Z$o0.  
l&|{uk  
struct holder NXmj<azED  
  { teB {GR  
  // _b5iR<f  
  template < typename T > @H_LPn  
T &   operator ()( const T & r) const zcZw}  
  { bs`/k&'  
  return (T & )r; wcL0#[)  
} ~o2{Wn["  
} ; Xj@Kt|&`k  
=0f8W=d:Vr  
这样的话assignment也必须相应改动: wlpbfO e/  
):|)/ZiC'  
template < typename Left, typename Right > ?Jr<gn^D  
class assignment jU#%@d6!#  
  { nb|MHtPX  
Left l; =f|>7m.p  
Right r; hy]AH)?pR  
public : fZ376Z:S$  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 0[i]PgIH  
template < typename T2 > ]Aluk|"`U  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } n=>Gu9`  
} ; C=b5[, UCB  
785iY865  
同时,holder的operator=也需要改动: r9t{/})A  
6h,'#|:d  
template < typename T > #[xNE C)  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const C`#N Q*O  
  { aLq;a  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 0=5i\*5 p  
} B~ez>/H^  
LtU+w*Gj  
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。 wS^-o  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Rd$<R  
<'B^z0I,  
return l(rhs) = r; Bf}_ Jw-=  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 vJ'ho  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: s6]f#s5o  
Aa Ma9hvT!  
template < typename Tp > 0x & ^{P~  
class constant_t K@,VR3y /  
  { WE"'3u^k  
  const Tp t; ie ,{C  
public : #Nd+X@j  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 2X]\:<[4  
template < typename T > 8(I"C$D!k  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const z?aD Oh  
  { eo80L  
  return t; ( BGipX4  
} w}i.$Qt  
} ; ={Hbx> p  
Sce9R?II  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 B dKwWgi+a  
下面就可以修改holder的operator=了 **"P A8   
@hvq,[   
template < typename T > w&gHmi  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const hJ@nW5CI  
  { ^v'Lu!\f  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); {8MF!CG]  
} 9e5UTJ  
PA/6l"-`3  
同时也要修改assignment的operator() RW)C<g  
L;  ~=(  
template < typename T2 > O`=Uq0Vv  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } [Wh 43Z  
现在代码看起来就很一致了。 8HOmWQS  
neBkwXF!  
六. 问题2:链式操作 Kv7NCpq'  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 88K*d8m  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 3:( `#YY  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 rij[ZrJ  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 4Uiqi{}  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct meWAm?8RI  
24Fxx9 g  
template < typename T > *8p</Q  
struct result_1 GM/1u fZH  
  { bsm,lx]bH^  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; qrkT7f  
} ; [ n2udV  
+=_Pl7?  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: cPbz7  
ZS+2.)A  
template < typename T > q|l|gY1g)  
struct   ref -{h[W bf  
  { (G VGoh&  
typedef T & reference; ?2TH("hV$  
} ; Z7^}G=*  
template < typename T > #O WSy'Qnt  
struct   ref < T &> X`b5h}c  
  { S(6ZX>wv:  
typedef T & reference; "ir*;|  
} ; EHZSM5hu  
n3N"Ax  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: YUE[eD/  
PwW@I~@>  
template < typename T > 'gGB-=yvbO  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const bv/b<N@4?$  
  { E@Fen CF  
  return l(t) = r(t); X d6y7s  
} f<wgZM  
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。 Tt\w^Gv\d  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 K5SO($  
YSgF'qq\  
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 )VT/kIq-U  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: l+6(|"md  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 0pFHE>  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 +mQSlEo  
最后的布局是: pQNFH)=nw  
                Add MQ44uHJ  
              /   \ 5qy}~dQ  
            Divide   5 8;8}Oq  
            /   \ d3GK.8y_z  
          _1     3 meR2"JN'  
似乎一切都解决了?不。 M lFvDy  
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。 jGn^<T\  
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。 nlW&(cH  
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: 0,/x#  
3U)8P6Fz  
template < typename Right > "tM/`:Qp  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Be+:-t)  
Right & rt) const \0h/~3  
  { kP$g l|  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 9f,:j  
} YW<2:1A|  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 F6p1 VFs  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 {%{GZ  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 aTsfl  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 J|-HZ-Wk|J  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 sFK<:ka  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? D OeKW  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: y6}):|  
}=a4uCE  
template < class Action > `Ny8u")=  
class picker : public Action "zbE  
  { 5>)jNtZ  
public : / JB4#i7  
picker( const Action & act) : Action(act) {} l{9h8]^  
  // all the operator overloaded )_cv}.xe  
} ; @ WaYU  
9eiBj  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 l,wN@Nk  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: N_D+d4@  
2(Uz9!<V  
template < typename Right > Z@!W? Ed  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const I&8m5F?$`  
  { I})t  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); C4]%pi  
} vc #oALc&  
/Ph&:n\4  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > sG2 3[t8  
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。 'hO;sL  
`aL|qyrq#  
template < typename T >   struct picker_maker w9$8t9$|  
  { (PcK(C!}=\  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 493i*j5r)l  
} ; ; ,jLtl  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ~qxXou,J  
  { e oSM@Isu  
typedef picker < T > result; |SKG4_wGe  
} ; SzX~;pFM0  
R Sz[6  
下面总的结构就有了: t<F]%8S  
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。 bpa O`[*  
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。 ]31XX=  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Xe;(y "pR  
至此链式操作完美实现。 8Ql'(5|T  
-WvgK"k  
e8mbEC(AK  
七. 问题3 ^!o}>ls['  
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。 _`i%9Ad.4  
zI_GdQNfN  
template < typename T1, typename T2 > @jSbMI  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D1~x  
  { aGb. Lh9  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); < iI6@X>  
} KTjlWxD  
,,%:vK+V  
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: VHr7GAmU  
]^jdO##M  
template < typename T1, typename T2 > u# WTh%/  
struct result_2 917 0bmr  
  { 9+ l3 $  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; e~.?:7t  
} ; k_>Fw>Y  
<3=qLm  
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? o Xi}@  
这个差事就留给了holder自己。 Du:p!nO  
    YQV?S  
W^.-C  
template < int Order > s%[GQQ-N  
class holder; UXPegK!  
template <> Wk#h,p3  
class holder < 1 > 34wM%@D*c  
  { t-*|Hfp*^  
public : ?4[Oh/]R  
template < typename T > SiqX1P  
  struct result_1 }BdVD t  
  { a,*p_:~i  
  typedef T & result; %m{.l4/!O  
} ; 1"&;1Ts  
template < typename T1, typename T2 > D?yE$_3>c  
  struct result_2 H9VXsFTW  
  { |\|)j>[i  
  typedef T1 & result; ``|RO[+2  
} ; dM s||&|&  
template < typename T > {{ *]bGko  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const X";Z Up  
  { E<Dh_K  
  return (T & )r; 6QLQ1k`  
} Fiu!!M6  
template < typename T1, typename T2 > ;=+Zw1/g  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ,ah*!Zm.kk  
  { fA_%8CjI  
  return (T1 & )r1; +6hl@Fm(  
} .^~l_ LkA  
} ; WAB0e~e:|Q  
Z%5nVsm:G  
template <> 0GX10*t.  
class holder < 2 > 4s~HfxYT  
  { #CA%]*l*F  
public : y (nsyA  
template < typename T > VP %i1|XZJ  
  struct result_1 %7v@n+Q  
  { kg: uGP9  
  typedef T & result; Fu4EEi  
} ; 5rmlAq  
template < typename T1, typename T2 > t'Eb#Nup3  
  struct result_2 $HBT%g@UN  
  { juMxl  
  typedef T2 & result; tpa^k  
} ; hB7pR"P  
template < typename T > xd|~+4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const !ASoXQRz  
  { g+}s:9  
  return (T & )r; ;EJPrDHTk  
} inPE/Ux  
template < typename T1, typename T2 > wD6!#t k  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const P}hY {y'  
  { yS)- &t!;  
  return (T2 & )r2; i}`_H^  
} B)rr7B  
} ; PW*;Sp  
VX;zZ`BJ  
5:%..e`T  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 B6ed,($&  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: g=xv+e  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: au~]  
-VWCD,c  
return l(i, j) = r(i, j); =_8 UZk.  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) _,_8X7  
X a"XB  
  return ( int & )i; lI4J=8O0  
  return ( int & )j; F?b'L JS  
最后执行i = j; "7kgez#Y  
可见,参数被正确的选择了。 mQJ4;BJw  
2y+70(E1  
_{e&@ d  
Ht|",1yr+  
$N;"}G z  
八. 中期总结 >*`>0Q4y  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ?ds f@\  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 3>Q@r>c  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Km)X_}|  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor xd^&_P$=  
q%-&[%l  
.Vo"AuC}  
>f\zCT%cf  
-BA"3 S  
~$4]HDg  
九. 简化 -`!_h[   
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。 B2~f;zy`  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 h; 'W :P  
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: F0&~ ?2nG  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 )L |tn  
  +-*/&|^等 vpm ]9>1[  
2. 返回引用。 *o02!EYge  
  =,各种复合赋值等 H]_WFiW-9  
3. 返回固定类型。 Nush`?]J"_  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) cQT1Xi  
4. 原样返回。 +_qh)HX  
  operator, ytjK++(T5  
5. 返回解引用的类型。 H\^VqNK"  
  operator*(单目) k> b&xM!  
6. 返回地址。 :E>&s9Yj?  
  operator&(单目) rH9uGm-*  
7. 下表访问返回类型。 h?0F-6z  
  operator[] g1ZV&X=2  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 g4N%PV8  
  operator<<和operator>> b fp,zs  
\ Y*h  
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。 },DyU  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: bh6d./  
>0PUWr$8  
template < typename Left > 8f?rEI\0GD  
struct value_return m@ i2#  
  { hPa n  
template < typename T > 0VzXDb>`  
  struct result_1 nQ5N=l  
  { 7p)N_cJD  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; aZ`<PdA  
} ; 9nn>O?  
/61by$E  
template < typename T1, typename T2 > LGIalf*7  
  struct result_2 jip\4{'N  
  { r4E`'o[  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 3brb*gI_b  
} ; !w q4EV  
} ; i90}Xyt  
@l'G[jN5  
bE?'C h  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait UqN{JG:#.  
\V= &&(n#  
下面我们来剥离functor中的operator() "YJ[$TG  
首先operator里面的代码全是下面的形式: nO~b=qO  
dM Y 0K  
return l(t) op r(t) %c]nWR+/  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Bc@30KiQ ^  
return op l(t) re; Lg C  
return op l(t1, t2) 9#uIC7M  
return l(t) op vYDSu.C@a  
return l(t1, t2) op &vCeLh:s  
return l(t)[r(t)] i;c'P}[K  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Pg/T^n&  
-'6<   
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: .eo~?u<j&  
单目: return f(l(t), r(t)); 0<g<GQ(E  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); & g:%*>7P  
双目: return f(l(t)); M;*$gV<x  
return f(l(t1, t2)); GuT6K}~|D  
下面就是f的实现,以operator/为例 X~lZOVmS  
czI{qi5N  
struct meta_divide mj@31YW  
  { XYjcJ  
template < typename T1, typename T2 > +0J@y1  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) |xh&p(  
  { Z==!C=SBv  
  return t1 / t2; GM](=|F  
} s`"OM^[-  
} ; v dU%R\  
a9=>r  
这个工作可以让宏来做: 8lwFAiC8  
h3kaD  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ d<x1*a  
template < typename T1, typename T2 > \ ;hwzYXWF  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 3cqQL!Gm  
以后可以直接用 i'HPRY  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) "V4Q2T T  
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 vt.P*Z5  
(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。。。) }taLk@T  
y}N&/}M:}8  
p* RC  
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 ic E|.[  
.s2$al  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > G}VDEC  
class unary_op : public Rettype o@9+mM"B)  
  { w?*z^y@  
    Left l; xYI;V7  
public : .n`( X#,*l  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} :?=Q39O9  
XA)'=L!^  
template < typename T > mG2VZ>  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N5? IpE  
      { yHNuU)Ft  
      return FuncType::execute(l(t)); 7X}TB\N1  
    } BX[~% iE  
edijfhn  
    template < typename T1, typename T2 > J!hFN]M<<  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t0Zk-/s  
      { abi[jxCG  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); KlN/\N\  
    } zBY~lNB  
} ; t<638`{kk  
q$gz_nVq,b  
E ] B7  
同样还可以申明一个binary_op D`pQ7  
5qbq,#Pf  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > jvHFFSK  
class binary_op : public Rettype uvnI>gv  
  { pYo=oI  
    Left l; KVR~jF%  
Right r; <sX VW  
public : K]/Od  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} h/2/vBs  
2.-o@im0  
template < typename T > ?mx\eX{  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -\#lF?fzb  
      { &gn-Wb?  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); "uKFOV?j&  
    } B+] D5K  
|sIr?RL{C  
    template < typename T1, typename T2 > c~imE%  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,%[4j9#!_  
      { "R[l ZJ@  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); pu9^e4B9  
    } 7Xg?U'X  
} ; WC*=rWRxF  
rrqQCn9  
gEwd &J  
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 VUtXxvH  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ST Z]8cw  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) P4k;O?y  
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。 /_t|Dry015  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! HYCuK48F[_  
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。。。 qMP1k7uG)  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 G.\l qYrXU  
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) 6w| J -{2  
下面是修改过的unary_op PFrfd_s{>\  
]$A(9Pn"  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ~ #PLAP3-  
class unary_op kn"q:aD  
  { !'G~k+  
Left l; mchJmZ{A  
  L',mKOej  
public : ,Na^%A@TJ  
A"uULfnk  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} pOT7;-#n  
Lrd[O v  
template < typename T > uO6{r v\  
  struct result_1 G[,Q95`w?<  
  { X~oK[Nf'9  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ik.A1j9oN  
} ; s?rBE.g@}  
mr:CuqJ  
template < typename T1, typename T2 > y_p.Gzy(^}  
  struct result_2 IiJZ5'{  
  { #Sh <Ih  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; VT%:zf  
} ; k; ZxY"^  
4x;_AN  
template < typename T1, typename T2 > ABh&X+YD  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !w39FfU{  
  { p{D4"Qn+P9  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ;# uZhd  
} 5!X1G8h)uy  
O|kOI?f  
template < typename T > 9?<{_'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @? c2)0  
  { *L4`$@l8  
  return OpClass::execute(lt(t)); Lel|,mc`k2  
} NZ0O,} m  
5PT5#[  
} ; MGJ.,tK1  
k8AW6oO/i  
n'1'!J; Q  
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 Ztr Cv?  
好啦,现在才真正完美了。 _hu")os  
现在在picker里面就可以这么添加了: TZR)C P5  
%McE` 155  
template < typename Right > eWJ`$"z  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const V)(R]BK{  
  { AlXNg!j;5K  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); J aTp} #  
} 457\&  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 t. ='/`!N  
#S]ER907  
qOih`dla  
ar9]"s+'  
;r[@v347  
十. bind HlvuW(,x=  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 RTh`ENCKR  
先来分析一下一段例子 `-h8vj5uG  
h:Gu`+D>W  
z`UhB%-?  
int foo( int x, int y) { return x - y;} >TkE~7?l  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 xG&)1sT#-\  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 j)C,%Ol  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 a2'^8;U*_  
我们来写个简单的。 L|P5=/d  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ^. dsW0"0  
对于函数对象类的版本: scLn=  
u_(VEfs4  
template < typename Func > #S&Tkip]"W  
struct functor_trait N ,8/Y  
  { nD5 gP  
typedef typename Func::result_type result_type; TJ q~)Bm  
} ; m< _S_c  
对于无参数函数的版本: Bp8'pj;~  
F *FwRj  
template < typename Ret > 3RLFp\i"s  
struct functor_trait < Ret ( * )() > %LVm3e9  
  { ho##Z*O  
typedef Ret result_type; =  C4  
} ; EkgE_8  
对于单参数函数的版本: &e 6CJ  
&wD;SMr<  
template < typename Ret, typename V1 > 35E_W>n  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > :8CvRO*<  
  { 1$M@]7e+!+  
typedef Ret result_type; [<DZ*|+  
} ; KD`IX-r{s  
对于双参数函数的版本: P"B0_EuR<T  
Og,$ sH}`  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 3|.um_  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > &boOtl^  
  { 28 8XF9B^  
typedef Ret result_type; rE}%KsZ  
} ; 1pArZzm>  
等等。。。 ZovW0Q)m  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 4"gM<z  
{}3${  
template < typename Func > !O`(JSoG  
struct func_return ;\f gF@  
  { yzqVz_Fi*W  
template < typename T > H&:jcgV*P  
  struct result_1 U2bjFLd"  
  { cWoPB _  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; \v'p/G)g  
} ; ?VP8ycm  
N5a*7EJv+  
template < typename T1, typename T2 > ?OkWe<:4  
  struct result_2 sBr_a5QQ#  
  { vI>>\ .ED  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; WZ.@UN,  
} ; zuUW|r  
} ; !o:f$6EA~C  
D#3\y*-y?  
rg^'S1x|  
最后一个单参数binder就很容易写出来了  -i0~]*  
:A/d to  
template < typename Func, typename aPicker > 5H*\t 7  
class binder_1 TWA-.>c  
  { D9 g#F f6  
Func fn; :]\([Q+a  
aPicker pk; eEuvl`&  
public :  Vh_P/C+  
i\,-oO  
template < typename T > 3j\1S1  
  struct result_1 ,P;Pm68V  
  { WA+iYLx@H  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ,yiX# ;j  
} ; Mu+0<>   
~_/(t'9  
template < typename T1, typename T2 > Qk:Y2mL  
  struct result_2 8fl`r~bqZ  
  { ZrsBm_Rx  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; LDPUD'  
} ; `aciXlqIF  
Lm%:K]X  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Tf'hc]`vS  
jPUwSIP  
template < typename T > }H^+A77v  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )h7<?@wv&  
  { e)d`pQ6  
  return fn(pk(t)); <J) ]mh dm  
} '@_d(N1jTw  
template < typename T1, typename T2 > ;U-jO &  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %nf6%@s  
  { 1`=nWy='  
  return fn(pk(t1, t2)); k$blEa4  
} sB7# ~p A  
} ; Zy`m!]G]80  
h1de[q)  
16 =sij%A  
一目了然不是么? Sc;BCl{=|  
最后实现bind 4K\G16'$v  
8Vr%n2M  
AE[b},-[  
template < typename Func, typename aPicker > JRB9rSN^  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) LRL,m_gt  
  { }\B><E{G  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); pFOx>u2`a  
} 0Tx6zO  
qLD ?juas  
2个以上参数的bind可以同理实现。 h`^jyoF"(  
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。 dYJ(!V&  
y [}.yyye  
十一. phoenix Mk"^?%PxT  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: H?yK~bGQ  
l9{hq/V  
for_each(v.begin(), v.end(), GeH#I5y  
( z&zP)>Pv  
do_ 8\+uec]k  
[ H#,W5EJzM  
  cout << _1 <<   " , " KcWN,!G  
] l+KY)6o  
.while_( -- _1), *4\:8  
cout << var( " \n " ) ;U/&I3dzV  
) ag [ZW  
); */`ki;\A  
t}r ' k/[  
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: 01t1Z}!y  
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 |d{PA.@33  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 (ZUHvvL  
那么我们就照着这个思路来实现吧: oB(?_No7  
Tp?7_}tRi  
]L5@,E4.  
template < typename Cond, typename Actor > =^M/{51j  
class do_while J,'M4O\S  
  { 'j#*6xD  
Cond cd; A8muQuj]~~  
Actor act; p|U?86 t  
public : &6/[B_.  
template < typename T > 9+Np4i@  
  struct result_1 Cio 1E-4  
  { rBQ_iB_  
  typedef int result_type; 0q()|y?}  
} ; ^O?/yV?4c  
UXJ eAE-  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} &* M!lxDN  
=W(Q34  
template < typename T > n\mO6aJ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const I9|mG'  
  { W!Gq.M  
  do 8'HEms  
    { o_izl \  
  act(t); 03$mYS_?  
  } R`NYEptJ  
  while (cd(t)); &GpRI(OB/+  
  return   0 ; 9 P l  
} p $S*dr  
} ; 94'&b=5+  
y6(Z`lx  
u|\1h LXX  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 3#LlDC_WC  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 wON!MhA;  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 /CrSu  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 uy>q7C  
下面就是产生这个functor的类: lU8l}Ndz"  
(p"%O  
4>wP7`/+y  
template < typename Actor > OIGY`   
class do_while_actor Zu*F#s!tUI  
  { m+ =] m_  
Actor act; Hus)c3Ty7  
public : '{cIAw/"n  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} E^ B'4  
L^1NY3=$  
template < typename Cond > R)c?`:iUB  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; /2&c$9=1  
} ; LQ@"Xe]5  
;YaQB#GK%  
k R?qb6  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 1I%w?^sm_  
最后,是那个do_ /ixp&Z|7  
A7%)~z<  
NDN7[7E  
class do_while_invoker 'NWfBJm  
  { &h}#HS>l  
public : iDpSj!x/_  
template < typename Actor > mVj9, q0  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ./\@Km?  
  { z0 d.J1VW  
  return do_while_actor < Actor > (act); 34f?6K1c  
} *I B4[6  
} do_; pE`})/?\*  
D, k6$`  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? " s,1%Ltt  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 GV1pn) 4  
最后来说说怎么处理break和continue .#EFLXs  
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。  0HZ{Y9]  
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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