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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda uYF_sf  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 !RAyUfS  
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, iYR8sg[' #  
_.zW[;84b  
AfyEFnY  
)0YMi!&j`  
  class filler cSQvP.  
  { ji:JLvf]%  
public : >{V]q*[/;Q  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} m;k' j@:  
} ; UfXqcyY(  
[/6IEt3}B  
nx8 4l7<  
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: [26"?};"%  
LC2t,!RRl&  
]hc.cj`\W&  
3}2'PC  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); .(`#q@73  
J1hc :I<;  
*o`bBdZ  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Jk 0 ;<2j  
^I@43Jy/  
[{L4~(uU8  
%3|0_  
二. 战前分析 !Hxx6/  
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。 P'R!" #  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 7C F-?M!  
?FxxH*>"  
M5CFW >T  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); (ybKACx  
  /* --------------------------------------------- */ C&D!TR!K  
vector < int *> vp( 10 ); d?.ewsC  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); "xi)GH]H_  
/* --------------------------------------------- */ 8N'[ )Jw  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 5F18/:\n  
/* --------------------------------------------- */ YOqGFi~`  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); [g`P(?  
  /* --------------------------------------------- */ MZv In ZS  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); h:}oUr8   
/* --------------------------------------------- */ vg5i+ry<  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); @/g%l1$`  
aTxss:7]  
P?\IlziCB  
q{nNWvL  
看了之后,我们可以思考一些问题: %@Bl,!BJ,  
1._1, _2是什么? sFsp`kf  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 =]K;"  
2._1 = 1是在做什么? l q~^&\_#  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 oqc89DEbJ  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 An{`'U(l  
qk<(iVUO  
kFg@|#0v9  
三. 动工 gG!L#J?  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: c_"]AhV~Mg  
9LI #&\lba  
|7LhE+E  
. K s%ar  
template < typename T > L'iENZ I$  
class assignment Gb4k5jl  
  { @G@,)`p4?  
T value; )v !GiZ" 7  
public : J^m#984  
assignment( const T & v) : value(v) {} E_[|ZrIO&*  
template < typename T2 > d kVF  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } rVB,[4N  
} ; W2?6f:  
/zJDQ'k0  
US[{ Q  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 2~h! ouleY  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment fkbHfBp[(A  
M_lQ^7/  
&mXJL3iN  
3#<b!Yz  
  class holder A)/8j2  
  { b{%p  
public : .fY1?$*6c  
template < typename T > [#hpWNez(>  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const "%ou'\}  
  { @-qS[bV  
  return assignment < T > (t); O9?t,1  
} A/ZZ[B-  
} ; `K5Lp>=R  
a~ sU  
iI\ bD  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 7)SG#|v[$  
]/g&y5RG  
  static holder _1; wFI2 (cQ  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 }tJR Bb  
n,/eT,48`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); }-jS0{i  
而不用手动写一个函数对象。 Xo[j*<=0  
DLggR3K_\  
. 7*k}@k  
q$RJ3{Sf  
四. 问题分析 6Y9FU  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ,\8F27  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 a@4 Z x  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 p)2 !_0  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 }%2hBl/  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 WRrCrXP  
r&!Ebe-  
五. 问题1:一致性 %:Mi6 sR|  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| T-,T)R`R  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 +U9m  
b* (~8JxZ  
struct holder nY y%=B|>  
  { {&7%wZ"t_  
  // M:TN^ rA|  
  template < typename T > 0> {&8:  
T &   operator ()( const T & r) const Ad7N '1O  
  { 3lr9nBR  
  return (T & )r; tV.qdy/]}  
} LL% Aw)Q`  
} ; 1'Sr0 oEd3  
?|,dHqh{nM  
这样的话assignment也必须相应改动: (dvsGYT|.  
w8veh[%3n  
template < typename Left, typename Right > H#/ #yVw  
class assignment @G'&7-(h*  
  { nUb0R~wr$G  
Left l; w1 ;:B%!H  
Right r; *~Y$8!ad  
public : z3-A2#c  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} j}s<Pn%4  
template < typename T2 > _EHz>DJ9  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ]? 2xS?vd  
} ; M9~eDw'Pr  
+;#z"m]  
同时,holder的operator=也需要改动: B|I9Ex~L  
Z2P DT  
template < typename T > ;@ <E  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const &BOq%*+  
  { K<3,=gL9[  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); iEx sGn]2  
}  >;qAj!'  
3g79pw2w=  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 &JUHm_wd&S  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 fI<|]c}P&J  
<b.O^_zQF  
return l(rhs) = r; yj$a0Rgkv  
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。 2eC`^  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: , B90r7K:  
kz!CxI (  
template < typename Tp > 9Gh:s6  
class constant_t +4 W6{`  
  { +jD*Jtb<  
  const Tp t; W _b!FQ]  
public : jK(]e iR$S  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} FH3^@@Y%  
template < typename T > t GS>f>i  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const t/$:g9V%FA  
  { s2Rg-:7  
  return t; @"h @4q/W  
} !=)b2}e/>  
} ; Qxb%P<`u  
f[ 'uka.U  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 `/"*_AKAI  
下面就可以修改holder的operator=了 57|RE5]|!  
1ze\ U>  
template < typename T > @LyCP4   
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const BT*z^Z H  
  { WY& [%r  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); V|\dnVQ'-%  
} ZbAg^2  
(/i?Fd  
同时也要修改assignment的operator() ?+P D?c7  
0PP5qeqN2n  
template < typename T2 > ~fF_]UVq3  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } c3__=$)'kP  
现在代码看起来就很一致了。 zk++#rB  
GbB :K2  
六. 问题2:链式操作 zNo>V8B(  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 1CmjEAv%/  
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。 )JsmzGC0  
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。 "/k TEp  
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。 w}rsboU  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct E+"m@63  
c0U=Hj@@  
template < typename T > <rn26Gfr  
struct result_1 Gnthz0\]{  
  { 5>x?2rp  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ^yFtL(x,  
} ; lKSd]:3Xm  
S_ER^Pkg  
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: }K.2  
o"gtWAGH  
template < typename T > Dg=!d)\  
struct   ref V44M=c7E  
  { #d*)W3e2{  
typedef T & reference; dX;Q\  ]"  
} ; qP5'&!s&!  
template < typename T > BG9.h!  
struct   ref < T &> h0z>dLA#2  
  { X/qLg+X  
typedef T & reference; Tg jM@ir  
} ; y# iQ   
BM>'w,$KL  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: dWi:V 7t+  
$6DA<v^=z  
template < typename T > &YOks.k  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 7#[8td  
  { *l.tsICmbP  
  return l(t) = r(t); ym*oCfu=  
} xH4Qv[k Q7  
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。 aovw'O\Q  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 e-EY]%JO  
H"vkp~u]I  
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 :vXlni7N[M  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: cCB YM  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 vPce6 Cl*  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 3/s" ;Kg,  
最后的布局是: c( 8>|^M  
                Add 0[In5II  
              /   \ 61pJVOe  
            Divide   5 _Squ%z:D  
            /   \ b-OniMq~  
          _1     3 w#!b #TNc  
似乎一切都解决了?不。 =im7RgIBo  
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。 YwaWhBCIF  
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。 6d{&1-@>  
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: xe@11/F  
4S1\5C9  
template < typename Right > E (-@F%Q  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const _eZ*_H,\  
Right & rt) const Ql]+,^kA@  
  { ~]V}wZt>h  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 8nE}RD7bx  
} :lE_hY  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 $I|6v  
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。 r7Zx<c  
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。 (RU\a]Ry  
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。 PD $' ~2  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 z,K;GZuP  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? =berCV  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: ^-2|T__  
)8&;Q9'o  
template < class Action > jBMGm"NE  
class picker : public Action _%]x-yH!@  
  { @;t6Slc"~  
public : [ f;o3  
picker( const Action & act) : Action(act) {} I[w;soI  
  // all the operator overloaded =;(y5c  
} ; bnZ~jOHl  
bmQ-5SE  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 ~-2Gx HO`  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 4GqwY"ja  
?:DUsg  
template < typename Right > d:8c}t2X  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const #5X535'ze  
  { gZ@z}CIw'  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 2+=:pc^  
} %EE Q ^lm  
.K`EflN  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > wCgi@\  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 wAKm]?zB>  
Bdr'd? u<A  
template < typename T >   struct picker_maker &w%--!T  
  { 5 >\~jf  
typedef picker < constant_t < T >   > result; )>;V72  
} ; SIZZFihcYh  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Fk#$@^c@  
  { YR-Ge  
typedef picker < T > result; >/.w80<'  
} ; N;S1s0FN  
{1;R&  
下面总的结构就有了: p6X-P%s  
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。 !:wA\mAd  
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。 l05'/duuJ  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 O9ar|8y  
至此链式操作完美实现。 ^m ['VK#?  
b_Dd$NC  
B'&QLO|  
七. 问题3 %R^*MUTx  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 +3[8EM#g  
b?K`DUju{0  
template < typename T1, typename T2 > a.2Xl}2o5  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =/Ph ]f9  
  { t.Yf8Gy  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); (v}4,'dS  
} -dS@ l'$  
x@3" SiC  
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: nArG I}@  
s("\]K  
template < typename T1, typename T2 > z\`tn z7>$  
struct result_2 \:4SN&I~  
  { {I8C&GS  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; W1_.wN$,5  
} ; /|m0)H.>  
4n} a%ocv^  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? K05U>151  
这个差事就留给了holder自己。 "\+.S]~  
    6d(D >a  
I8f='  
template < int Order > <,*3Av  
class holder; 2( U;{;\n*  
template <> weH3\@  
class holder < 1 > UDW_?SHAx  
  { =Q*x=}NH  
public : s#H_ QOE  
template < typename T > 0.[tEnLZ  
  struct result_1 qLV3Y?S!L  
  { CE@[Z  
  typedef T & result; }<^QW't_Y  
} ; 5?q 6g  
template < typename T1, typename T2 > Y94S!TbB  
  struct result_2 #z+?t  
  { =&F~GC Z>  
  typedef T1 & result; Kay\;fXT  
} ; K3k{q90   
template < typename T > m*.+9 6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ?I$-im  
  { bTt1yO  
  return (T & )r; t:"3M iM=c  
} hp`ZmLq/[  
template < typename T1, typename T2 > YQcaWd(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const &z#`Qa3NI  
  { ( 8X^pL  
  return (T1 & )r1; uUb`Fy9  
} x\oSD1t,  
} ; ;!A=YXB  
Y5c[9\'\  
template <> wjfq"7Q  
class holder < 2 > 03c8VKp'p  
  { ~owodc  
public : ?,i}Qr [Q  
template < typename T > >Ptu-*  
  struct result_1 ]iMqIh"  
  { Z~].v._YV)  
  typedef T & result; Zo,066'+[.  
} ; L{rd',  
template < typename T1, typename T2 > W{c Z7$d  
  struct result_2 GVhy }0|  
  { k{H7+;_  
  typedef T2 & result; z'7XGO'Lo  
} ; ~1{ppc+  
template < typename T > E\ls- (,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 3m| C8:  
  { THARr#1b};  
  return (T & )r; O?O=]s u  
} ?:h*=0>  
template < typename T1, typename T2 > BOWBD@y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const <_c8F!K)T  
  { bObsj]  
  return (T2 & )r2; Nz}PcWF/  
} `FEa(Q+s  
} ; [8~P Pc^  
%lD+57=  
txvo7?Y*4  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。  O4Q"2  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: `?O0)  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 7MGvw-Tpb7  
#;f50j!r  
return l(i, j) = r(i, j); 3YJ"[$w='(  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) w2 r  
zez|l  
  return ( int & )i; [N12X7O3  
  return ( int & )j; d&\3}uH  
最后执行i = j; ~oJ"si  
可见,参数被正确的选择了。 =^SxZ Bn  
\2]_NU5.  
\Hdsy="Dnh  
t cO{CI  
]T'7+5w  
八. 中期总结 T2 S fBs  
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: VFzIBgJ3  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 I]DD5l}\  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 BNj_f  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor YRo,wsj  
[Ky3WppR  
.T)wG;+  
SZEi+CRs0  
NSBcYObX  
wJNm}Wf  
九. 简化 #qh ,  
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。 *AYq :n6  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 U`lK'..  
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: & +*OV:[;  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 mBE&>}G<  
  +-*/&|^等 ,uAp;"YJeV  
2. 返回引用。 TL)*onA9  
  =,各种复合赋值等 H]pI$t3~  
3. 返回固定类型。 /isalOT  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) I/%v`[  
4. 原样返回。 E5$]0#jB  
  operator, D}q"^"#T  
5. 返回解引用的类型。 tq}45{FH3  
  operator*(单目) .w;kB}$YC  
6. 返回地址。 ZZ7qSyBs?  
  operator&(单目) IO:*F0  
7. 下表访问返回类型。 Qr9;CVW  
  operator[] dH!z<~  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 T*f/M  
  operator<<和operator>> @phVfP"M  
KWZhCS?[(  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 FO5a<6  
例如针对第一条,我们实现一个policy类:  }:Gs ,  
vWZXb `  
template < typename Left > lQ-<T<g  
struct value_return &CQO+Yr$l  
  { _ i}W1i  
template < typename T > mAtqF %V  
  struct result_1 I5_HaC>  
  { ,-4NSli  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ?B1Zfu0  
} ; jYFJk&c  
MQQm3VaKS  
template < typename T1, typename T2 > WJ25fTsG  
  struct result_2 n7cy[%yT  
  { h 6Z:+  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; y:W6;R  
} ; >ESVHPj]  
} ; N2v/<  
S^eem_C  
x9vSekV  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait G}fB d  
@kWL "yy,  
下面我们来剥离functor中的operator() +e-F`k  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 6O As%QZ  
#$I@V4O;#  
return l(t) op r(t) WVdV:vJ-  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) .|Huz k+  
return op l(t) `m7<_#Y  
return op l(t1, t2) "`$,qvNN  
return l(t) op mb1mlsE  
return l(t1, t2) op D%p*G5Bg3  
return l(t)[r(t)] C9!t&<\ }  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)]  bDkZU  
iT>u&0B-  
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: Aqmpo3P[+  
单目: return f(l(t), r(t)); x b"z%.j  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2));  :\\NK/"  
双目: return f(l(t)); :&IHdf0+  
return f(l(t1, t2)); jYHnJ}<  
下面就是f的实现,以operator/为例 Dfs*~H 63  
s-$ Wc) l  
struct meta_divide jk9f{Iu  
  { X zJ#)}f  
template < typename T1, typename T2 > {^WK#$]  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) >A$L&8'C  
  { 566!T_  
  return t1 / t2; _MBhwNBxZ  
} hOY@vm&  
} ; >}+{;d  
xB *b7-a  
这个工作可以让宏来做: `tkoS  
gQy%T]  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ )`DVPudiy  
template < typename T1, typename T2 > \ HwUaaK   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ?woL17Gt  
以后可以直接用 wa"0`a:`;  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) {821e&r  
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 |U%NPw5  
(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。。。) 'J,UKK\5  
LwC?t3n  
r#sg5aS7O|  
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 ~#r>@C  
aZN?V}^+  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ZnEgU}g<2  
class unary_op : public Rettype uNN/o}Qx  
  { :_8K8Sa  
    Left l; rNP;53FtZl  
public : ZcN0:xU  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} C/k#gLF`  
Kh]es,$D  
template < typename T > j3Od7bBS]  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q+?&w'8  
      { WqeWjI.2  
      return FuncType::execute(l(t)); /Q1 b%C  
    } 16iTE-J_  
UPhO =G  
    template < typename T1, typename T2 > *k{Llq  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const h`&TDB2  
      { Kxsd@^E  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); MntmBj-T  
    } aTvyz r1  
} ; oGcgd$%ZB  
_Xf1FzF+a  
U,W OP7z  
同样还可以申明一个binary_op N[_T3(  
7{#p'.nc5  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > $--8%gh dG  
class binary_op : public Rettype q8{Bx03m6  
  { imM!Me 0TE  
    Left l; Z",0 $Gxu  
Right r; .I`>F/Sjr  
public : +^AdD8U  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} E{,Wp U  
2*cNd}qr  
template < typename T > >ywl()4O  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q[U pP`Z%  
      { vMzL+D2)  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); )G2Bx+Z;L  
    } Ne u$SP  
T"g_a|7Tj  
    template < typename T1, typename T2 > [<@L`ki  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V^s, 3C  
      { $_<[kci %  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); .x=abA$!9  
    } jJ2rfdfj  
} ; ?p{ -Yp*h  
{]IY; cL  
 ,$6si  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ,a5q62)q  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 4Wl`hF  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ozOc6  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 so` \e^d  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Xe4   
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 3o rSk  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Hcf"u&%  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) z>!./z]p  
下面是修改过的unary_op s)\PY  
4-bM90&1t  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > eEqcAUn  
class unary_op [r2V+b.C  
  { o "r  
Left l; Ku'a,\7z  
  (cVIjo+::  
public : }0&Fu?sP  
gbdzS6XW~  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} |E6Thvl$  
Ox)<"8M  
template < typename T > Wps^wY  
  struct result_1 DcxT6[  
  { 5%TSUU+<I  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; &&;.7E  
} ; s(X\7Hz_nC  
Ktk?(49  
template < typename T1, typename T2 > Yv1yRoDv  
  struct result_2 X}GX6qAdt  
  { rw)!>j+&A  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Eq_@ xT0>  
} ; /%g@ ;  
~vYFQKrb  
template < typename T1, typename T2 > "C}<umJ'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 92j[b_P  
  { oyiG04H&  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); U>n[R/~]  
} V'b4wO1RV  
^4IJL",  
template < typename T > I!!cA?W  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -[*y{K@dh  
  { 3_RdzW}f  
  return OpClass::execute(lt(t)); !}} )f/  
} K7s[Fa6J  
W /v &V#  
} ; 0<V/[$}\D  
$JOtUB{  
y:E$n!  
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 Q0-gU+ig  
好啦,现在才真正完美了。 1TEKq#t;y  
现在在picker里面就可以这么添加了:  }se3y  
|7 K>`  
template < typename Right > wKJ|;o4;L  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const _o w7E\70  
  { fbM>jK  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ShQ!'[J  
} +6:  
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。 oHfr glGX  
#)L}{mHLM-  
E\}A<r  
_*z ^PkH  
OeGLMDw  
十. bind F^.]g@g.|  
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。 U `lp56  
先来分析一下一段例子 B W)@.!C  
X+{brvM<  
C6gp}%  
int foo( int x, int y) { return x - y;} (-J'x%2)  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 aY4v'[  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 IT#Li  
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。 bR}fj.gP  
我们来写个简单的。 `s69p'<;p  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: k v_t6(qd  
对于函数对象类的版本: {^Q,G x(  
;mI^J=V3  
template < typename Func > ,n%b~.$:v5  
struct functor_trait ,dd1/zm  
  { ml2/}}  
typedef typename Func::result_type result_type; AP`1hz4].-  
} ; ~[F7M{LS  
对于无参数函数的版本: K20Hh7cVJ  
u-jV@Tz  
template < typename Ret > r?~_^  
struct functor_trait < Ret ( * )() > J3'q.Pc  
  { UFZOu%Y  
typedef Ret result_type; HP7~Zn)c  
} ; 0`V=x+*,  
对于单参数函数的版本: 0i5S=L`j  
$U/lm;{%  
template < typename Ret, typename V1 > *" OlO}o  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > *N: $,xf  
  { : ^p aI  
typedef Ret result_type; qHheF%[\5  
} ; 'cu14m_  
对于双参数函数的版本: ?c8( <_I+  
Wm{ebx  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > \FX"A#  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > \ C$t  
  { Ttl m&d+C  
typedef Ret result_type; |bQF.n_  
} ; |aU8WRq  
等等。。。 9,&xG\z=  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy gB%"JDn8  
@ G!Ir"Q  
template < typename Func > } tBw<7fe  
struct func_return YvuE:ia  
  { V60"j(  
template < typename T > [zq2h3r  
  struct result_1 Xk'Pc0@a  
  { E`xpZ>$mPx  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; a* }>yad  
} ; 4o ";p}[b  
Cb|1Jtb  
template < typename T1, typename T2 > FSz<R*2  
  struct result_2 m8 _yorz  
  { M/lC&F(  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; @+~>utr  
} ; y$di_)&g  
} ; eB_r.R{  
+*`kJ)uP  
B#`'h~(7  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 SmvMjZ+7Y  
\1#]qs -  
template < typename Func, typename aPicker > W2v'2qAs  
class binder_1 d@$bPQQ$,  
  { F?jD5M08t/  
Func fn; _cC!rq U1  
aPicker pk; !Ea9 fe  
public : 9 !UNO  
KJ S-{ed  
template < typename T > gMZ+kP`  
  struct result_1 a[z$ae7  
  { LXJ;8uW2y  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 9@IL547V  
} ; NX8hFwR  
WI*CuJU<zJ  
template < typename T1, typename T2 > 8lDb<i  
  struct result_2 Sp?e!`|8  
  { j+3rS  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; f8WI@]1F  
} ; sSwY!";  
X@:Y./  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ?*xH HI/  
ypGt6t(;  
template < typename T > CCt\[hl  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3` oOoKX  
  { fE)o-q6Z  
  return fn(pk(t)); 6ce-92n  
} hosY`"X  
template < typename T1, typename T2 > ]jiVe_ OS<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Zo^]y'  
  { Ndb7>"W  
  return fn(pk(t1, t2)); XR[=W(m}  
} .m\0<8C  
} ; #639N9a~  
P zM yUv  
k.c.7%|~;  
一目了然不是么? .,#H]?Wil  
最后实现bind ZvT>A#R;l~  
S-Bx`e9'  
i'>5vU0?3  
template < typename Func, typename aPicker > )cP)HbOd=  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 4 83rU  
  { 'DpJ#w\81  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); q{B?j%.o  
} n|rKo<Y0  
f{[0;qDJ  
2个以上参数的bind可以同理实现。 liLhvcd  
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。 %m[ZU<v  
Z_S{$D  
十一. phoenix Gky^S#  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 0WSZhzNyY  
E'U x2sh  
for_each(v.begin(), v.end(), g3{UP]Z71  
( gVR]z9  
do_ k 9z9{  
[ XQfmD;U  
  cout << _1 <<   " , " -}h^'#  
] d}ycC.h4k  
.while_( -- _1), 7:b.c  
cout << var( " \n " ) eMFxdtH  
) { %]imf|g.  
); |KS,k|).  
%OO}0OW  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: mb1c9  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor =8<~pr-NO  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 0jjtx'F  
那么我们就照着这个思路来实现吧: %+Z*-iX  
iI7ocyUv  
h4F%lGot  
template < typename Cond, typename Actor > 3/Z>W|w#w  
class do_while ez*QP|F*9  
  { t:vBVDkD  
Cond cd; Sx e6&  
Actor act; Qs59IZ  
public : gOW8 !\V  
template < typename T > Hk h'h"_r  
  struct result_1 |vGHhzZ|  
  { Pgy[\t2K  
  typedef int result_type; 6W=V8  
} ; 7C3YVm6g  
blIMrP%  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} '/@wk#,  
k>.8lc\  
template < typename T > vPz7*w  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *x;4::'Jn  
  { :N$-SV  
  do r-.@MbBm  
    { h"0)spF"d  
  act(t); u5glKE  
  } h ! R=t  
  while (cd(t)); ArNQ}F/  
  return   0 ; #+ AQ:+  
} 5~:/%+F0=  
} ; B,w ZI4oi*  
Ox-eB  
emnT;kJ>  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Pn[oo_)s  
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。 ]SRpMZ  
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。 A0k?$ko  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 <EN9s  
下面就是产生这个functor的类: urjf3h[%  
\ I523$a  
!%('8-x%  
template < typename Actor > 5ct&fjmR_  
class do_while_actor )rG4Nga5}  
  { PzNPwd  
Actor act; G--X)h-  
public : 15<? [`:6  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} )(-;H|]?  
gC/ e]7FNr  
template < typename Cond > Uza '%R  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; :Z6j5V;s  
} ; TSsZzsdr2  
/YF:WKr2  
'D ?o^  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 oR=i5lAU  
最后,是那个do_ |.UY' B  
Q^rR}Ws  
Y`bTf@EP>  
class do_while_invoker 'OziP  
  { BrwC9:  
public : ;' uQBx}  
template < typename Actor >  xV5UaD<  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const y3s+.5;  
  { RE%f'y  
  return do_while_actor < Actor > (act); KBN% TqH|  
} 9T24dofkJ  
} do_; sEdz`F  
vb6EO[e% I  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? F1L[3D^-  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 !!^z6jpvn  
最后来说说怎么处理break和continue <d H@e  
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。 Q,xL8i M,  
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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