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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ->o[ S0  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 NFtA2EMLu[  
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, |(TEG.<g  
Y2'HP)tfIw  
rBU)@IpDG  
!Q<3TfC  
  class filler Wd+G)Mu_=  
  { :SW vH-]  
public : CB,2BTtRE  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} .Y^3G7On  
} ; KaS*LDzw  
PC+Soh*  
=S6bP<q  
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: 0UW_ Pbh6  
.w _BA)  
[u=yl0f  
gdoaXw;Sy  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); GVu[X?q@|  
p:$kX9mT&  
9o6[4Q}  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 GUD]sXSj  
W8u&5#$I  
?b'(39fj  
`8#xO{B1  
二. 战前分析 5Ma."?rW   
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。 o0F,!}  
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 [{R>'~  
Z]WX 7d  
-P-8D6   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 0u&x%c  
  /* --------------------------------------------- */ RRYcg{g  
vector < int *> vp( 10 ); )F\kGe  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); fv+d3s?h  
/* --------------------------------------------- */ X2;72  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); pDJN}XtjT  
/* --------------------------------------------- */ r#_0_I1[  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ?~T(Cue>  
  /* --------------------------------------------- */ /*BK6hc  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); %Ie,J5g5  
/* --------------------------------------------- */ %K8YZc(&  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); t6`(9o@}  
0H.bRk/P+  
f%1\1_^g  
7fzH(H  
看了之后,我们可以思考一些问题: !FyO5`v  
1._1, _2是什么? K^[m--  
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。 :w Y%=  
2._1 = 1是在做什么? ahZ@4v  
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。 lKU{jWA  
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。 6vxRam6[??  
WlY\R>x#  
n9 FA` e  
三. 动工 jk_yrbLc  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: \ K}KnJ  
-|s% 5p|  
H^`J(J+  
])bgUH  
template < typename T > hVT>HER  
class assignment $FIJI^Kd7  
  { \I/"W#\SJo  
T value; =jpRv<X|,  
public : 0)\(y   
assignment( const T & v) : value(v) {} {iq^CHAVK  
template < typename T2 > 1:M'|uc  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } xaB#GdD  
} ; 7mv([}Va  
`s\[X-j]  
kB5y}v.3 S  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 |0>rojMq  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment  P s|[  
/NR*<,c%  
QhAYCw2  
7@ y}J5,  
  class holder [AFGh L+t3  
  { zL50|U0H  
public : d!Ws-kzE  
template < typename T > )ezkp%I5D  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 5 ';[|f  
  { vl}}h%BC  
  return assignment < T > (t); 5 3pfo:1'  
} tQyQ+1  
} ; WLh!L='{BK  
mI:D  
k\/es1jOEh  
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: KyDd( 'i  
q3-cWfU  
  static holder _1; j5[ >HL  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 -Gl!W`$I `  
p14$XV  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); k%-UW%  
而不用手动写一个函数对象。 Eg&Q,dH[  
< 0S\P=\  
'u%_Ab_H  
iWUxB28  
四. 问题分析 2\O!vp>|-  
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。 =*6frC~  
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。 tBwPB#:W  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 sT<h+[2d  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 |pU>^  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 j\Fbi3H  
ZD$I-33W  
五. 问题1:一致性 G%i&C)jZ  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ~"wnlG-:  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 @^-f +o  
}095U(@  
struct holder nHfAx/9!  
  { h]|2b0  
  // K&dc< 4DC  
  template < typename T > u8<Fk !  
T &   operator ()( const T & r) const /z)8k4  
  { ,g|ht%"  
  return (T & )r; U}=H1f,  
} M3GFKWQI,`  
} ; n4"xVDL  
h4ghMBo%  
这样的话assignment也必须相应改动: eSMno_Gt3  
^;\6ju2  
template < typename Left, typename Right > .>y3`,0h  
class assignment +_f813$C  
  { *_Pkb.3R  
Left l; jlUT9Zp  
Right r; 8jLO-^X<<  
public : s>>lf&7  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} +K;%sAZy  
template < typename T2 > RzLeR%O  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ms+gq  
} ; -*?{/QmKb  
3A\Hiy!{F  
同时,holder的operator=也需要改动: Lr"`OzDz  
pf=CP%L  
template < typename T > vDc&m  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const j{/wG::  
  { =_2(S6~  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); N$Tzxs  
} (Fk&~/SP  
V0F1X s`  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 _.,"`U; H  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 n!NA}Oa  
 Zzr  
return l(rhs) = r; n0^3F1Z  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 [ID#P Ule  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ;b, bHL  
3[m~6 Ys  
template < typename Tp > 4'`*Sce}  
class constant_t oT}Sh4Wt.  
  { cavzXz  
  const Tp t; 4&`d$K  
public : T=pKen/  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 2&F  H8  
template < typename T > AAc2u^spx  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const +2s][^-KV  
  { z}7U>y6`  
  return t; >LEp EMJ\  
} S?~/ V]  
} ; 7{f{SIB  
(*!4O>]  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 qKuHd~M{ 1  
下面就可以修改holder的operator=了 t@`Sa<  
;AarpUw'  
template < typename T > @=l.J+lh  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 8RVeKnpXTV  
  { t;[?Q\  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t));  0LUw  
} _eaK:EW  
]=]`Mnuxb  
同时也要修改assignment的operator() HR?a93  
'494^1"io  
template < typename T2 > G0x!:[  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } CH=k=)() ]  
现在代码看起来就很一致了。 7{ QjE  
V%J_iY/BUb  
六. 问题2:链式操作 -$y/*'  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 O'W[/\A56M  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 2fdC @V  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 0a v2w5>af  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 yrrP#F  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Y2y = P  
BUEV+SZ4  
template < typename T > mDIN%/S'  
struct result_1 M0RVEhX  
  { 4p`z%U~=u  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ,#80`&\%  
} ; _,|N`BBqd  
a[V4EX1E  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: i}ti  
LGC3"z\=  
template < typename T > AjO|@6  
struct   ref &uu69)u  
  { f1/i f:~6  
typedef T & reference; At8^yF   
} ; xo(3<1mD  
template < typename T > p/&s-G F  
struct   ref < T &> 5%XEybc2  
  { %@[ ~s,6<  
typedef T & reference; CLY>M`%?+p  
} ; ]=0$-ImQ@x  
fmk(}  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: -gLU>I7wV  
* n>YS  
template < typename T > |K$EULzz  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ]Y6y ]u  
  { i.>d#S  
  return l(t) = r(t); 17;qJ_T)  
} Gv }~  
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。 e{IwFX  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 IgtTYxI  
Y\7/`ty  
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 aboA9pwH  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: l#%G~c8x  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 *Y9'tHI  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 )u_[cEJHO  
最后的布局是: ]AdL   
                Add 5B+I\f&  
              /   \ 83YQ c  
            Divide   5 U~[ tp1Z)  
            /   \ 1ba* U~OEg  
          _1     3 ?O#,|\v?]  
似乎一切都解决了?不。 V']1j  
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。 $3 ~ /H"K  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 !5h@uar  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: I)cA:Ip  
PsoW:t  
template < typename Right > ++M%PF [ {  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Z"g6z#L&  
Right & rt) const 6I$:mHEhd  
  { 1 gx(L*y,  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); {'eF;!!Dy  
} 7W\aX*]  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 m^ [VM&%  
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。 _f~m&="T!  
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.pq6D5  
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。 i?pC[Ao-_  
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。 #_[W*-|L  
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? RiM!LX  
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: 8qQrJFm|3*  
+%RB&:K7,  
template < class Action > @)p?!3{"  
class picker : public Action O_ /|Wx  
  { ~l>2NY  
public : ,*'aH z  
picker( const Action & act) : Action(act) {} SI@Yct]<g  
  // all the operator overloaded 9q f=P3  
} ; - -H%FYF`  
s~MCt|a  
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。 qz/d6-0"  
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: B#;0{  
joJ:* oL  
template < typename Right > 7F D.3/  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const p*S;4+>#  
  { Z:s:NvFX  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 2XGbqZj  
} i5^U1K\M  
0}y-DCuQ  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > |F^h >^ x  
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。 %oEvp{I  
x$\w^h\F  
template < typename T >   struct picker_maker /0I=?+QSo  
  { ~`Xu 6+1o  
typedef picker < constant_t < T >   > result; \mp5G&+/Q  
} ; [xsiSt?6  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > u9R:2ah&K  
  { 4Z<  
typedef picker < T > result; y1 53ax  
} ; qJrMr4:F  
G@;I^_gN  
下面总的结构就有了: 1(12`3  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ;Q} H'Wg,  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 4 Gm(P~N  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 N: Zf4  
至此链式操作完美实现。 K+s xO/}h  
8cyC\Rs  
0ge^p O\Z  
七. 问题3 Fq9>t/Zj  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 ; 0`p"T0  
a2N4Jg@  
template < typename T1, typename T2 > @ag*zl  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mrz@Y0mgL  
  { ngHPOI16  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 6$^dOJ_"  
} Ghpk0ia%d  
eEG]JH  
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: [r5k8TB1  
Jz6,2,LN  
template < typename T1, typename T2 > '}q1 F<&  
struct result_2 %/x%hs;d  
  { znl_~:.4]X  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Tx'ctd#Y  
} ; N$SJK  
!,3U_!  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? ^  M4-O~  
这个差事就留给了holder自己。 K'zG[[P  
     kwd)5J  
h*GU7<F:a  
template < int Order > Z'I0e9Jw  
class holder; L/R ES  
template <> @)YQiE$  
class holder < 1 > |r=.}9 -  
  { ib%x&?||  
public : t,yzqn  
template < typename T > 2i3& 3oz]O  
  struct result_1 axW4 cS ?  
  { WrGz`  
  typedef T & result; Z|kMoB  
} ; aab?hR  
template < typename T1, typename T2 > uF=xo`=|  
  struct result_2 yNb :zoT  
  { sC .R.  
  typedef T1 & result; {PCf'n  
} ; E|A,NPf%I  
template < typename T > T?Dq2UW  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const CF`fn6  
  { 5E+k}S]M$  
  return (T & )r; KQ x<{-G6  
} +i[w& P  
template < typename T1, typename T2 > : a4FO  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const F& 'HZX  
  { ,T|%vqbmw  
  return (T1 & )r1; &Tf R].  
} S}hg*mWn{$  
} ; nd] AvVS  
XTZI !  
template <> j8G>0f)  
class holder < 2 > ?Ze3t5Ll  
  { YTco;5/  
public : Nv iPrp>c  
template < typename T > ZREAEGi{  
  struct result_1 H5N(MihT  
  { dIo|i,-  
  typedef T & result; nAp7X-t  
} ; 4D/mm(2d$  
template < typename T1, typename T2 > >)N}V'9  
  struct result_2 Lz VvUVk  
  { _5nQe !  
  typedef T2 & result; "F+Wo&  
} ; Yb|zE   
template < typename T > %V$ujun`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const N!fp;jvG  
  { TLL.Ch|#Y  
  return (T & )r; IP1|$b}sq  
} C3%,pDh  
template < typename T1, typename T2 > Te{L@sj  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ^j2:fJOU#  
  { IpxFME%!  
  return (T2 & )r2; Q#bFW?>y,  
} )W@H  
} ; o4kNDXP#S  
 5m+:GiI  
/ N@0qQ  
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> >。 pg~`NN  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: } V4"-;P  
首先 assignment::operator(int, int)被调用:  *ihg'  
w?AE8n$8  
return l(i, j) = r(i, j); Oz9k.[j(  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ;e0>.7m  
+{/zP{jH  
  return ( int & )i; r,6~?hG]  
  return ( int & )j; EMH?z2iGd  
最后执行i = j; `.dTkL  
可见,参数被正确的选择了。 @T1 >%oi  
MjU>qx::  
{kJ[)7  
XEZ6%Q_  
$Mx.8FC +  
八. 中期总结 kmW!0hm;e  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: lb1(1 |#  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 \Mlj 7.u]  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 B`hxF(_p/  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor LFSOHJj  
JoZC+G  
xuelo0h,  
sZ'3PNpCP  
?NI)3-l  
%!rsu-W:Y  
九. 简化 ,XP9NHE  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 i=2+1 ;K  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 UsQv!Cwu^  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 2$NP46z}  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 RpLm'~N'  
  +-*/&|^等 O!f* @  
2. 返回引用。 ]?)zH:2)  
  =,各种复合赋值等 McnP>n  
3. 返回固定类型。 m$J'nA  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) rI]:| k  
4. 原样返回。 `T9<}&=!  
  operator, ]Wa,a T'  
5. 返回解引用的类型。 4 qW)R{%  
  operator*(单目) n?,fF(  
6. 返回地址。 GZ'hj_2%<  
  operator&(单目) <6apv(2a  
7. 下表访问返回类型。 v;K\#uc_  
  operator[] JmYi&  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 $ ]81s`  
  operator<<和operator>> & 8&WY1cU  
*pasI.2s#  
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。 N=+Up\h  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 1*-58N*  
vJq`l3&  
template < typename Left > T  |j^  
struct value_return >8NQ8i=]V1  
  { 5. l&nt'  
template < typename T > `Ze fSmb  
  struct result_1 FpRK^MEkG  
  { G>_ZUHd I  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; .Yu,&HR  
} ; {{DW P-v4  
sox 90o 7  
template < typename T1, typename T2 > F37,u|  
  struct result_2 <I|ryPU9{X  
  { jA]xpf6}  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; v5$zz w  
} ; o!H"~5Trv!  
} ; E>V8|Hz;  
5!cplx=<  
2dI:],7  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait #-V Kk  
w|5}V6WD  
下面我们来剥离functor中的operator() Z=H f OC  
首先operator里面的代码全是下面的形式: i([A8C_A  
mA>Pr<aV:  
return l(t) op r(t) Sdt @"6  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ,vhR99g{  
return op l(t) gVl#pVO`N  
return op l(t1, t2) OIWo* %  
return l(t) op $4M3j%S  
return l(t1, t2) op Lq&xlW j  
return l(t)[r(t)] oD}I{&=wa  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 6a,YxR\  
P 2Eyqd8  
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: k<f*ns  
单目: return f(l(t), r(t)); i/Hi  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); (^Ln|3iz  
双目: return f(l(t)); -zTeIvcy5  
return f(l(t1, t2)); qzyQ2a_p  
下面就是f的实现,以operator/为例 igQyn|  
=Tj0dfO|"  
struct meta_divide n_+Iw,a'm  
  { <St`"H  
template < typename T1, typename T2 > (HJ60Hj  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Yp;x  
  { S n+Yi  
  return t1 / t2; 7vWB=r>5@  
} ~gAx  
} ; }z*p2)v`  
R`<E3J\*  
这个工作可以让宏来做: @F1pu3E  
z DK+8  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 3whyIXs  
template < typename T1, typename T2 > \ d8K^`k+x  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };  )Ob{]  
以后可以直接用 1GNA x\(  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) SVHtv0Nx  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 a&<<X:$Hy  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) #*`|}_6L  
lDA%M3(p  
:=8vy  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 @GV^B'}*  
1hN! 2Y:  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > _1Eyqh`oh  
class unary_op : public Rettype ls5S9R 5  
  { Cm&itG  
    Left l; Tv KX8m"  
public : aG ,uF  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} &V ;a:  
.6hH}BM  
template < typename T > Mu%'cwp$  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4H:WpW*r  
      { -_}EQ9Q  
      return FuncType::execute(l(t)); o]j*  
    } <eI;Jph5  
iOyYf!yg  
    template < typename T1, typename T2 > t&oNJq{  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l%IOdco#  
      { E5 dXu5+ye  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); D'&L wU,o  
    } :z:Blp>nK/  
} ; Mc6y'w  
 96BMJE'  
G1l(  
同样还可以申明一个binary_op GB=q}@&8p  
hG67%T'}A  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Uwp +w  
class binary_op : public Rettype QJ /SP  
  { #.@=xhK/  
    Left l; o6r4tpiR5  
Right r; `#]\Wnp~y  
public : fS ~.K9  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} `4=b|N+b"  
$1v5*E  
template < typename T > 0v_8YsZ!`$  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const g DhwJks  
      { A"'MRYT`  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); { nV zN(  
    } >&VL2xLy  
=~h54/#[I  
    template < typename T1, typename T2 > s*IfXv  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6~}H3rvO}  
      { EDo (  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); |h7v}Y  
    } H07j&  
} ; W)#`4a^xj7  
5c"kLq6r  
_x!pM j(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 nqBu C  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 /\#5\dHj  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 8syo_sC |  
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。 @K9T )p]  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! No7Q,p  
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。。。 Y[!a82MTzn  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ]Q3Gj@6  
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) 8VZ-`?p  
下面是修改过的unary_op zCHr  
x3Ud0[(  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > xeI{i{8  
class unary_op "YL-!P  
  { :3B\,inJ  
Left l; $c}0L0  
  }$-VI\96  
public : MjpJAV/84  
Ps7%:|K]  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} =CoT{LRQ_  
'm|m +K83  
template < typename T > gNwXOd u  
  struct result_1 0U>Q<I}  
  { V%ch'  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; >-P0wowL  
} ; K +~v<F  
k 3 l  
template < typename T1, typename T2 > f[I c hCwX  
  struct result_2  sD8S2  
  { ]lUu%<-;  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; o(P:f)B  
} ; RY{tX`  
g1~I*!p  
template < typename T1, typename T2 > hptuTBD  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const j;)6uia*A  
  { ^mi4q[PM  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); A-5 +#  
} +&OqJAu  
Q(UGwd1  
template < typename T > S F>D:$a  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .jp]S4~  
  { \#aVu^`eX  
  return OpClass::execute(lt(t)); ?^~"x.<nr  
} yUO|3ONT  
{ ZX C%(u  
} ; oui!fTy  
L2'd sOn  
:2E1aVo4b  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug j&A3s{S4A  
好啦,现在才真正完美了。 opMUt,4  
现在在picker里面就可以这么添加了: KIo}Gd&  
ZRB 0OH  
template < typename Right > Yys~p2  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const t\i1VXtO  
  { m]\zt  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); SbZt\a 8  
} +ZKhmb!  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 6>:~?gs  
cO,V8#H  
\'Ta8  
zU~..;C  
<im<(=m9  
十. bind vLuQe0l{  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ;YDF*~9u  
先来分析一下一段例子 hyiMOa  
pm]DxJ@  
.KucjRI  
int foo( int x, int y) { return x - y;} LUck>l\l  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 wy {>gvqK  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Z=@)  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 u!o]Co>  
我们来写个简单的。 0j(jJAE.  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: B#"|5  
对于函数对象类的版本: WuFwt\U  
 J4"swPf  
template < typename Func > hw$c@:pW;  
struct functor_trait ]^9* t,{9  
  { !y-2#  
typedef typename Func::result_type result_type; 4;RCPC  
} ; m SzpRa  
对于无参数函数的版本: k%}89glm  
45sxF?GSwL  
template < typename Ret > |<-F|v9og  
struct functor_trait < Ret ( * )() > `QdQ?9x{F  
  { rAWl0y_m  
typedef Ret result_type; +RV-VrV  
} ; S tnv>  
对于单参数函数的版本: :KSor}t  
JhCkkw  
template < typename Ret, typename V1 > N4 mJU'_{  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > s;2/Nc   
  { +'/}[1q1/T  
typedef Ret result_type; (\t_Hs::a  
} ; 12sD|j  
对于双参数函数的版本: V.ji _vX  
] 5v4^mk  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > qmA2bw]  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > oL Vtu5  
  { qzA]2'~Q  
typedef Ret result_type; & 8' (  
} ; 1@^Ek8C  
等等。。。 7B]:3M6d  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 1N9< d,  
6WN(22Io  
template < typename Func > C`n9/[,#  
struct func_return 96pk[5lj{?  
  { Tz[?gF.Do  
template < typename T > kAN;S<jSE  
  struct result_1 eR-=<0Iw;  
  { wD ],{y  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; nS+FX& _  
} ; *Z`XG_s5  
Ah>gC!F^  
template < typename T1, typename T2 > o}MzqKfu  
  struct result_2 Sf&?3a+f  
  { jD/7/G*  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; QW~5+c9JJ  
} ; a3UPbl3^  
} ; /Pn.)Lxfl  
{(Og/[  
%,,`N I{  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 j\'+wVyo  
r jL?eTU"s  
template < typename Func, typename aPicker > ZP6x  
class binder_1 'Z.OF5|eGT  
  { a,~D+s;^  
Func fn; sr+gD*@h  
aPicker pk; #_?TIY:h  
public : 'sRg4?PT  
3X$Q,  
template < typename T > iog # ,  
  struct result_1 8jggc#.  
  { 5, -pBep<  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; wI! +L&Q  
} ; 6!+X.+  
^+*GbY$'  
template < typename T1, typename T2 > hB?,7-  
  struct result_2 VJN/#   
  { x^)g'16`  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ^p 2.UW  
} ; g={]Mzh  
N&fW9s}  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} *O+R|Cdp/  
f4'El2>-86  
template < typename T > v`S2M  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )C>}"#J>  
  { ZU-4})7uSB  
  return fn(pk(t)); 3J'73)y  
} hIVI\U,  
template < typename T1, typename T2 > 3cOY0Z#T  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jVad)2D  
  { *%X6F~h(u  
  return fn(pk(t1, t2)); v Zb|!#I  
} -c+>j  
} ; >-5td=:Z  
s>jr1~~3O_  
X-kXg)!Bg  
一目了然不是么? ]6{(Hjt  
最后实现bind _BG8/"h32  
&so-O90  
-RG8<bI,  
template < typename Func, typename aPicker > g.I(WJX0  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) -ca7x`yo  
  { . [T'yc:=  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); /!=U +X  
} @up&q  
7 9Qc`3a  
2个以上参数的bind可以同理实现。 2J;kD2"!  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 D:wnO|:  
onnI !  
十一. phoenix & u$(NbK  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: vG]GQ#  
x37/cu  
for_each(v.begin(), v.end(), _urG_~q  
( c ]>DI&$;J  
do_ LH=d[3Y  
[ lSH ZV Fd  
  cout << _1 <<   " , " XkPv*%Er8  
] EKZA5J7kn  
.while_( -- _1), |',M_ e]  
cout << var( " \n " ) z,pNb%*O  
) -#LjI.  
); CO-Iar  
5>k>L*5J  
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: wgY6D!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 9p <:=T  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 [34zh="o  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 1ZT^)/G  
Wrmgu}q  
3A-*vaySV  
template < typename Cond, typename Actor > >M?H79fF2s  
class do_while !|:RcH[  
  { $hh+0hs  
Cond cd; 8h2D+1,PZC  
Actor act; %'N$l F"]  
public : !*&4< _  
template < typename T > Z6 ;Wd_  
  struct result_1 O\6vVM[  
  { bqSMDK  
  typedef int result_type; h`=r )D  
} ; glv ;C/l  
?4^} ;wDb2  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ,09DBxQq,  
'gCJ[ce  
template < typename T > SOVj Eo4'3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const LU%#mY  
  { :^ n*V6.4  
  do YWEYHr;%^?  
    { 6`acg'sk>  
  act(t); :-z&Y492  
  } 2Kjrw;  
  while (cd(t)); d$pYo)8o({  
  return   0 ; Y?<)Dg.[  
} Gb;99mE  
} ; z&O#v9.NE|  
\.o=icOx  
# Mu<8`T-  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ^w.]Hd 2  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 w&%9IJ  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 sa*g  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 gNqAj# m  
下面就是产生这个functor的类: axX{6  
u t$c)_  
j !`B'{cH  
template < typename Actor > xA92 C  
class do_while_actor H ( vx/q  
  { C,fY.CeI  
Actor act; Pb#P`L7OB  
public : vm8$:W2 }  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} !v0"$V5+i  
vv+km+  
template < typename Cond > }MP>]8Aq  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ]Ko^G_Rm  
} ; )IHG6}<  
Nb0Ik/:<  
O$^xkv5.  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 OZf6/10O/  
最后,是那个do_ Zae.MO^C!  
uQnT[\k?  
H9U .lb  
class do_while_invoker {Ur7# h5  
  { gljo;f:  
public : w8p8 ;@  
template < typename Actor > GF*>~_Yr  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const @o6R[5(  
  { {?Od{d9  
  return do_while_actor < Actor > (act); b]T@gJ4H=  
} YScvyh?E  
} do_; #AShbl jm+  
\Wr,<Y  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? }9^@5!qX  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 {{\ce;hN  
最后来说说怎么处理break和continue M%I@<~wl  
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。 Xw t`(h[u  
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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