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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Ut^ {4_EC  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。  HO =\  
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, 0)-yLfTn  
s(Llz]E~ZX  
io(Rb\#"  
/aD3E"Op  
  class filler 9TbRrS09  
  { *5|q_K Pt  
public : <%]i7&8|  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 4brKAqg.  
} ; dJD8c 2G  
3]g|Cwu  
<2>Qr(bb  
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: BO)Q$*G~JD  
ify}xv  
Mu]1e5^]  
`Kq4z62V  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); i"o %Gc  
&ywU^hBh  
=5m~rJ< {  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Z]1jg>")  
i_6 Y6  
#)N}F/Od^  
5WvtvSO  
二. 战前分析 /V@9!  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 FpM0%   
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 %gE*x #  
1MnT*w   
jou741  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); f/NfvLi(AU  
  /* --------------------------------------------- */ i@p0Jnh|  
vector < int *> vp( 10 ); Dm 0Ts~  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); +Q+>{HK  
/* --------------------------------------------- */ wXnluE  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); )4BLm  
/* --------------------------------------------- */ VwrHD$  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); V*w~Sr%  
  /* --------------------------------------------- */ G :JQ_w  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); DqGm  
/* --------------------------------------------- */ Ga1(T$ |H  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ' (1`iQ;  
iy\ 6e k1  
qTUyax  
qz<>9n@o  
看了之后,我们可以思考一些问题: OkaN VTB  
1._1, _2是什么? YA[\|I33  
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。 H!yqIh  
2._1 = 1是在做什么? /f0*NNSat-  
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。 ~dc~<hK  
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。 W2F*+M  
#XPY\n^k  
7dbGUbT  
三. 动工 <UC_QPA\  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: {WoS&eL  
NP^j5|A*"  
Oq3]ZUVa  
KJ;;825?  
template < typename T > `}Z`aK  
class assignment +<o}@hefY2  
  { >q7/zl  
T value; mxfmK +'_  
public : FLzC kzJ:6  
assignment( const T & v) : value(v) {} wYAi-gdOi  
template < typename T2 > \x9.[?;=e  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } K~ob]I<GiB  
} ; $"[5]{'J  
_ ^ny(zy(  
nqMXE82  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Yg kd1uI.  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment l" P3lKS  
E6Uiw]3  
O4.`N?Xq  
9`X}G`  
  class holder b>Em~NMu_  
  { /_l$h_{DH  
public : o!-kwtw`l  
template < typename T > cA8A^Iv:0  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 6A23H7  
  { Cl>{vS N  
  return assignment < T > (t); j}fu|-  
} 9H#;i]t&  
} ; J':x]_;  
o/~Rf1  
3yw`%$d5  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: t#BQB<GI  
UHT2a9rG  
  static holder _1; o;5ns  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 #<*=)[  
wFX>y^ 1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); mx3p/p  
而不用手动写一个函数对象。 si=m5$V  
)j/b `V6  
EwX:^1f  
L }L"BY3$  
四. 问题分析 .Gq]Mrim9G  
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。 <A`zK  
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。 =jIP29+  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 e WWtMnq  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 9T;DFUM  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 e[l#r>NT  
eRm 9LOp  
五. 问题1:一致性 1 ` ={* *  
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?| ' |Ia-RbX  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 >%1mx\y^  
T7qE 2  
struct holder 3EO:Uk5<   
  { *aaK_=w  
  // h= Mmd  
  template < typename T > i8|0zI  
T &   operator ()( const T & r) const R.P|gk  
  { yp l`vJ]X  
  return (T & )r; PDNbhUAV  
} mGP&NOR0^y  
} ; /k^!hI"4c  
O f.%rpgy  
这样的话assignment也必须相应改动: L|]!ULi$d  
!si}m~K!_  
template < typename Left, typename Right >  SodYb  
class assignment HyGu3  
  { :TkR]bhm  
Left l; y^[?F>wB  
Right r; :[d *  
public : GMOnp$@H^s  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} =";G&)H-  
template < typename T2 > 2`P=ekF]  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } `PS^o#  
} ; v4Mn@e_#c  
`RHhc{  
同时,holder的operator=也需要改动: C7Ny-rj}IA  
0f9*=c  
template < typename T > Cc&SHG*R  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Gc*p%2c  
  { |{V@t1`  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 7&w$@zs87  
} K.r "KxCm|  
BRTCo,i  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 G/4~_\YMq  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 D/&nEMp6  
T0v{qQ  
return l(rhs) = r; G7SmlFn?  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 eJ+@<+vr;x  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: QA=mD^A  
GD@|X wK){  
template < typename Tp > RG e2N |  
class constant_t ,%d?gi"&  
  { 2#)z%K6T  
  const Tp t; ioJ|-@! #o  
public : #,CK;h9jy!  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} "|nh=!L  
template < typename T > ( 8Q*NZ  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const `"h[Xb#A`b  
  { we&D"V  
  return t; cH6<'W{*  
} +<rWYF(ii/  
} ; 0dCg/wJx  
p-f"4vH  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 'n/L1Fn  
下面就可以修改holder的operator=了 D]'/5]~z<  
rcUJOI  
template < typename T > Pq3m(+gf  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const %4^NX@1jV  
  { |3P dlIbO  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 0P l>k'9  
} 7p_B?r  
^,{ r[}  
同时也要修改assignment的operator() 1<F6{?,z  
ypLt6(1j%  
template < typename T2 > d^qTY?k.  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } p(fL' J  
现在代码看起来就很一致了。  Uu0  
t{Wu5<F:  
六. 问题2:链式操作 )NmYgd~%  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 `h='FJ/!  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ;.{J>Q/U,  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 pSdtAv  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 jX&/ e'B  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 9a$ 7$4m  
g). IF.  
template < typename T > cP^c}e*;NS  
struct result_1 ,;)_$%bHc  
  { 4,.[B7irR  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; }9~U5UXWU  
} ; c1ptN  
L "5;<  
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: M,dp;  
g=e~YM85  
template < typename T > e'T|5I0K  
struct   ref (w1$m8`=  
  { % 8P8h%%Z  
typedef T & reference; C`["4  
} ; Qb#iT}!p%  
template < typename T > +o|I@7f  
struct   ref < T &> Xk`'m[  
  { {xRO.699  
typedef T & reference; Q?V'3ZZF!  
} ; W.nr&yiQ  
l#&\,T  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: |-`-zo4z  
E_-g<Cw  
template < typename T > z<OfSS_]R  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const GQ6~Si2  
  { #'8'5b  
  return l(t) = r(t); ,m[#<}xXA  
} j7yUya&  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 z-JYzxL9  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 'J8Ga<s7C  
n8Rsle`a  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 `%_(_%K  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: h~5gHx/ a  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 r1[#_A`Yn  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 !|~yf3  
最后的布局是: A`nzqe#(1  
                Add u?SxaGEa  
              /   \ '}9 %12\^h  
            Divide   5 Q .g44>  
            /   \ R c  
          _1     3 7Cx-yv  
似乎一切都解决了?不。 t/J|<Ooj?  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 O{Y*a )"  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 t#2szr+  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: \kP1Jr  
G;AJBs>Y}  
template < typename Right > ;N^4R$Q.  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const .#LvvAeh  
Right & rt) const g 9AA)Ykp  
  { B4{F)Zb  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); & Tkl-{I  
} u-R;rf5%k  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 1AQ3<  
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。 I]Ws   
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。 ^K0oJg.E  
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。 OjsMT]  
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。 y*T@_on5  
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? 8qwPk4  
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: wit  
glZjo  
template < class Action > ld7B{ ?]  
class picker : public Action k iu#THF  
  { ^zKP5nzL  
public : H=6-@+ !o  
picker( const Action & act) : Action(act) {} jH[{V[<# X  
  // all the operator overloaded VEx )  
} ; ~ep^S^V+  
 t: 03  
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。 vz^=o'  
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: zKFiCP K  
<G#Q f|&  
template < typename Right > G \|P3j  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const &H/3@A3  
  { Q+p9^_r  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); tS[%C)  
} E&0]s  
naM=oSB(  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Qn \=P*j  
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。 9>ML;$T&  
P.3kcZ   
template < typename T >   struct picker_maker P(B&*1X  
  { B3Ws)nF"  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 6 - IThC  
} ; H={5>;8G  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 0}- MWbG  
  { RY]jY | E  
typedef picker < T > result; gM&4Ur  
} ; ?3do-tTp  
s[%@3bY!7  
下面总的结构就有了: rQ)I  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 / gP"X1.  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 UVD*GsBk  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 yH(%*-S  
至此链式操作完美实现。 {; 3a^K  
; Z2  
;eC8| Xz  
七. 问题3 !=]cASPGD  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 CJt(c,!z  
6JD~G\$  
template < typename T1, typename T2 > 7@Xi*Azd  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const gFnJDR  
  { %D>cY!  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); /\m>PcPa  
} nBtKSNT#Q  
j9|1G-CM  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: `t2Y IwOK  
"cGjHy\j`  
template < typename T1, typename T2 > m]&y&oz  
struct result_2 uXVs<im  
  { v dPb-z4  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; s}?QA cC  
} ; 8[x{]l[  
rGQY  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? v4r%'bA  
这个差事就留给了holder自己。 ms#|Y l1/|  
    n8o(>?Kw  
\1oN't.  
template < int Order > O[ug7\cl+  
class holder; mBDzc(_\$'  
template <> r[3 2'E  
class holder < 1 > F+/#ugI  
  { )@6iQ  
public : w5q'M  
template < typename T > PDpDkcy|QM  
  struct result_1 _.5AB E  
  { Ki\J)l  
  typedef T & result; p*~b5'+ C+  
} ; :</KgR0I  
template < typename T1, typename T2 > y~<_ux,  
  struct result_2 ?:#$btmn?  
  { M8|kmF\B  
  typedef T1 & result; 6o~CX  
} ; '19kP.  
template < typename T > j UB`=d|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const % {A%SDh  
  { Q6d>tqWhq  
  return (T & )r; +z+u=)I  
} F<(?N!C?@  
template < typename T1, typename T2 > 2Jqr"|sw  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 66HxwY3a  
  { Nh+XlgXG  
  return (T1 & )r1; ~;I'.TW  
} 8xYeaK  
} ; %Ktlez:S  
]?s^{  
template <> s:^Xtox /  
class holder < 2 > MG4(,"c!  
  { 6eW9+5oL  
public : Zi.w+V  
template < typename T > [~k!wipK  
  struct result_1 C0;:")6~  
  { =HHb ]JE  
  typedef T & result; }XfRKGQw  
} ; Fr1OzS^&(  
template < typename T1, typename T2 > gk4DoOj#P  
  struct result_2 6bUcrw/# p  
  { :CG;:( |  
  typedef T2 & result; 43N=O FU  
} ; kV$VKag*A  
template < typename T > ,<fs+oi  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const #<yKG\X?  
  { jNW/Biy4u  
  return (T & )r; TlJ'pG 4^  
} +kT o$_Wkz  
template < typename T1, typename T2 > Y |aaZ|+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const |],ocAN{  
  { jiP^Hz"e  
  return (T2 & )r2; %R?#Y1Tq;  
} HQ^:5 XH  
} ; )`}4rD^b  
}c'T]h\S  
zX&wfE8T  
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> >。 8:jakOeT  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: bP{uZnOM2P  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ~4M?[E&  
z`Xc] cPi  
return l(i, j) = r(i, j); _OJ19Ry  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 0-8'. C1v  
xcQ:&q  
  return ( int & )i; R^Y _i  
  return ( int & )j; |4F'Zu}g>  
最后执行i = j; P;ovPyoO  
可见,参数被正确的选择了。 DaqpveKa  
F,JqHa9  
t8t+wi!  
"^5%g%  
-\M;bQV[C  
八. 中期总结 idNg&'   
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: Ui }%T]  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 R9InUX"k  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 hvF>Tu]^r  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor dA$qzQ  
K"VRHIhfg  
AmBLZ<f;  
"K#zY~>L  
=VF%Z[Gm  
\(ju0qFqH  
九. 简化 ^zR*s |1Q  
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。 {Zf 9} !qF  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 _yc &'Wq  
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:  B q7Qbj  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 g UA_&_  
  +-*/&|^等 [u7i)fn5?  
2. 返回引用。 AI2@VvB  
  =,各种复合赋值等 Kl w9  
3. 返回固定类型。 -PskUl'  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) zE]h]$oi  
4. 原样返回。 =Y-mc#{8  
  operator, 1IWP~G  
5. 返回解引用的类型。 =yLJGNK[  
  operator*(单目) HI{IC!6  
6. 返回地址。 nmUMg  
  operator&(单目) )"f*Mp  
7. 下表访问返回类型。 wQN/MYF[  
  operator[] P30|TU+B  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 pFwhv w  
  operator<<和operator>> CF/8d6}Vf  
z460a[Wl  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 xoN?[  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 7SjWofv  
![{0Yw D  
template < typename Left > S"Drg m.  
struct value_return <CGJ:% AY  
  { N3?hu}  
template < typename T > #~6au6LMC  
  struct result_1 7oZtbBs]M  
  { p/'09FY+U  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Ll0"<G2t  
} ; l&uBEYx   
HMVyXulU  
template < typename T1, typename T2 > >d$Sh`a6  
  struct result_2 gt Rs||  
  { z#\YA]1  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ]xN)>A2  
} ; GaLQ/V2R  
} ; 0 LIRi%N5*  
S/xCX!  
Mt%=z9OLq9  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait lAo S 9w  
)H- y  
下面我们来剥离functor中的operator() nx@ h  
首先operator里面的代码全是下面的形式: p]J0A ^VV  
?eri6D,86w  
return l(t) op r(t) gR@,"6b3  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) f"0?_cG{%  
return op l(t) OQh4 MN#$  
return op l(t1, t2) XJZS}Z7h  
return l(t) op Ys@G0}\3G  
return l(t1, t2) op K1m'20U  
return l(t)[r(t)] kr>F=|R]  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 31~Rs?~f(  
&E`=pe/e  
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: 287)\FU;3  
单目: return f(l(t), r(t)); 4pZ=CB+j  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); l]z=0  
双目: return f(l(t)); nsyeid*  
return f(l(t1, t2)); u]s}@(+.  
下面就是f的实现,以operator/为例 ==Bxv:6  
,_RPy2N  
struct meta_divide 7q'T,'[  
  {  g\=e86  
template < typename T1, typename T2 > PR~9*#"v..  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) {V5eHn9/Q'  
  { [ .c'22R6  
  return t1 / t2; AMc`qh  
} y~;w`5;|  
} ; 8&UwnEk<  
%2<u>=6byG  
这个工作可以让宏来做: SX@zDuM  
Y@Ti2bI`v  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ B%/N{i*Z  
template < typename T1, typename T2 > \ @&GfCg5Cb  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; .|<+-Rsj  
以后可以直接用 _X]S`e1F  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Eg 8rgiU  
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 o1)8?h  
(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。。。) (bON[6OGm  
x`VA3nE9  
IHvrx:7  
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 "D?:8!\!  
X!!3>`|  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > fm&pxQjg  
class unary_op : public Rettype 6;#Rd|  
  { ]c\d][R N  
    Left l; % n~ 'UA  
public : )@a_|q@V  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} x0$#8  
(?lKedA>2  
template < typename T > zb& 3{,  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .Fm@OQr  
      { !TeI Jm/l  
      return FuncType::execute(l(t)); R&9Q#n-  
    } OGn-~ #E  
4$_:a?9  
    template < typename T1, typename T2 > G2 !J`}  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @szr '&\%A  
      { J0,;F9<C#X  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); gMUCVKGf  
    } TI}Y U  
} ; q@Oe}  
*PF=dx<8  
x5 ?>y{6D  
同样还可以申明一个binary_op D) ;w)`  
J3,m{%EtNM  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > &~sirxR p  
class binary_op : public Rettype 5;q{9wvqO  
  { 22FHD4  
    Left l; /L*JHNu"_  
Right r; .l +yK-BZ  
public : > ,;<Bz|X  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ^~K[bFbW  
vnD `+y  
template < typename T > sG8G}f  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const pT'jX^BU  
      { OO*2>Qy~z  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); $#/f+kble  
    } ^s_7-p])(  
`$i/f(t6`  
    template < typename T1, typename T2 > ']DUCu  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const yNOoAnGT W  
      { +S ],){  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); >m# bj^F\  
    } 9#b/D&pX5  
} ; $ uqB.f$  
'o%6TWl9s  
!?5YXI,  
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 M}x]\#MMY  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 @"__2\ 0  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Am"e%|:  
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。 <db>~@;X!  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! `PS>"-AY2  
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。。。 w'7=CzfYn  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Lf+"Gp  
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) B\Uocn  
下面是修改过的unary_op lL"ANlX-P  
*^[j6  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > /a?qtRw  
class unary_op -~v1@  
  { G- eSHv  
Left l; ndS8p]P&o(  
  /M Z^;XG  
public : 6 U_P  
Aqo90(jffx  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} r>cN,C  
&l?AC%a5  
template < typename T > ?,^ Aoy  
  struct result_1 1"UHe*2  
  { 9A ?)n<3d  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; AH?4F"  
} ; ~Aw.=Yi=  
xq<X:\O  
template < typename T1, typename T2 > RZP7h>y6@  
  struct result_2 D hD^w;f]  
  { l;i /$Yu7  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ~DP_1V?  
} ; M.\V/OX  
vX|5*T`(  
template < typename T1, typename T2 > SVBo0wvz-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const odWK\e  
  { % O u'+A  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); b)@rp  
} @7K(_Wd  
L :Ldk  
template < typename T > 9J$-E4G.M  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const SM\qd4  
  { lRR A2Kql  
  return OpClass::execute(lt(t)); 1P?|.W_^1  
} a'(B}B=h  
}CL7h;5N 3  
} ; {r'+icvLX  
]94`7@  
oL@K{dk  
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 UCJx{7  
好啦,现在才真正完美了。 9_fbl:qk;\  
现在在picker里面就可以这么添加了: Up5|tx7  
E8BIb 'b;  
template < typename Right > &O#,"u/q`  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const BhhFij4  
  { xZA.<Yd^r  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 1Eb2X}XC  
} b8E7/~<z3  
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。 Bk[C=<X  
0+e  
6ZfL-E{  
Kr;;aT0P  
 hLj7i?  
十. bind e~7FK_y#0  
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。 r1:CHIwK  
先来分析一下一段例子 j4I ~  
3OFI> x,h  
.3&( Y  
int foo( int x, int y) { return x - y;} &f2:aT)  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 54=*vokX_  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 %j.n^7i]^:  
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。 I-#7Oq:Np  
我们来写个简单的。 )D ~ 5  
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&eT*JW>  
对于函数对象类的版本: OX%#8Lx  
U7Oa 13Qz  
template < typename Func > 2T(7V[C%9  
struct functor_trait 4:5M,p  
  { )qe rA  
typedef typename Func::result_type result_type; y%?'<j  
} ; 'q?Y5@s  
对于无参数函数的版本: `x_}mdR  
uVTacN%X  
template < typename Ret > #nw+U+qL  
struct functor_trait < Ret ( * )() > h'?v(k!  
  { e;g7Ek3n  
typedef Ret result_type; @S:T8 *~}  
} ; `]^W#6l  
对于单参数函数的版本: XJ5@/BW  
.f"1(J8  
template < typename Ret, typename V1 > [S1 b\f#  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > \*[DR R0  
  { vn!5@""T  
typedef Ret result_type; hQ'W7EF  
} ; YmOj.Q&  
对于双参数函数的版本: +abb[  
$JUkw sc  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ja9=b?]0,  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Wf^ sl  
  { x-]:g&5T  
typedef Ret result_type; t+_\^Oa)  
} ; <ZheWl  
等等。。。 hz*T"HJ]t  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy KIp^| k7>  
lX.-qCV"B  
template < typename Func > ,J,Rup">h  
struct func_return No)0|C8:  
  { at4JLbk  
template < typename T > eL~3CAV{  
  struct result_1 )[oP `Z  
  { b.v +5=)B  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; OF03]2j7<|  
} ; }xBDyr63  
S~)`{ \  
template < typename T1, typename T2 > 6VVxpDAi:  
  struct result_2 (Gw*x sn1  
  { c@Br_ -  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; .$7RF!p  
} ; ]YtN6Rq/  
} ; ]tf`[bINP  
?dbSm3  
J/ Lf(;C_  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 L]8z6]j*  
4\5i}MIS0  
template < typename Func, typename aPicker > J]#rh5um  
class binder_1 Z,O* p,Gzn  
  { FzcXSKHV %  
Func fn; H(gY =  
aPicker pk; I;-Y2*  
public : >KL=(3:":p  
Hqs!L`oW)  
template < typename T > 9cHo~F|ur  
  struct result_1 Rk7F;2  
  { K1^7v}P  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; w^Yo)"6  
} ; }X?#"JFX?  
lg8@^Pm$r;  
template < typename T1, typename T2 > /]^Y\U^  
  struct result_2 ^C1LQ Z  
  { KE ?NQMU  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; G%FZTA6a  
} ; jU~ x^Y  
e5 L_<V^Jo  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} #-@Uq6Y  
DH%PkGn  
template < typename T > oKsArZG  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const NLK1IH#  
  { T[)!7@4r  
  return fn(pk(t)); 5!fOc]]Ow  
} rJkJ/9s  
template < typename T1, typename T2 > ?&;_>0P  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =PciLh  
  { C\;l)h_{  
  return fn(pk(t1, t2)); qFwt^w  
} icIn>i<m  
} ; Zp3-Yo w2  
>h)kbsSU0z  
{0w2K82  
一目了然不是么? f)j*P<V  
最后实现bind @fYVlHT%E  
r dSL  
8-NycG&)  
template < typename Func, typename aPicker > cz1+ XpU  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) X!K>.r_Dg  
  { `(h^z>%  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); nAWb9Yk  
} n0T|U  
1P(=0\ P>&  
2个以上参数的bind可以同理实现。 @B (oq1i@  
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。 8T9 s:/%  
.Y{x!Q"  
十一. phoenix @, GL&$Y:W  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: \Q(a`6U  
Lv]%P.=[G  
for_each(v.begin(), v.end(), "A"YgD#t  
( Qy0w'L/@  
do_ 'I&0$<  
[ F5RL+rU(h  
  cout << _1 <<   " , " T>'O[=UWh  
] ,wes*  
.while_( -- _1), ^n0;Q$\  
cout << var( " \n " ) <O 0Q]`i  
) Rlk3AWl2u  
); n 5R9<A^  
oG1zPspL  
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: WM?-BIlT=  
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 W/bW=.d Jd  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 9Z!n!o7D  
那么我们就照着这个思路来实现吧: F0p=|W  
X':FFD4h  
=DJ:LmK  
template < typename Cond, typename Actor > fMg9h9U  
class do_while dh7`eAMY   
  { +4_,, I  
Cond cd; =Q40]>bpx  
Actor act; M%`CzCL u  
public : /HLI9  
template < typename T > sFz0:SqhE  
  struct result_1 cVW7I  
  { zplv.cf#q  
  typedef int result_type; }W8A1-UF  
} ; B6 (\1  
0>Snps3*Z  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} .)b<cH~%  
(cOe*>L;  
template < typename T > |Q 3d7y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &L$9Ii  
  { ZI!:  
  do 1*u]v{JJ(  
    { 7Dbm s(:(  
  act(t); ]|tg`*l!>  
  } O*l,&5  
  while (cd(t)); }x`Cnn  
  return   0 ; @@H_3!B%4v  
} GNMOHqg4  
} ; [w'Q9\,p  
|-}. Y(y  
NplyvjQN;  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). &M}X$k I  
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。 5OI.Ka  
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。 B1)Eo2i#  
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。  Fb(@i  
下面就是产生这个functor的类: _x<NGIz  
g77M5(ME  
sQ#e 2  
template < typename Actor > hz4?ku  
class do_while_actor n8<?<-2  
  { 9)1Ye  
Actor act; j+gxn_E  
public : ]##aAh-P4&  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} hU""YP ~y  
X6G{.Vh"  
template < typename Cond > ]qT&6:;-]  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; U<w8jVE  
} ; HKrENk  
"iK= 8  
q-<DYVG+  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 6P{^j  
最后,是那个do_ ?Tc#[B  
:E.a.-  
*I(6hB  
class do_while_invoker Mqd'XU0L  
  { I@KM2 KMN  
public : g4h{dFb|_  
template < typename Actor > CK7([>2  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const xUdGSr50  
  { PK2;Ywk`  
  return do_while_actor < Actor > (act); 6h>#;M  
} ^f! M"@  
} do_; m>vwpRBOA  
.Z [4:TS  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? MT&aH~YB  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 qS+;u`s  
最后来说说怎么处理break和continue Qjfgxy]  
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。 eT".psRiC  
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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