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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda |3dIq=~1"Y  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 t6! B  
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, tvR|!N }  
rPkPQn:  
^.u J]k0  
5@yBUwMSj  
  class filler >e^8fpgSo  
  { x>[f+Tc  
public : C3-I5q(V]  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} tr$d?  
} ; Bs';!,=  
n{E9p3i  
=0_((eXwf  
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: l( uV@_3  
)@E'yHYO>  
TQsTL2a  
Z1sRLkR^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); l ^;=0UR_  
A}MF>.!}C  
8 _|"+Ze  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 G^A}T3  
<59G  
^#&PTq>  
j38>5DM6L  
二. 战前分析 7da~+(yhr  
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。 -MuKeCgi  
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 ~5 e 1&  
q|S,^0cU  
f1X]zk(=W  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); U~_G *0  
  /* --------------------------------------------- */ =e|  
vector < int *> vp( 10 ); %40+si3c  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); (&xIB F_6  
/* --------------------------------------------- */ tN-B`d 1  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 7-2,|(Xg  
/* --------------------------------------------- */ <-N7Skkk!  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); &D#B"XI  
  /* --------------------------------------------- */ yYPFk  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); g{^(EZ,  
/* --------------------------------------------- */ 4S*7*ak{  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); <c]?  
LhQidvCNJ  
!y7w~UVs  
EBx!q8zz  
看了之后,我们可以思考一些问题: e*hCf5=-  
1._1, _2是什么? e\WG-zi/  
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。 W0s3nio  
2._1 = 1是在做什么? -14~f)%NQ*  
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。 m}GEx)Y D  
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。 QR*{}`+l  
^s6C']q *O  
7 ^n{BsN  
三. 动工 -A)/CFIZ  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: qY|NA)E)Bp  
"<1-9CMl  
Vo(V<2lw}  
_NB8>v  
template < typename T > 28=L9q   
class assignment >|_B=<!99W  
  { 6M X4h  
T value; SS"Z>talw  
public : h f9yK6  
assignment( const T & v) : value(v) {} N3o kN8d  
template < typename T2 > {14sI*b16  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } [Ontip  
} ; ~)%DiGW&  
t0+D~F(g  
^ Mw=!n[  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 '~OKt`SfIo  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment T8\%+3e.  
# PZBh  
kYU!6t1  
x qLIs:*  
  class holder uoe>T:  
  { '^~3 8=FA  
public : mBWhC<kKs  
template < typename T > <7yn:  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const sZYTpZgW4L  
  { vC_O! 2E  
  return assignment < T > (t); g].v  
} .Af H>)E  
} ; #Q$`3rr  
| sZu1K  
g0"KC X  
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: )kK" 1\m  
Ps9YP B-  
  static holder _1;  Wkc^?0p  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 VO+3@d:  
["XS|"DM  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 8,YxCm ie  
而不用手动写一个函数对象。 E K#ib  
f f_| 3G  
$-;x8O]u  
A3mSSc6  
四. 问题分析 \X0wr%I  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 b%M|R%)]  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 [Se0+\,&  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 }*R.>jQ+Y  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ;+4X<)y*>  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ?KtvXTy{m  
?,Zc{   
五. 问题1:一致性 {#J1D*?$"  
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?| "RMvWuNt  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 >W?7a:#,  
~[9(}UM  
struct holder 70{fl 4J5  
  { |,OTGZgc  
  // AlQ  
  template < typename T > B(U0 ~{7a  
T &   operator ()( const T & r) const @AAkEWo)_  
  { 1PdxoRa4=  
  return (T & )r; Trwk9 +  
} MtIhpTX  
} ; ZeP3 Yjr3  
z]F4Z'(e.  
这样的话assignment也必须相应改动: 32ae? d  
m=p<.%a  
template < typename Left, typename Right > AC9#!# OGB  
class assignment mB]Y;R<  
  { \J?5K l[*c  
Left l; >5}jM5$  
Right r; Dt8wd,B  
public : C*fSPdg?  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} @dp1bkU  
template < typename T2 > 0A>Fl*  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 7+^4v(s  
} ; b1`(f"&l  
4<QS ot  
同时,holder的operator=也需要改动: lg!{?xM  
Pw_[{LL  
template < typename T > Je~d/,^WU  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ~ E|L4E  
  { yNu%D$6u7  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); J>Uzd, /  
} *^5..0du  
L?( % *  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 h2C1'+Q{9  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 0kB!EJ<OdG  
,-[dr|.  
return l(rhs) = r; "3Z<V8xB  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 Q&Ox\*sMK  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: *|DIG{  
:g[G&Ds8  
template < typename Tp >  zOnQ656  
class constant_t Ug|o ($CY  
  { C5jR||  
  const Tp t; )wwQv2E  
public : X[ o9^<  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} "x$RTuWA9  
template < typename T > KGI0|Z]n~  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 7VwLyy  
  { P"WnU'+  
  return t; h.W;Dmf6]  
} \PB~ 6  
} ; H21\6 GY  
[ZP8l'?  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 zu Jl #3YP  
下面就可以修改holder的operator=了 fjAJys)Q  
GL_a`.=@  
template < typename T > .h8%zB#|i  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const uoe5@j2  
  { Jy X7I,0  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); "wPFQXU  
} (]mh}=:KDg  
K$..#]\TM  
同时也要修改assignment的operator() B R-(@  
)2 P4EEs[  
template < typename T2 > 6QOdd 6_d  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } y'<juaw  
现在代码看起来就很一致了。 3=r8kh7,  
n_n0Q}du  
六. 问题2:链式操作 hC.7Z]  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 <E|K<}W#  
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。 bTn7$EG  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 L:y} L  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 syYg, G[  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Hop$w  
<4W"ne28  
template < typename T > AE)<ee%\\  
struct result_1 U$`)|/8  
  { >_biiW~x:  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; qK4E:dD  
} ; %8T:rS  
{da Nw>TH  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: h !~u9  
O]n"aAu@  
template < typename T > qYW{$K  
struct   ref =Po!\[SBU  
  { Qj? G KO  
typedef T & reference; IA|V^Wmt;  
} ; pX]*&[X?  
template < typename T > q($lL~Ls  
struct   ref < T &> +_?;%PKkuF  
  { FV/X&u8~  
typedef T & reference; N2VF_[l  
} ; +OF(CcA^  
zJ#e3o .  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 7"r7F#D=G  
-P5VE0  
template < typename T > S #X$QD  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 2oAPJUPOJ  
  { daaEN(  
  return l(t) = r(t); QY2!.a^q  
} sa`7_KB  
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。 $.}fL;BzVz  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ih?_ fW  
+0=u]  
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 EvMhNq~y5  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Oah}7!a)  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 S zOB{  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 :rb<mg[  
最后的布局是: P sD+?  
                Add )@3ce'  
              /   \ QJo)  
            Divide   5 `OnN12`  
            /   \ xyx.1o e!  
          _1     3 | zj$p~  
似乎一切都解决了?不。 M"K$81  
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。 cW,wN~  
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。 *&B*/HAN  
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: :x97^.eW~  
bG>pm|/  
template < typename Right > kF~}htv.=  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const qyc:;3?wm  
Right & rt) const >.PLD} zE_  
  { xkOyj`IS  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); o:#MP(h,N  
} zp4Jd"XBX  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 e(BF=gesgp  
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。 {so"xoA^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。 K/G|MT)  
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。 /yIkHb^c   
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>#lMg\.  
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? :9c QK]O6  
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: Mno4z/4{A  
xrO:Y!C?  
template < class Action > c\.4I4uy  
class picker : public Action [dsH0 D&T  
  { jh`&c{#*)M  
public : G3 #c  
picker( const Action & act) : Action(act) {} i}RxTmG<  
  // all the operator overloaded YmHn*N}:U  
} ; L1.<LB^4'  
/g'F+{v  
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。 hH{&k>  
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: ^MUtmzh  
Ol"p^sqwj  
template < typename Right > vN 7a)s  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const aD3'gc,l  
  { S8<O$^L^  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); R{@WlkG}  
} hti)<#f  
"VkraB.i  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > $t-HJ<!  
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。 .BlGV2@^#  
T\b e(@r  
template < typename T >   struct picker_maker 2#ha Icm"  
  { ;hmy7M1%  
typedef picker < constant_t < T >   > result; fT/;TK>z>  
} ; 2M= gpy  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ,/|"0$p2x  
  { Q9X_aB0  
typedef picker < T > result; WU{G_Fqaz  
} ; sBq @W4  
qJVW :$1q  
下面总的结构就有了: xc8MOm  
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。 F^&_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。 6\g]Y  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 zfO0+fMH  
至此链式操作完美实现。 znFa4  
MaXgy|yB1  
+Ld4 e]  
七. 问题3 zhKb|SV  
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。 [st4FaQ36  
(m=-oQ&Ro  
template < typename T1, typename T2 >  MI!C%  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0~R0)Q,  
  { >Rjk d>K3  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); O@'/B" &  
} CG@ LYN  
F%lP<4Vx  
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: X|7gj &1  
]U! ?{~  
template < typename T1, typename T2 > Bh"o{-$p8`  
struct result_2 $=TFTSO  
  { U=QV^I Qm  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; /{d7%Et6  
} ; fZ]Y  
>"{3lDyq-  
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? Qy*`s  
这个差事就留给了holder自己。 !CTchk<{(  
    I/<aY*R4  
55 Y BO$  
template < int Order > {b"V7vn,  
class holder; uYhm Fp  
template <> {XC# -3O  
class holder < 1 > bB->\  
  { Aj;Z &  
public : !TVlsm  
template < typename T > G  2+A`\]  
  struct result_1 zdzTJiY2[Z  
  { 4H]Go~<  
  typedef T & result; Im+<oZ  
} ; TPt<(-}W  
template < typename T1, typename T2 > /^G1wz2  
  struct result_2 6OF&Q`*4  
  { ib0M$Y1tIS  
  typedef T1 & result; `!kOyh:X  
} ; CQW#o_\  
template < typename T > {l%Of  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const GP<A v1  
  { 81O`#DfZ  
  return (T & )r; 5yI_uQR  
} 4)!aYvaER  
template < typename T1, typename T2 > :,Q\!s!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ly7\H3  
  { "H" 4(3  
  return (T1 & )r1; ;x$,x-  
} Jv %, v?  
} ; \ty{KAc&  
b<P9@h~:  
template <> U ]`SM6  
class holder < 2 > Waj6.PCFm  
  { X&8&NkH  
public : oa?bOm  
template < typename T > <xKer<D %  
  struct result_1 3~ ;LNi  
  { -uIu-a]  
  typedef T & result; 3'}(:X(  
} ;  SS[jk  
template < typename T1, typename T2 > aJ}y|+Cj  
  struct result_2 k(pI5N}pJZ  
  { X+z!?W*a  
  typedef T2 & result; +)h*)  
} ; 2w>WS#  
template < typename T > @@"}i7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const D>|m8-@]  
  { $l@nk@  
  return (T & )r; e;GLPB   
} 26.),a  
template < typename T1, typename T2 > \1cay#X  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const rkugV&BhV  
  { )y4bb^;z  
  return (T2 & )r2; ON.C%-T-  
} 5R\{&  
} ; "j;"\i0  
b R> G%*a  
HQJ_:x Y  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 h+<vWo}H  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: tgSl (.  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Anr''J&9`H  
1O]'iS"  
return l(i, j) = r(i, j); epuN~T  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) j*+[=X/  
XP'<\  
  return ( int & )i; gBp,p\ Xc  
  return ( int & )j; D[32 t0  
最后执行i = j; |ZZl3l=]  
可见,参数被正确的选择了。 _&)^a)Nu  
NF8'O  
}'L7<_  
'APtY;x^{  
bnHQvCO3$  
八. 中期总结 :>4pH  
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: ]CHO5'%,$  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 1BK!<}yI{  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 GOrDDp  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor tj$&89  
tIn dve  
B( r~Nvc  
go >*n\  
b* k=  
_/(DEF+G  
九. 简化 ,' VT75  
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。 w=Ai?u  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 4efIw<1_  
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: $/*1 9 e~  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 HYU-F_|N=  
  +-*/&|^等 %3b;`Oa  
2. 返回引用。 T'_#Dwmj*  
  =,各种复合赋值等 =h5&:?X  
3. 返回固定类型。 g~E N3~  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 7X 4/6]*  
4. 原样返回。 s8BfOl-  
  operator, &CBW>*B  
5. 返回解引用的类型。 cHo@F!{o=  
  operator*(单目) @uA=v/>+  
6. 返回地址。 O?\UPNb:K  
  operator&(单目) j11FEE<W  
7. 下表访问返回类型。 sNB*S{   
  operator[] vd<r}3i*  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 X!H[/b:1O  
  operator<<和operator>> @jh\yjrW  
]JDKoA{S0  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 <14,xYpE  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ^4MRG6G  
QAGR\~  
template < typename Left > T:FaD V{  
struct value_return )/4eT\=  
  { a(.q=W  
template < typename T > &[ oW"Q{  
  struct result_1 1. A@5*Q  
  { 'O>p@BEK  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 55O_b)$  
} ; <MK4# I1I  
+vf~s^  
template < typename T1, typename T2 > ;OC~,?O5  
  struct result_2 oZ]^zzoEcg  
  { v7-z<'?s~  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; wFbw3>'a9  
} ; `-_kOxe3  
} ; PFR64HK2  
OVq(ulwi+  
2/o_,k  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ^*?mb)  
Oq3aboAt  
下面我们来剥离functor中的operator() D[jPz0  
首先operator里面的代码全是下面的形式: \B/!}Tn;  
zX]4DLl,  
return l(t) op r(t) gvzBV +3'  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) GN1Q\8)o  
return op l(t) %Z~0vwY  
return op l(t1, t2) &VPfI  
return l(t) op (#e,tu  
return l(t1, t2) op ,"e n7  
return l(t)[r(t)] K&"ZZFd_  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] itYTV?bd  
cQzUR^oq,  
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: $sILCn  
单目: return f(l(t), r(t)); k'6x_ G  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); x*'2%3C~  
双目: return f(l(t)); =w!>/#U  
return f(l(t1, t2)); 9 AWFjoXl"  
下面就是f的实现,以operator/为例 zrDcO~w  
=Ju%3ptH0  
struct meta_divide 5,_DM  
  { JnE\z*NB  
template < typename T1, typename T2 > y.>1r7  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Z\[6 'R4.#  
  { 62.)fCQ^  
  return t1 / t2; S7B\m v  
} ntr&? H  
} ; to9X2^  
aM5Hp>'nI  
这个工作可以让宏来做: L l$,"}0T  
Vq&}i~  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ * lo0T93B  
template < typename T1, typename T2 > \ `; +UWdAR  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; "?AJ(>wP  
以后可以直接用 fphi['X   
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) /OD@Xl];K  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 }'`iJ b\  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) Mg~62u  
V}aZ}m{J  
*-eDU T|O  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 T)#e=WcP]  
`g+Kv&546  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > rtxG-a56Q  
class unary_op : public Rettype \yhj{QS.k  
  { zI7iZ"2a  
    Left l; Um~DA  
public : BMdcW MYU\  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} he! Uq%e  
'ZFbyt Q2  
template < typename T > <SKzCp\  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6DuA  
      { bHRRgR`,  
      return FuncType::execute(l(t)); Xmny(j)g  
    } d-{1>\-_  
s&d!+-\6_  
    template < typename T1, typename T2 > wbQs>pc  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !sVW0JSh  
      { f0@4 >\g  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); {i"t h(J$  
    } ET0^_yk  
} ; AfT;IG%Gt  
) :VF^"  
Y52TC@'  
同样还可以申明一个binary_op 5~FXy{ZIH  
/B!Ik:c}  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > v"YaMbu  
class binary_op : public Rettype GdVrl[  
  { YH,u*.I^/  
    Left l; nN%Zed2O@6  
Right r; kInU,/R*  
public : kXN8hU}iq  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} OrY^?E  
%CV.xDE8  
template < typename T > ?_`X8Ok  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const G'T: l("l  
      { jaL#  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); /k.?x]Ab  
    } ^&7gUH*v  
[:MFx6  
    template < typename T1, typename T2 > 0bfJD'^9RP  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ne|N!!Dmk  
      { @(CJT-Ak  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); E$C0\O!7  
    } m%%\k \  
} ; HhB&vi  
AOM@~qyc   
3S"kw  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 , lFhLj7  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 4 3G2{  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) y:YJv x6&4  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 q0*d*j F0u  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! F;8Uvj  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 x31Jl{x8\?  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 .23Yqr'zT  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) ?wVq5^ e  
下面是修改过的unary_op wBz5_ OFVw  
m't8\fo^w  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > rm%MQmF  
class unary_op 534DAhpD=.  
  { ZC97Z sE  
Left l; cD'|zH]  
  8,L)=3m-  
public : 4W<8 u(  
JIXZI\Fk  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ~\OZEEI  
%?PRBE'}'  
template < typename T > ldWrv7. P  
  struct result_1 J\E?rT  
  { ^wD@)Dz  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; RG6U~o1  
} ; ,.i)(Or  
#{g6'9PMz  
template < typename T1, typename T2 > )E c /5=A  
  struct result_2 E`#/m@:|-  
  { ;<H\{w@D  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; RA*W Ys&xb  
} ; ei!Yxw8d  
!h70<Q^  
template < typename T1, typename T2 > ozkmZ;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |3C5"R3ZGO  
  { W3A9uk6  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); % U|4%P  
} [orS-H7^  
fzr0dcNgM  
template < typename T > >k8FUf(c  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const s >7(S%#N  
  { H|z:j35\  
  return OpClass::execute(lt(t)); /TScYE:$HE  
} ^]TYS]C  
LvW7>-  
} ; I(va;hG<o  
}{F1Cr   
7gQ 2dp  
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 A Eo  
好啦,现在才真正完美了。  %Krf,H  
现在在picker里面就可以这么添加了: bG/[mZpRT  
j7qGZ"8ak  
template < typename Right > N*'d]P2P`J  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const "bA8NQIP  
  { ~y>NJM>1  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ^v&)z ,  
} B qcFbY  
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。 Ja{[T  
.-}F~FES  
lj 2OOU{  
 K2D, *w  
=6xxZy[  
十. bind ]] 50c  
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。 '7UIzk|  
先来分析一下一段例子 XX'mM v  
`J-&Y2_/k  
%YwIR.o  
int foo( int x, int y) { return x - y;} NU%<Ws=  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ]::g-&%Um  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 3?s1Yw>?  
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。 ~JTp8E9kw  
我们来写个简单的。 q]wP^;\Jl  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: GI)eq:K_U8  
对于函数对象类的版本: S\ ) ~9?  
"U*6?]f  
template < typename Func > ?btZdnQ))S  
struct functor_trait #_'| TT>p#  
  { '<Jqp7$dL  
typedef typename Func::result_type result_type; 1(jDBP!8  
} ; c63yJqiW  
对于无参数函数的版本: %<@x(q  
(}MN16!  
template < typename Ret > T*rx5*:o  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 2-_d~~O1N  
  { 4+q3 Kw  
typedef Ret result_type; ,7ZV;f 81  
} ; e#s-MK-Q  
对于单参数函数的版本: ab^>_xD<  
$m;DwlM  
template < typename Ret, typename V1 > b>f{o_  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ok(dCAKP  
  { Y1 *8&xT  
typedef Ret result_type; Mc<O ~  
} ; ObSRd$M  
对于双参数函数的版本: aLO'.5 ~^  
Gk]6WLi  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ?(>fB2^  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > eY8rm  
  { >rid3~  
typedef Ret result_type; ?VR:e7|tU  
} ; 4x2,X`pe3  
等等。。。 P:fcbfH+  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy E @7);i5K  
hv#|dI=kZR  
template < typename Func > HB, k}Q  
struct func_return G$-[(eu -  
  { ;CLOZ{  
template < typename T > O^KIB%}fu  
  struct result_1 ?k+>~k{}a  
  { Fm4)|5  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; UpS7>c7s  
} ; ^(~%'f  
>WmT M0  
template < typename T1, typename T2 > 8 EUc 6  
  struct result_2 pvYBhTz0  
  { 67A g.f6-  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Z&Xp9"j,@;  
} ; WFG`-8_e[I  
} ; h+j{;evN  
G!.%Qqs  
UHFI4{Wz  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 D ] G=sYt  
U$7]*#@&  
template < typename Func, typename aPicker > BMYvxSsm  
class binder_1 H,0Io  
  { Xsd+5="{N  
Func fn; u:M)JG  
aPicker pk; XxLauJP K  
public : Y|~+bKa  
D"8?4+  
template < typename T > kn&>4/')  
  struct result_1 T1i}D"H %  
  { oyq9XW~ D  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; -d_7 q  
} ; o e,yCdPs  
Xhp={p;  
template < typename T1, typename T2 > ^~7ouA  
  struct result_2 9z kRwrQ  
  { f]48>LRE8  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; PdSYFJM  
} ; Z \>mAtm  
?<STl-]&  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} SYwB #|  
3NSX(gC%  
template < typename T > "-R19SpJKh  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0F9p'_C  
  { D8f4X w}=  
  return fn(pk(t)); si#1sdR  
} raJv$P  
template < typename T1, typename T2 > SSysOeD+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U o[\1)  
  { ZK5 wZU  
  return fn(pk(t1, t2)); 5F$~ZDu  
} HUalD3 \  
} ; 'nN'bVl/  
;S+]Z!5LT  
x&*2R#Ai  
一目了然不是么? og`K! d~  
最后实现bind hj,yl&  
%gEgp Jd  
";;Nc>-Y  
template < typename Func, typename aPicker > v@Qfx V2  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) HcCT=x7:  
  { Ot;)zft  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); /@Ec[4^=!.  
} JS^!XB' !  
`rb}"V+  
2个以上参数的bind可以同理实现。 fVz0H1\J&  
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。 8c%_R23  
~_a$5Y  
十一. phoenix cf,^7,-`"  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: A5go)~x\  
dU&hM<.|  
for_each(v.begin(), v.end(), 98XlcI#  
( IsiBn(1Z  
do_ kK/( [!  
[ Kp>fOe'KW  
  cout << _1 <<   " , " K#LDmC  
] FK~*X3'  
.while_( -- _1), 65U&P5W  
cout << var( " \n " ) Ru@ { b`  
) -8Hv3J'=  
); n!&F%|o^^  
vP'#x  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 0DX)%s,KO  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor @1s 2# )l(  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Vp1Ff  
那么我们就照着这个思路来实现吧: s'/ZtH6>C  
cYz|Ux  
yq12"Rs  
template < typename Cond, typename Actor > #Wq@j1?  
class do_while #vzt6x@*  
  { t5k=ngA  
Cond cd; eI1C0Uz1  
Actor act; ?g4S51zpp  
public : l7#2 e ORm  
template < typename T > 65l9dM2  
  struct result_1 R5=M{  
  { 6"yIk4u:  
  typedef int result_type; Y2$xlqQd"  
} ; $S/EINc  
Y2}m/7aF  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} &M7AM"9  
M\9+?  
template < typename T > ,:8 oVq>?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ) u1=, D  
  { LerRrN}~  
  do MH/bJtNq  
    { ~uu{ v')  
  act(t); ^ /)%s3  
  } L:7 kp<E  
  while (cd(t)); TGGbO:s3  
  return   0 ; 4o<' fY  
} 2%vG7o,#  
} ; APyH.]mQ  
EN5F*s@r  
F#a'N c9  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). w%$J<Z^-?  
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。 %ZX3:2  
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。 Ge1"+:tbJ  
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。 eC`G0.op  
下面就是产生这个functor的类: k,61Va  
6*:U1{Gl)  
Pr3>}4M  
template < typename Actor > OlM3G^1e1  
class do_while_actor p8MN>pLP%  
  { P52qtN<  
Actor act; #9t3<H[  
public : FiKGB\_]  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} |Q$Dj!!1P  
bzh:  
template < typename Cond > C);I[H4Yfw  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Mp06A.j[  
} ; ?@QcKQ@  
~^l;~&  
x#fv<Cj4  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ''}2JJU{  
最后,是那个do_ vG~JK[  
s#FX2r3=Fg  
;N!opg))d<  
class do_while_invoker 0E#?H0<OeG  
  { p. KT=dZT  
public : B#4'3Y-3  
template < typename Actor >  Y+Cv9U0  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const HqXS-TG  
  { $V;0z~&!'  
  return do_while_actor < Actor > (act); _Zus4&'  
} 6t3Zi:=I  
} do_; q-qz-cR  
EP{/]T  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? (#nB90E{*  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 `!<#'PR  
最后来说说怎么处理break和continue ~YXkAS:  
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。 gnlU  
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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