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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda tgi%#8ZDpz  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 gW--[  
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, 5$HG#2"Kb#  
kD%MFT4  
y%61xA`#  
bu_@A^ys  
  class filler ^" 54Q^SH  
  { |uw48*t  
public : r^<,f[yH  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} V&vG.HAT  
} ; V\{@c%xW  
fR'!p: ~  
fHEIys,{  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: z 5(5\j]  
"c]9Q%  
{k-_+#W"  
h-;> v.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); S#B%[3@  
x$n.\`f0  
L8f+uI   
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 -s`Wd4AP  
0Ui_Trlc  
ecJjE 56P  
X1a~l|$h  
二. 战前分析 CrL9|78  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ]BbV\#  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 U:n~S  
CLVT5pj='  
gT$WG$^i  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); FK~wr;[  
  /* --------------------------------------------- */ rOt{bh6r  
vector < int *> vp( 10 ); Sk!' 2y*@&  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); T&>65`L  
/* --------------------------------------------- */ ) xa )$u  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 24? _k]Y  
/* --------------------------------------------- */ FZ+2{wIV^  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); R8u8jG(4  
  /* --------------------------------------------- */  ] ?D$n  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); SM RKEPwp&  
/* --------------------------------------------- */ )D6 i {I0  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); gWa0x-  
j y5[K.  
|UWIV  
eZ]r"_?  
看了之后,我们可以思考一些问题: /*Q3=Dse]  
1._1, _2是什么? _BJ:GDz>  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 A>upT'  
2._1 = 1是在做什么? d$bO.t5CLh  
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。 P![ZO6`:W'  
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。 ,e;,+w=~E  
Tc||96%2^  
vnQFq  
三. 动工 f~a 7E;y  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: P[q>;Fx*  
%#v$d  
JvW7h(u7g  
~( XaXu  
template < typename T > \EoE/2"<  
class assignment V'W*'wo   
  { ro<w8V9.a  
T value; p.g>+7  
public : Sq_.RU  
assignment( const T & v) : value(v) {} TsoxS/MI"  
template < typename T2 > {Hl(t$3V`  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } !]g[u3O  
} ; U+B"$yBR  
*k,3@_5  
!J#P 'x0  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ^$O(oE(D  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment __$;Z  
D3dh,&KO\  
Bl6I@w  
s-Yu(X2  
  class holder <|Lz#iV37  
  { [u K,.G  
public : ,"#nJC  
template < typename T > hf9i%,J  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const )z74,n7-  
  { 4vG-d)"M2  
  return assignment < T > (t); XBCHJj]k  
} VpHwc!APq  
} ; DGCvH)Q  
((`{-y\K  
lrKT?siB  
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: ;0oL*d[1Z  
JB'tc!!*  
  static holder _1; Ji!i}UjD7!  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 i_AD3Jrs  
i>h 3UIx\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); O*?^a7Z)4  
而不用手动写一个函数对象。 5ILKYUg,  
^i_v\E[QU  
yQj J-g(.  
af>i  
四. 问题分析 L,#YP#O,j  
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。 rqN+0CT  
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。 |z_Dw$-xm  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 5cQ]vb  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 jmv=rl>E*  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 J0R{|]W8  
@aUNyyVP  
五. 问题1:一致性 k}<H  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| l }^ziY!  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 =#9#unvE!  
,.*D f)+  
struct holder yY UAH-  
  { fmv:vs /9  
  // ]$ s)6)kW  
  template < typename T > V*te8HIe  
T &   operator ()( const T & r) const )#\3c,<Y  
  { Z.@n7G  
  return (T & )r; LXby(|< j  
} 2oahQ: }B  
} ; Gd\/n*j  
fuA] y4A  
这样的话assignment也必须相应改动: 9x4z m  
`{Oqb  
template < typename Left, typename Right > Wq}6RdY$ZA  
class assignment -wC}JVVcK  
  { {4 vWSb  
Left l; |#cqxr"  
Right r; iY@}Q "  
public : MH'%E^n `  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} <eSg%6z  
template < typename T2 > l 7dm@S  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 3 I%N4K4  
} ; l{8O'4;  
oO?+2pTQV  
同时,holder的operator=也需要改动: Q!IqvmO  
@(6i 1Iwu9  
template < typename T > a6z0p%sIZ  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const {e2ZW]  
  { xu-bn  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); RE4#a 2  
} RF2I_4  
7oIHp_Zq  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 "u~` ZV(  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 k^K76mB  
{*hFG:u  
return l(rhs) = r; 7)#JrpTj%  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 @YaI5>,/  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: pd:YR;  
lj&\F|-i  
template < typename Tp > vYXhWqL~  
class constant_t t d\gk  
  { 8lqmd1v  
  const Tp t; 6 A]a@,PC  
public : mpwh=  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} {_\dwe9  
template < typename T > 5X];?(VTsb  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 4|\M`T  
  { u|$HA>F[  
  return t; A~E S{Zkh  
}  Lhg  
} ; f&5S`}C  
& }j;SK5  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 *< fJgc"3  
下面就可以修改holder的operator=了 p(GI02|n  
CL5^>. }  
template < typename T > "-Ny f  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const p</t##]3ks  
  { 8kU(>' ^_:  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); q*4@d)_&  
} 'Tqusr>lPY  
p%bMfi*T  
同时也要修改assignment的operator() TK'y-5W  
IpzU=+h  
template < typename T2 > m$_l{|4z  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } *tpS6{4=#7  
现在代码看起来就很一致了。 A 9l d9R  
$d-yG553  
六. 问题2:链式操作 o\Fv~^  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 6A>bm{`c:  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 vOKNBR2  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 oo]P}ra  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 GYf{~J  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ESIJ QM-[+  
H[pvC=O=  
template < typename T > .@;5"  
struct result_1 TZ n2,N  
  { 751Q i  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; qycf;Kl:6  
} ; nZNS}|6  
Bmt8yR2  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: bY,dWNS:  
UHfE.mTjM  
template < typename T > oTb42a_j{  
struct   ref _N|A I"sj.  
  { l>i:M#z&  
typedef T & reference; S%?>Mh?g  
} ; &dw=jHt  
template < typename T > l&W:t9o  
struct   ref < T &> A -8]4p::  
  { u0?TMy.%  
typedef T & reference; >N`, 3;Z  
} ; 0%\fm W j  
}4c$_  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Q-G8Fo%#,E  
~tW<]l7  
template < typename T > 3_ E}XQd  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Ya<KMBi3  
  { q]!FFi{w;  
  return l(t) = r(t); &DtI+ )[|  
} 6y`FW[  
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。 :TnU}i_/h  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 K!>3`[:I"  
}7fzEo`g  
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 b/#<::D `  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: l_2l/ff9  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 L4u.cH J}0  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 -s0J8b  
最后的布局是: wax^iL!  
                Add _q@lP|  
              /   \ e2nZwPH  
            Divide   5 ? )IH#kL  
            /   \ |D'!.$7%  
          _1     3 F$:mGyl5_  
似乎一切都解决了?不。 7n;a_Z0s$  
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。 wc}x [cS  
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。 }+[!h=Bx  
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: ?"}U?m=  
0,__{?!  
template < typename Right > v )2yR~J  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const <A\g*ld  
Right & rt) const P6v@ Sn  
  { b*nI0/cbR.  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); [P)](8nR[  
} 5*B'e{C  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ^ 6t"A  
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。 .rDao]K  
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。 8|hi2Qeu,c  
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。 b3GTsX\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。 &s\,+d0  
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? ^b.fci{1m  
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: D[YdPg@-  
9(KffnE^  
template < class Action > iN@|08  
class picker : public Action 7 X~JLvN  
  { W^H[rX}=  
public : lKRp9isn^  
picker( const Action & act) : Action(act) {} @ <'a0)n>  
  // all the operator overloaded zRau/1Y0  
} ; %uP/v\l  
h{)`W ]~  
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。 n2F*a  
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: &(x>J:b  
N=8CVI  
template < typename Right > p1z^i(  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ,~K4+ t_  
  { k.Z?BNP  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); !) d  
} *9r 32]i;  
Au )%w  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > @$!"}xDR'  
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*?YES'6  
U!nNT==  
template < typename T >   struct picker_maker 7tY~8gQel  
  { W;,RU8\f  
typedef picker < constant_t < T >   > result; <&t[E0mU  
} ; SQw"mO  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > K~8!Gh{h]  
  { .d4&s7n0  
typedef picker < T > result; <2+FE/3L  
} ; ` -<S13  
z`8>$9  
下面总的结构就有了: VF"c}  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 kf)s3I/`(  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 <|a9r: [  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 2l8z/o7v  
至此链式操作完美实现。 -]Oi/i,{  
wS:`c J  
F2=#\U$  
七. 问题3 J\I`#  
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。 8O*O 5   
6 )Qe*S  
template < typename T1, typename T2 > dSzq}w4xY  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const k0DX|O8mXV  
  { g aXF3v*j  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); p*Hf<)}  
} UWBR5  
Bq85g5Dc  
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: a'\fS7aE0l  
"&kXAwe  
template < typename T1, typename T2 > t\<*Q3rl-  
struct result_2 o6:p2W  
  { `+WQ^dP@  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 'KNUPi|  
} ; ?vP }#N!=d  
e(-Vp7vXG  
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? `&A-m8X  
这个差事就留给了holder自己。 E>}3MfL  
    EPeV1$  
}Ot2; T  
template < int Order > )$FwB6^  
class holder; gO! :WD  
template <> *wz62p  
class holder < 1 > RXbZaje$  
  { s.@DI|Gnf  
public : Cx`?}A\%  
template < typename T > &eX^ll  
  struct result_1 }Q>??~mVl  
  { 3ry0.  
  typedef T & result; ,tOc+3Qz$  
} ; ^(yU)k3pu  
template < typename T1, typename T2 > mINir-  
  struct result_2 9=MxuBl  
  { e5cvmUF_W  
  typedef T1 & result; / =:X,^"P  
} ; c< g{ &YJ  
template < typename T > j}DG +M  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const p4wXsOQ}  
  { 5A"OL6ty  
  return (T & )r; ]4oF!S%F  
} R&s\h"=*  
template < typename T1, typename T2 > I!,FxOM|$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 9xUAfU  
  { Sc$]ar]S  
  return (T1 & )r1; p%y|w  
} PF/eQZ*4  
} ; 25`6V>\  
(K->5rSU  
template <> ^<'=]?xr  
class holder < 2 > =wX(a  
  { W-@}q}A  
public : l8ZzKb-  
template < typename T > XhJbBVS|  
  struct result_1 /*{s1Zcb  
  {  |<1  
  typedef T & result; WJ$!W  
} ; VSa#X |z  
template < typename T1, typename T2 > b\9}zmG[u  
  struct result_2 q%GlS=o "  
  { o%=OBTh_   
  typedef T2 & result; TW?A/GoXI  
} ; *b]$lj  
template < typename T > N;]"_"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const `+Ojh>"*z*  
  { AE 2>smp5@  
  return (T & )r; ,v+~vXO&\  
} _kT$/k  
template < typename T1, typename T2 > E h>qUa  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ]l4# KI@  
  { ^iaG>rvA  
  return (T2 & )r2; r5N.Qt8  
} 0SLS;s.GX  
} ; P mgTTI  
0 lsX~d'W  
o72G oUfs  
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> >。 \"@BZ.y  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: v9s /!<j  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: n[pW^&7x  
v-mhqhb  
return l(i, j) = r(i, j); [1{uK&$e  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ^X/[x]UOT@  
E)w^odwMU  
  return ( int & )i; INj2B@_  
  return ( int & )j; *XZlnO  
最后执行i = j; w{; esU  
可见,参数被正确的选择了。 nv^nq]4'Dq  
yb:Xjg7   
{  'Db  
<Sx-Ca7  
?oX.$E?(  
八. 中期总结 J}cqBk>  
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: I+]q;dF;  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 EpCsJ08K  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 .. xg4V/  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor &k4)&LQJ  
Ec^x  
hWujio/h  
!yQ#E2/A  
A\7qPfpG  
LD~/*  
九. 简化 Eh&et0&=g  
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。 jKI0d+U  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 B2PjS1z2  
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: .Bu?=+O~  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ({}JvSn1  
  +-*/&|^等 eS/4gM7%  
2. 返回引用。 fH/J8<  
  =,各种复合赋值等 - W5ml @  
3. 返回固定类型。  k_;+z  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) xu _:  
4. 原样返回。  X)^kJ`  
  operator, - kVt_  
5. 返回解引用的类型。 l |c#  
  operator*(单目) M/X&zr  
6. 返回地址。 *uq;O*s  
  operator&(单目) O%.c%)4Xo  
7. 下表访问返回类型。 "[ 091<  
  operator[] D/1f> sl  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 nmn 8Y V1  
  operator<<和operator>> IOx9".  
`$*cW1  
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。 h`0'27\C  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ySLa4DQf  
A[F tPk{k  
template < typename Left > `is."]%f  
struct value_return !z7j.u`Y  
  { e==}qQ  
template < typename T > '<.@a"DnJ  
  struct result_1 $-zt,iRyV  
  { H53dy*wb$  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; B=mk@gX,G  
} ;  *TEgV  
n-P)X<\  
template < typename T1, typename T2 > %B&y^mZv*\  
  struct result_2 U=4tJb  
  {  ahno$[  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 3(De> gs$  
} ; Q,# )  
} ; c5& _'&  
u&HLdSHe  
2`XG"[@  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait s3sAw~++  
u/5 ^N^@^  
下面我们来剥离functor中的operator() b42"Y,sbB  
首先operator里面的代码全是下面的形式: >8$]g  
e^?0uVxS1  
return l(t) op r(t) pDlU*&  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Ka|WT|1  
return op l(t) Lb2bzZbhx  
return op l(t1, t2) K/+Y9JP9  
return l(t) op =}6yMR!4R<  
return l(t1, t2) op $n30[P@p;  
return l(t)[r(t)] 3_:J`xX(4  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] D\}A{I92F4  
TmZ% ;TN  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: {_GhS%  
单目: return f(l(t), r(t)); a9hK8e  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Sl,\  <a  
双目: return f(l(t)); %jgB;Y  
return f(l(t1, t2)); h/7m.p]  
下面就是f的实现,以operator/为例 5E|y5|8fb  
Oq-O|qJj  
struct meta_divide 7q2G/_  
  { =i_ s#v[Y  
template < typename T1, typename T2 > 3dlL?+Y#  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) KiXRBFo  
  {  F'!pM(+  
  return t1 / t2; ]m _<lRye  
} ,P&.qg i=(  
} ; 5 *8 V4ca  
owz6j:  
这个工作可以让宏来做: z?NMQ8l|:6  
9A@/5Z:v5W  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 8U98`# i  
template < typename T1, typename T2 > \ B:-qUuS?R  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; #nTzn2  
以后可以直接用 ;<j[0~qp:  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ?Vy% <f$  
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 v1s.j2T  
(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。。。) n]?KDID;  
A2fc_A/a  
v{/z`J!JR  
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 A4lW8&rHI  
>5rb4  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > oCw>b]S  
class unary_op : public Rettype I{e[Y_  
  { nH6Ny  
    Left l; ia'eV10  
public : ~]CQ DR:  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} |\PI"rW  
381a(F[$e  
template < typename T > Ev adY  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~N<zv( {lG  
      { 5cr d.1@^  
      return FuncType::execute(l(t)); 0X.(BRI~6p  
    } e XB'>#&s  
?AMn>v  
    template < typename T1, typename T2 > - '<K_e;  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I?2S{]!?  
      { cPFs K*w  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); fl8~*\;Xu  
    } M0+xl+c+  
} ; 4f)B@A-  
P!c.!8C$  
] LcCom:]  
同样还可以申明一个binary_op wZ&l6J4L  
WOw( -  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > )Z.v fc  
class binary_op : public Rettype 3sh}(  
  { 4^3}+cJ7j  
    Left l; d:j65yu  
Right r; :eL{&&6  
public : `%%/`Qpj;  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} zSJSus  
eflmD$]SW  
template < typename T > L5-p0O`R  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )=~OP>7B  
      { c#-o@`Po  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); v- 793pr  
    } z( 00"ei  
~Ox !7Lp  
    template < typename T1, typename T2 > }Kt`du=  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -rn%ASye  
      { K~1u R:DR  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); cdBD.sg  
    } O,a1?_m8  
} ; -2o_ L?  
DG%vEM,y  
v(|Arm?  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 `>i8$q%  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 @N tiT,3k  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) %< ^IAMkp  
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。 QfdATK P  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ^x BQ#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。。。 #N?VbDK9_  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ;hz;|\ko5  
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) bS1?I@  
下面是修改过的unary_op )#(6J  
>}"9heF  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > -nHt6AbqP  
class unary_op K:<j=j@51  
  { AmyZ9r#{  
Left l; !R`E+G@   
  8M<\?JD~_f  
public : jTeHI|b  
"j2th.  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} uK6'TJ  
(aeS+d x  
template < typename T > X[e:fW[e)  
  struct result_1 y7X2|$9z-  
  { bjO?k54I  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; (C3:_cM5  
} ; Wb1?>q  
4#^E$N:  
template < typename T1, typename T2 > DN$[rCi7  
  struct result_2 6rP?$mn2  
  { P]~apMi:  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; `X8wnD  
} ; /WxCsQn  
QC,LHt?6  
template < typename T1, typename T2 > rk E;OU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const iAl.(j  
  { j;7:aM"BQW  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); N6>ert1  
} H(QbH)S$6  
^oLMgz  
template < typename T > -4;$NiB?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2FE13{+f  
  { ;%ng])w=;  
  return OpClass::execute(lt(t)); 6?BV J  
} ~LfFLC  
@'~7O4WH  
} ; +{r~-Rn3  
\ cr)O^&  
(i1q".  
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 ,6EFJVu \  
好啦,现在才真正完美了。 @'> Ul!.]  
现在在picker里面就可以这么添加了: )8JfBzR  
.rcXxV@f  
template < typename Right > 59l9^<{A  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Clo}kdkd_  
  { H#+2l?D:"  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); {Qf/.[  
} 9<|nJt  
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。 H "; !A=0  
8 U<$u,WS  
\dHdL\f  
2Kmnt(>  
riu_^!"Z_  
十. bind ~p!=w#/  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 !^x;4@Ejm  
先来分析一下一段例子 d(_;@%p1X  
j9 d^8)O,  
0 3?7kAI  
int foo( int x, int y) { return x - y;} J?$`Tnx^  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 1G}\IK1+  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 x,fX mgE  
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。 @TraEBJGL  
我们来写个简单的。 j9r%OZw{  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Q>yO,H|  
对于函数对象类的版本: [sXn B$  
UfNcI[xr  
template < typename Func > sLOkLz"x  
struct functor_trait ?Z2_y-  
  { cl{kCSZo.z  
typedef typename Func::result_type result_type; IQ $/|b/  
} ; }? :T*CJ  
对于无参数函数的版本: g@Z7f y7  
0 /)OAw"m  
template < typename Ret > i4dy0jfN  
struct functor_trait < Ret ( * )() > [KW9J}]  
  { nkO4~p  
typedef Ret result_type; ?58*#'r  
} ; iGw\A!}w\  
对于单参数函数的版本: ,opS)C$  
rNl%I@G  
template < typename Ret, typename V1 > G Tz>}@W  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > mcb|N_#n/  
  { m4@Lml+B,  
typedef Ret result_type; ^fEer  
} ; y;VmA#k`  
对于双参数函数的版本: !E~czC\p6  
K9_@[}Ge  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 8=,?B h".  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Ro.br:'Bw  
  { U}<'[o V  
typedef Ret result_type; HXP/2&|JY  
} ; u):Nq<X  
等等。。。 FfM,~s<Efz  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy v@1f,d  
v m.%)F#@  
template < typename Func > ehV}}1>O  
struct func_return {O_`eS  
  { i{7Vh0n3S-  
template < typename T > bqwn_=.  
  struct result_1 T( CTU/a-,  
  { Z^t{m!v  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; >f:OU,"  
} ; ?/YT,W<c;&  
CP LsSv5  
template < typename T1, typename T2 > R,8460e7  
  struct result_2 =kBWY9 :$,  
  { ZJ%iiY  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 0I}c|V'P  
} ; (L,>P`CR6  
} ; -cB>; f)5r  
]owcx=5q%'  
~kOXMLRg  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 2SXy)m !  
S.*.nv  
template < typename Func, typename aPicker > 4<S=KFT_  
class binder_1 .GiQC {@9w  
  { |HQFqa <  
Func fn; nyx(0  
aPicker pk; blmY=/]  
public : VX'G\Zz@h|  
yUX<W'-Hev  
template < typename T > >8EmfjUoc  
  struct result_1 ;BW-ag \9  
  { ,L;%-}#$  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; L[. )!c8k  
} ; zC WN,K`  
t|v_[Za}Z  
template < typename T1, typename T2 > -"x25~k!?F  
  struct result_2 %5Zhq>  
  { &&TAX  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; n=%D}W  
} ; B18?)LA  
BUU ) Sz  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} >]/aG!  
tREC)+*\  
template < typename T > f"d4HZD^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const uE&2M>2  
  { Ta)6ly7'  
  return fn(pk(t)); O/lu0acI  
} o(Q='kK  
template < typename T1, typename T2 > U>a~V"5,u  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $j'8Z^  
  { RO8]R2A  
  return fn(pk(t1, t2)); ;s w3MRJ  
} 7s2e> 6Q[  
} ; ZnRE:=  
ke5_lr(  
%VGQ{:  
一目了然不是么? ]3~X!(O  
最后实现bind 1*]@1DJt  
Q_FL8w9D~8  
Vv.q{fRvYB  
template < typename Func, typename aPicker > 5`f\[oA  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) D|"^ :Gi  
  { H  2UR  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); "kg?Or.  
} c\N-B,m&  
1w|u ^[~u\  
2个以上参数的bind可以同理实现。 z{G@t0q  
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。 i&zJwUr(<  
ufXU  
十一. phoenix ^ZG 3{>  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ziG]BZ  
~MZ.988:<  
for_each(v.begin(), v.end(), rtk1 8U-  
( j(`V& S  
do_ jWerX -$  
[ SkMBdkS9z[  
  cout << _1 <<   " , " =d1R9O  
] ~w}Zv0  
.while_( -- _1), gpe-)hD@R  
cout << var( " \n " ) RiCzH  
) '-KrneZ!  
); KGsW*G4U=  
(#VF>;;L  
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: Bt1 &C?_$T  
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 b`X"yg+  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 9|&%"~6'  
那么我们就照着这个思路来实现吧: .> |]Lo(=l  
Y )9]I6n7  
N0']t Gh2  
template < typename Cond, typename Actor > 6l?\iE  
class do_while D>I|(B!.p8  
  { >Wr  
Cond cd; UZ3oc[#D=]  
Actor act; I,YP{H4  
public : m~l[Y  
template < typename T > 2F fwct:  
  struct result_1 2a[_^v $v  
  { 6>; dJV  
  typedef int result_type; x2 m A  
} ; '3V?M;3|K  
bhc .UmH  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ]2'{W]m  
'X1fb:8m8  
template < typename T > ` B71`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h?2:'Vu]  
  { OA\ *)c+F  
  do 09C[B+>h  
    { 8A3!XA  
  act(t); eWwI@ASaA  
  } `Pe WV[?  
  while (cd(t)); bx8|_K*^  
  return   0 ; !mtX*;b(e  
} *Wmn!{\g  
} ; YF(TG]?6  
UXN!iU)  
7s-ZRb[)1  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). C`>|D [  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 VLfE3i4Vwl  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 <j$n7#qk  
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。 .j_YVYu1&  
下面就是产生这个functor的类: =a3qpPkx  
czHbdEh  
[MVG\6Up(  
template < typename Actor > #.z`clK#  
class do_while_actor -jOCzp  
  { >"q~9b A  
Actor act; |XdkJv]  
public : 7L\kna<  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} v3{[rK}  
h(VF  
template < typename Cond > p 6FPdt)  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; K,\Bj/V(  
} ; rxJWU JMxK  
^@0-E@ {c  
+r 2\v  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 WSPlM"h  
最后,是那个do_ `&-)(#  
yhi6RDS  
t/9,JG  
class do_while_invoker y 2v69nu~q  
  { ~Q)137u]P  
public : 8!uqR!M<C  
template < typename Actor >  'WW['  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const .^J7^ Ky,  
  { d5ivtK?  
  return do_while_actor < Actor > (act); yAt,XG3  
} zxt&oT0Q  
} do_; |2eF~tJqc  
/K./k!'z  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ,wvzY7%  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 L?c7M}vV  
最后来说说怎么处理break和continue ve|`I=?2  
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。 H _%yh,L  
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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