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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda f8UJ3vB  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 o*E32#l  
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, > Xij+tt{  
Hj1?c,mo4  
A|4 3W =  
eNH9`Aa  
  class filler #}Xsi&:XU  
  { Y~*aA&D  
public : *2.h*y'u  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ]R!YRu  
} ; <EE^ KR96  
M(C$SB>  
r? }|W2^%  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: eA``fpr  
!,Cbb }  
" o 3Hd  
A42!%>PB  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ']sj W'~  
y,OG9iD:h  
e%)MIAS0  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 6#qt%t%?D  
B\aVE|~PB  
CbxWK#aMmB  
_KT'W!7  
二. 战前分析 7 _"G@h  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 )_>'D4l ?  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 {KK/mAp{  
{: \LFB_  
rf`xY4I\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); RFSwX*!  
  /* --------------------------------------------- */ j, *= D6  
vector < int *> vp( 10 ); @.)[U:N  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); xzFQ)t&  
/* --------------------------------------------- */ rR/{Yx4  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 9@mvG^  
/* --------------------------------------------- */ +!:=Mm  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); U KTfLh  
  /* --------------------------------------------- */ %2B1E( r%M  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); WjSu4   
/* --------------------------------------------- */ ?'H+u[1.  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); cf ^i!X0  
&v;o }Q}E{  
W4P+?c>'2  
5G`fVsb  
看了之后,我们可以思考一些问题: R>5Xv%R  
1._1, _2是什么? IAN={";p  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 ([^f1;ncm  
2._1 = 1是在做什么? [}l 90lP  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 JvP>[vb  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 <R~;|&o,$  
#W.vX=/*  
<u],R.S)  
三. 动工 Bva2f:)K|  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: p&4n"hC  
xoGrXt9&  
] O~$|Wk  
;n|%W,b-  
template < typename T > &m\Uc  
class assignment oSjYp(h:  
  { 0ZLLbEfnPB  
T value; 4pelIoj  
public : ^K4?uABc  
assignment( const T & v) : value(v) {} yh|+Usa  
template < typename T2 > 9:=:P>  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 3^$=XrD  
} ; Bc-/s(/Eq  
kkMChe};5  
m6}_kzFz  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 @[f$MRp\  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 3` D['  
N_Zd.VnY  
L8Z@Dk7Y  
Y" rODk1  
  class holder ZSD7%gE<D  
  { o Q*LP{M  
public : tGbx/$Y   
template < typename T > \[)SK`cwd  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const V eY&pPQ  
  { l]Ym)QP  
  return assignment < T > (t); 5j0 Ib>\  
} !h<O c!9  
} ; }s6Veosl  
|YV> #l  
OQKc_z'"  
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: ,q7FK z{  
>p;&AaXkoG  
  static holder _1; ;KEie@Ry  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 f|F=)tJO  
JY;u<xl  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); |B'4wF>  
而不用手动写一个函数对象。 SXvflr] =m  
xD~r Q$6sI  
( plT/0=^t  
O,v C:av  
四. 问题分析 WB<MU:.Vc  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 gf9U<J#&C  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 t y4R2LnC  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ro3%VA=V  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 -xN/H,xok  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 nG{o$v_|  
5~im.XfiVx  
五. 问题1:一致性 Q00v(6V46  
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?| :(" @U,  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 oe3=QE  
8|L@-F  
struct holder Zg>]!^X8  
  { ,w9| ?%S  
  // 2dHsM'ze  
  template < typename T > x'OP0],#  
T &   operator ()( const T & r) const 3p?nQ O)L  
  { C+%eT&OO  
  return (T & )r; fOdqr  
} }QQ 7jE  
} ; $d4&H/u^  
^K_FGE0ec  
这样的话assignment也必须相应改动: h;y}g/HZ  
VZ">vIRyi|  
template < typename Left, typename Right > 'iOa j0f  
class assignment n\<7`,  
  { ,S<) )  
Left l; =VT\$ 5A  
Right r; 6U$e;cr6  
public : U}k@%m,  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 7sWe32  
template < typename T2 > |-S+x]9  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 'O.f}m SS  
} ; rwio>4=  
_' X  
同时,holder的operator=也需要改动: !y>up+cRjl  
4i }nk T  
template < typename T > B*Om\I  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const vW!O("\7K<  
  { UugR  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); K=}Eupn=  
} q bCU&G|)  
f1elzANy  
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。 PlK3;  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 7zA+UWr  
mO(Y>|mm  
return l(rhs) = r; so/0f1R?~  
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。 TA:uB[Ji  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: +{m+aHk  
fE&s 6w&  
template < typename Tp > nt-_)4Fm  
class constant_t }aI>dHL  
  { P/^@t+KC  
  const Tp t; HY?#r]Ryt  
public : ocMTTVo  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} v0=v1G*rvJ  
template < typename T > KK4e'[Wf  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const (!J;g|58  
  { 7 b(  
  return t; YjJ^SU`*  
} ?9!9lSH6%  
} ; H+]h+K9\7  
fo`R=|L[  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 , /jHhKW  
下面就可以修改holder的operator=了 /"m#mh L  
?z6K/'?  
template < typename T > |cp_V  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const & ,:!gYN  
  { 6A|XB3  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 2Oyw#1tdn  
} ["Tro;K#  
#CAZ}];Qx  
同时也要修改assignment的operator() ZU `~@.`i  
BYHyqpP9  
template < typename T2 > 4GeN<9~YS  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } t%5bDdo  
现在代码看起来就很一致了。 [e@m -/B  
&(l.jgqg&  
六. 问题2:链式操作 in,0(I&I  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ,Shzew+  
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。 wq!9wk9  
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。 $sg-P|Wo  
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。 YWDgRb  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct _T~&kwe  
VAUd^6Xdwx  
template < typename T > PYs0w6o  
struct result_1 0dS(g&ZR  
  { A-_M=\  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; T /IX(b'<  
} ; H"k\(SPVS  
Nq\)o{<1  
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: `.3.n8V  
&y|PseH"  
template < typename T > O;McPw<&\:  
struct   ref 2@pEiq3  
  { E_[a|N"D  
typedef T & reference; z8%qCq  
} ; zSk`Ou8M  
template < typename T > * a1q M?  
struct   ref < T &> `k8jFB C  
  { }NG P!  
typedef T & reference; x?u@ j7[  
} ; PVdN)tG5  
~)>.%`v&  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: . .S3-(xW  
UzIE,A  
template < typename T > H.C*IL9  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const +Zr~mwM=x  
  { gW4fwE^  
  return l(t) = r(t); V>Xg\9B_  
} k\*?<g  
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。 |;t{L^  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 PNo:vRtsq  
7r)]9_[(  
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 B'qbX3xK  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: _h,_HW)G  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 3fXrwmBT8  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 c+T`X?.j  
最后的布局是: Q8QB{*4  
                Add vdB2T2F  
              /   \ $)PS#ND&  
            Divide   5 |r?0!;bN0  
            /   \ ,O-_Pv  
          _1     3 .m>Qlh  
似乎一切都解决了?不。  6GVAR  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 +F-Y^):  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 ^-mWk?>  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: ?[>Y@we  
9m v0}I  
template < typename Right > %{cVG-<_iz  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const :V#xrH8R  
Right & rt) const a_{'I6a*,  
  { C!+PBk[9  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); :"Tkl$@,  
} 89{;R  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 @|">j#0  
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。 KSEKoHJo  
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。 }U5$~, *p  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 be]/ROP>H  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 3&{6+A  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 'W54 T  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: Fs=x+8'M  
vkR ~nIp  
template < class Action > !Y7$cU &  
class picker : public Action y!R9)=/M  
  { 4MW oGV9  
public : fl9VokAT  
picker( const Action & act) : Action(act) {} \+Y=}P>  
  // all the operator overloaded ;pOV; q3j  
} ; KD+&5=Y  
Bj><0 cNF  
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。 0raFb,6l  
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: V6((5o#  
I!u=.[5zdC  
template < typename Right > b2[U3)|oO  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const OkISR j'!U  
  { yI07E "9  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); v UO[V$rx  
}  Z,O-P9jC  
wTZ(vX*mK  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > t98S[Z(-%+  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 +_S0  
c~OPH 0,  
template < typename T >   struct picker_maker 7 <]YK`a2d  
  { n6Uf>5  
typedef picker < constant_t < T >   > result;  < ]+Mdy  
} ; gp$Rf9\  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > xt "-Jmox  
  { v.TgB)  
typedef picker < T > result; -JPkC(V7]  
} ; 8@S]P0lk  
4tUt"N  
下面总的结构就有了: U#iW1jPE2  
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。 ed_+bCNy  
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。 l7VTuVGUJ  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 yIngenr$  
至此链式操作完美实现。 bT T>  
`ZM$\Q=:  
$MNJsc^n  
七. 问题3 )Td{}vbIh  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 ;XjXv'  
B^GMncZO  
template < typename T1, typename T2 > <Uf`'X\e6  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Cd]A1<6s  
  { 'X6Y!VDd  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); P(Zj}tGN  
} Df*<3G  
KQ81Oxu*C  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: d=uGB"  
C|w<mryx  
template < typename T1, typename T2 > K{@xZ)  
struct result_2 0_+ & [g}  
  { }-XZ1qr  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; {+d)M  
} ; ~[og\QZX  
g`C8ouy  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? W _Hoa*~  
这个差事就留给了holder自己。 .;ofRx<  
    jJt4{c  
CH| cK8q  
template < int Order > 5M5vxJ)Lh  
class holder; 8+".r2*_iO  
template <> fB,eeT1v?h  
class holder < 1 > -Q?c'e  
  { 0a<h,s0"2  
public : D Y4!RjJ47  
template < typename T > Gx}`_[-  
  struct result_1 zOFHdd ,"g  
  { n|DMj[uT  
  typedef T & result; Yh@2m9  
} ; A8ef=ljM?  
template < typename T1, typename T2 > |4 2;171  
  struct result_2 _29wQn@]  
  { S+wT}_BQ  
  typedef T1 & result; ~%M*@ fm  
} ; dw5"}-D  
template < typename T > } snS~kx  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const GQd[7j[sh  
  { Ij =NcP  
  return (T & )r; ]SPuNBsy)  
} *o:J 4'  
template < typename T1, typename T2 > vZ57 S13  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const JEWc{)4QD  
  { j&a\ K}U !  
  return (T1 & )r1; @V5i  
} @H~oOf  
} ; `"yxmo*0  
Iu`S0#+  
template <> En\q. 3 5  
class holder < 2 > ^q& |7Ou-  
  { v#<{Y' K  
public : xVX:kDX  
template < typename T > 7I&o  
  struct result_1 7l =Tl[n  
  { IO=$+c  
  typedef T & result; $_TS]~y4}  
} ; UF }[%Sa  
template < typename T1, typename T2 > +S-60EN*A  
  struct result_2 fR{_P  
  { 7ZyP  
  typedef T2 & result; +,$pcf<[V  
} ; KfZb=v;-l  
template < typename T > 3RvDX p  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const f>4|>kS  
  { )rAJ>;  
  return (T & )r; '@M"#`#0  
} T{m) = (q  
template < typename T1, typename T2 > $0un`&W  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const $@] xi  
  { $M!iQ"bb  
  return (T2 & )r2; mf{M-(6'  
} SDE$ymP x  
} ; /EP zT7  
f_xvXf:  
9Oq(` 4  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 |K{ d5\_  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: c?. i;4yh  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: w%X@os}E  
U] GD6q  
return l(i, j) = r(i, j); 4pQf*l8e  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) j|&D(]W/  
 zy"k b  
  return ( int & )i; L]!![v.VY  
  return ( int & )j; V.qH&FJ=l  
最后执行i = j; ~I;x_0iY4  
可见,参数被正确的选择了。 -Q JPJ.  
v7KBYN  
=H;'.!77Hx  
*) T"-}F  
v@q&B|0  
八. 中期总结 -LUZ7,!/>o  
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: |3T2}ohrr  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 [+R_3'aK  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 X;UEq]kcmn  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ){'<67dK  
/d:hW4}<}.  
Y_jc*S  
oPni4^g i  
zaLPPm&f  
*>mjUT}cP  
九. 简化 ry=8Oq&[~  
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。 L*,h=#x(  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 H&p:  
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: Qox/abC h  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 A s}L=2  
  +-*/&|^等 dhnX\/  
2. 返回引用。 !y/e Fx  
  =,各种复合赋值等 vazA@|^8  
3. 返回固定类型。 DC1.f(cdR  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) I%Yq86  
4. 原样返回。 u%yYLpaKf  
  operator, "a~r'+'<  
5. 返回解引用的类型。 6k>5+-&_  
  operator*(单目) ^-- R#$X  
6. 返回地址。 Y%0rji  
  operator&(单目) ")vtS}Ekt  
7. 下表访问返回类型。 /!?Tv8TPp  
  operator[] 0#8, (6  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ;]m;p,$  
  operator<<和operator>> \#) YS  
=p=/@FN  
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。 rXMc0SPk  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: z\ONw Ml  
|nnFjGC`~  
template < typename Left > S(xs;tZ  
struct value_return 'Rsr*gX#  
  { _D?/$D7u#%  
template < typename T > fjy\Q  
  struct result_1 Jj=N+,km  
  { U/s Z1u-  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; h4 9q(085V  
} ; eWex/ m  
(}>)X]  
template < typename T1, typename T2 > x4wTQ$*1  
  struct result_2 wEX<[#a-  
  { o -)[{o\  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; %$Py@g  
} ; B; NK\5>  
} ; G7+{O7  
z;?jKE p  
=>3,]hnep  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait gzSm=6Qw0  
Q%?%zuU  
下面我们来剥离functor中的operator() p!=8Pq.  
首先operator里面的代码全是下面的形式: t1mG]  
u t4:LHF  
return l(t) op r(t) Kg>B$fBx)  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) YlG#sBzl  
return op l(t) L xIKH G  
return op l(t1, t2) F02TM#Zi  
return l(t) op - ry  
return l(t1, t2) op Yu_ eCq5/  
return l(t)[r(t)] ( 2L,m  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ~J+ qIZge  
e],(d7Jo  
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: RfD#/G3|  
单目: return f(l(t), r(t)); o&@y^<UQ  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); XP}5i!}}7=  
双目: return f(l(t)); +$(y2F7|u-  
return f(l(t1, t2)); q5EkAh<PD|  
下面就是f的实现,以operator/为例 SnXM`v,  
>.od(Fh{l|  
struct meta_divide ts@$*  
  { 8,RqhT)2#  
template < typename T1, typename T2 > Ax~ i`  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Q#ksf h!D  
  { DA>nYj-s  
  return t1 / t2; piIz ff  
} >d]-X]  
} ; MMET^SO  
a`^$xOK,  
这个工作可以让宏来做: n[K%Xs)  
!.O[@A\.-  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ K,|3?CjS  
template < typename T1, typename T2 > \ GIpYx`mHi  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; c?c\6*O  
以后可以直接用 )z z{~Cf  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) <kwF<J  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 v< 2,OcH  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) V?x&\<;,  
A&v Qtd  
9IG<9uj  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 (,+#H]L  
md18q:AG)  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > B= E/|J</  
class unary_op : public Rettype 4Y1^ U{A+  
  { Fec4#}|  
    Left l; ^z, B}Nz  
public : S["r @<  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ip{ b*@K  
CW8YNJ'  
template < typename T > AU%Yr 6  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const p= x &X~  
      { /@&o%I3h  
      return FuncType::execute(l(t)); :]Om4Q\-#  
    } = B;qy7?  
upk_;ae  
    template < typename T1, typename T2 > z~p!7q&g  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7^! zT  
      { udr|6EjD.  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); s/11 TgJ  
    } w?nSQBz$  
} ; N!dBF t"  
$qZ6i  
9yTkZ`M28  
同样还可以申明一个binary_op =1|p$@L`%  
55<!H-zt  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > )*uotV  
class binary_op : public Rettype +/mCYI  
  { f!5w+6(  
    Left l; BU>R<A5h  
Right r; AOcUr)  
public : P()W\+",n  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} I D-I<Ev  
hDUU_.q)D  
template < typename T > &1 yErGXC  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const E U RKzJk  
      { -p7 HQ/  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 3&M0@/  
    } Da6l =M  
|)%H_TXTy  
    template < typename T1, typename T2 > B]gyj  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const W)  
      { #{?RE?nD  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); UMD\n<+cG,  
    } =c&.I}^1L  
} ; FdEUZ[IT`{  
%Q]thv:  
,g"JgX  
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 2dJE` XL  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Rx&.,gzj[  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) LXrk5>9  
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。 3syA$0TZt  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! a;~< iB;3"  
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。。。 /#eS3`48  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 "66#F  
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) J[S!<\_!  
下面是修改过的unary_op r #w7qEtD  
Z]k@pR !  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 4JO 16  
class unary_op !SGRK01  
  { x=x%F;  
Left l; +s`cXTlFrk  
  T4ugG?B*  
public : c3PA<q[  
<)sL8G9Y  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} yqtHlz%  
H)dZ0n4T  
template < typename T > 017nhI  
  struct result_1 8o $ ` '  
  { 6jm/y@|F!  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; u%"5<ll  
} ; ;Kg7}4`I  
-w)v38iX!  
template < typename T1, typename T2 > /f+BeQ3#/  
  struct result_2 hPgYKa8u  
  { L@Qvj-5e  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ?pd /cj^  
} ; #RSUChe7w  
z_{_wAuY  
template < typename T1, typename T2 > fF9hL3h?)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Vl<7>  
  { ~P~q'  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); $cm 9xW&  
} F1M:"-bda  
.We{W{  
template < typename T > RVs=s}|>*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const psz0q|  
  { :+ 1Wmg  
  return OpClass::execute(lt(t)); >$ro\/  
} Qr6PkHU  
ZU z7h^3@  
} ; Au(oKs<  
wPcEvGBN=  
7xG~4N<)]  
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 %CgV:.,K  
好啦,现在才真正完美了。 2<w vO 9  
现在在picker里面就可以这么添加了: %AWc`D  
mZM7 4!4X  
template < typename Right > ]TcQGW@'  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const [io|qLr}\  
  { @*UV|$~(Q  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 4)'U!jSb  
} itc\wn  
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。 %S$$*|_G  
pNmWBp|ER  
Xi\c>eALO  
=WZ@{z9J  
n:1Ijh 1  
十. bind e VQ-?DK  
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。 }*qj,8-9  
先来分析一下一段例子 pDvznpQ  
.EH1;/  
I6@"y0I  
int foo( int x, int y) { return x - y;} |~18MW  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 AUIp vd  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 zE/\2F$  
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。 8`]yp7ueS  
我们来写个简单的。 1_Av_X  
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/!/2x  
对于函数对象类的版本: )DlKeiK  
Mk+G(4p  
template < typename Func > +#<Z/  
struct functor_trait M1*bT@ 6  
  { H?xY S| n  
typedef typename Func::result_type result_type; 9ZY,T]ym?  
} ; M#m;jJqON  
对于无参数函数的版本: N0NFgW;  
YB2gxZ  
template < typename Ret > x#R6Ez7  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ?0+g.,9  
  { G\V*j$}!  
typedef Ret result_type; &,{YfAxQ`  
} ; {[L('MH2|  
对于单参数函数的版本: 0!$y]Gr  
3 5L0 CM  
template < typename Ret, typename V1 > iy]?j$B$  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ]H\tz@ &  
  { hv\Dz*XTs0  
typedef Ret result_type; Y| ch ;  
} ; <l5m\A  
对于双参数函数的版本: Cz9MXb]B  
Z;RUxe|<k  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > JAXD\StC  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > DGS,iRLnA  
  { qE]e+S?57a  
typedef Ret result_type; |')PQ  
} ; ha 2=O  
等等。。。 %:;g|PC  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy P*VZ$bUe5@  
G|8>Q3D  
template < typename Func > QgQ$>  
struct func_return Np ru  
  { <c!gg7@pm  
template < typename T > v7`{6Pf_$  
  struct result_1 4i+%~X@p  
  { lmL$0{Yr  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Fqgs S  
} ; BfVh\ lkH  
',LC!^:~Nw  
template < typename T1, typename T2 > ?#z<<FR  
  struct result_2 ._`rh  
  { &oy')\H  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; W7!iYxO  
} ; j:/Z_v'  
} ; g%!U7CM6h  
EUQtl_h/H  
\[^! ys  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 =6Gn? /{  
& 0WQF  
template < typename Func, typename aPicker > V'MY+#  
class binder_1 yBIX<P)vE'  
  { yTZ o4c "  
Func fn; cF8X  
aPicker pk; Q[K)Yd  
public : K :~tZ  
mZPvG  
template < typename T > j0a=v}j3  
  struct result_1 a }*i [  
  { rPGj+wL5-  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; /@\R  
} ; BzO,(bd!PI  
RwOOe7mv  
template < typename T1, typename T2 > SPt/$uYJ  
  struct result_2 |g!d[ct]  
  { N2duhI6  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; iR88L&U>  
} ; c%gL3kOT  
Qr 4 D  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} bcpsjUiy#  
5I^;v;F  
template < typename T > ~T-uk  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ar}-~~h 5  
  { U"+W)rUd  
  return fn(pk(t)); G :k'm^k  
} 6pbCQ q  
template < typename T1, typename T2 > ,uPcQ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $j<KXR  
  { voN~f>  
  return fn(pk(t1, t2)); LyWY\K a  
} *pv<ZF0>  
} ; q^Oj/ws  
dIYf}7P  
9!W$S[ABRB  
一目了然不是么? xy"'8uRi  
最后实现bind $/;K<*O$  
Yv@n$W`:  
WQ% O/  
template < typename Func, typename aPicker > #vga qe9  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) :Q ]"dbY^  
  { NlKVl~_ C  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); )OxcCV?5Z  
} rVl 8?u y  
dpylJ2  
2个以上参数的bind可以同理实现。 3Ke6lV)uq  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 m|{^T/kIbQ  
=r7!QXPH}  
十一. phoenix :/$WeAg  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: `?3f76}h  
f(~N+2}  
for_each(v.begin(), v.end(), X~D[CwA|`  
( $8%"bR;Hu  
do_ NjOUe?BQ  
[ R]&Csr#~  
  cout << _1 <<   " , " e(|Z<6  
] -bHlFNRm  
.while_( -- _1), /(51\RYkir  
cout << var( " \n " ) 'hs4k|B  
) /:(A9b-B  
); t(uvc{K *  
}^&f {   
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: PgT8 1u  
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 'o#oRK{#  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 QRf>lZP  
那么我们就照着这个思路来实现吧: '6&o:t  
Zp~yemERr  
6WG g_x?3  
template < typename Cond, typename Actor > TEd 5&Z  
class do_while EGQgrwY5  
  { /r"<:+  
Cond cd; Hcu!bOQ  
Actor act; d8w3Oz54  
public : \WE&5 9G  
template < typename T > TaBya0-  
  struct result_1 DR}I+<*%aD  
  { 4Zwbu  
  typedef int result_type; 2*z~ 'i  
} ; uMZ~[S z  
<%S)6cw(3  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 3J &R os  
dVEs^ZtI  
template < typename T > VYkh@j  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z,E$4Z  
  { C:5- h(#  
  do Fw\Z[nh  
    { . c+m(Pk  
  act(t); 0ck3II  
  } i:0v6d  
  while (cd(t)); {eaR,d~X  
  return   0 ; 2WFZ6  
} $a*7Q~4  
} ;  7N[".V]c  
D4 8e30  
?8"* B^*Sh  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 9>S)*lU&s  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 -GPJ,S V>  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 Nyy&'\`!  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 jo<xrn\  
下面就是产生这个functor的类: HC6U_d1-6  
EXr2d"  
#[{{&sN  
template < typename Actor > EpMxq7*  
class do_while_actor rBTg"^jsw  
  { X_o#!  
Actor act; iv *$!\Cd  
public : %0C [v7\  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} D`a6D  
}]o8}$&(  
template < typename Cond > Nbd4>M<  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; y&,|+h  
} ; 'lA}E  
oR2?$KF   
:.e'?a  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ^rVHaI  
最后,是那个do_ U`qC.s(L  
hFi gY\$m  
znsQ/[  
class do_while_invoker w8 :[w  
  { %%s)D4sW  
public : AF{uFna  
template < typename Actor > <.n,:ir  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const D:U6r^c  
  { rC^ 5Z  
  return do_while_actor < Actor > (act); <}{<FXk[  
} )-)rL@s.  
} do_; MOaI~xZ  
iF^qbh%%E  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ^:{8z;w!(  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 yogavCD9b/  
最后来说说怎么处理break和continue \(i'iC  
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。 .T9$O]:o  
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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