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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ?W&ajH_T  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 <(us(zbk]  
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, d-]!aFj|U  
b_@bS<wsF}  
F<,"{L  
t 9_&n.z  
  class filler CY)[{r  
  { fl*49-d  
public : Ba n^wX  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} =1mIk0H`  
} ; ]oC7{OoX  
'qidorT>N  
f{'N O`G  
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: b/=>'2f  
?;go5f+X  
u 0 K1n_  
a$G hb]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); J!zL)u|  
k:1|Z+CJ  
_%aT3C}k  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 H]Gj$P=k  
9O:-q[K**  
@ t8{pb;v  
o^BX:\}  
二. 战前分析 Vb~;"WABo  
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。 l +O\oD?-  
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 b28C (  
SLud}|f;o  
9cMMkOM J  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); (HeIO  
  /* --------------------------------------------- */ P;e@<O  
vector < int *> vp( 10 ); {d,^tG}  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Km0P)Z  
/* --------------------------------------------- */ ?:RWHe.P  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); rrZ'Dz  
/* --------------------------------------------- */ 8p~|i97W]!  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 );  PO=A^b  
  /* --------------------------------------------- */ 8noo^QO  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); xllmF)]*Y  
/* --------------------------------------------- */ 7L!q{%}  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ;B"S*wYMN  
&F +hh{  
{^K&9sz  
e73zpF  
看了之后,我们可以思考一些问题: HOVzpj  
1._1, _2是什么? p2 m`pT  
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。 Wt! NLlN8  
2._1 = 1是在做什么? it=ir9  
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。 o31pF  
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。 wpm $?X  
<U""CAE  
pKk{Q0Rt  
三. 动工 Dn;$4Dak(  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: T'VKZ5W  
TK%MVLTK  
6x! q  
q.p.y0  
template < typename T > ,j\UZ  
class assignment UC"_#!3  
  { F#7A6|  
T value; IQ9Rvnna  
public : ~ponYc.Y  
assignment( const T & v) : value(v) {} .BZ3>]F3<  
template < typename T2 > Uj~ :| ?Wz  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 4i Z7BD  
} ; h)yAg e  
j}$Q`7-wB1  
}Ym~[S*x  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 BoPJ;6?>}  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment mRY~)< !4&  
n )>nfnh  
+~M`rR*  
5> =Ia@I   
  class holder ZDl(q~4?z  
  { >)iCKx  
public : |",/  
template < typename T > [moz{Y  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ILXVyU  
  { GvD{I;  
  return assignment < T > (t); {;Y2O.lV  
} tje   
} ; Pb@9<NXm'  
KEvT."t  
gA:N>w&<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: Twr<MXa  
~,P."  
  static holder _1; Kyq/o-  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 n4Eqm33  
LXcH<)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 4w0Y(y  
而不用手动写一个函数对象。 P/hIJV[  
 Q ,)}t  
Nn|~ :9#  
/s^O M`5  
四. 问题分析 1$ ~W~O  
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。 Q::6|B,G  
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。 }\)O1  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ]!04L}hy|P  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ?hwT{h  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 '-m )fWf  
6/eh~ME=  
五. 问题1:一致性 F;_L/8Ov1  
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;k9}HWpP  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 0 6S-3bis  
4F>?G{ci  
struct holder l*C(FPw4  
  { uWKc .  
  // O U3KB  
  template < typename T > gsp|?) ]x  
T &   operator ()( const T & r) const !<xeAo%8  
  { 6tg0=_c  
  return (T & )r; QC*> qo  
} q!+m, !M  
} ; t9B]V  
cA{zyq26  
这样的话assignment也必须相应改动: L|[ 0&u!  
OTe0[p6v  
template < typename Left, typename Right > l~V^  
class assignment }^ j"@{~  
  { L z'05j3!  
Left l; 2,O;<9au<  
Right r; Lg[_9 `\  
public : h tn?iLq  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Dk XB  
template < typename T2 > RwC1C(ZP  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 5w+X   
} ; Dpa PRA)x  
4^mpQ.]lO  
同时,holder的operator=也需要改动: Cp 2$I<T  
lIj2w;$v  
template < typename T > 2|n~5\K|t  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 0*KU"JcXd  
  { [LJ1wBMw  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); T};fy+iq  
} E#=slj @  
Vg)]F+E  
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。 ^gpswhp 5  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ."m2/Ks7  
hDJ84$eVZ  
return l(rhs) = r; E%vG#  
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。 _pv<_ Sm  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: R8 lBh Ls  
j7|r^  
template < typename Tp > ;nbUbRb  
class constant_t yF}l.>7D  
  { BtN@P23>k.  
  const Tp t; )wROPA\uA  
public : MR@*09zP(?  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {}  OBCRZ   
template < typename T > =gb.%a{R  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Ol9'ZB|R  
  { pZ,P_?  
  return t; C1@6 r%YD  
} W:^\Oe5&a  
} ; %usy`4 2  
jz_\B(m9%  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 mG!Rh  
下面就可以修改holder的operator=了 $DOBC@xxzT  
[C]u!\(IF  
template < typename T > =*aun&  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const )h0F'MzW  
  { pbe" w=<  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 'W/E*O6BY  
} h<50jnH!  
8Ilg[Drj*  
同时也要修改assignment的operator() 8%s_~Yc  
OA?? fb, b  
template < typename T2 > BiQ7r=Dd.  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } MXbt`]`_  
现在代码看起来就很一致了。 0\*6U H  
E5P?(5Nv  
六. 问题2:链式操作 # 4AyA$t  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 '1[}PmhD  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 +IiL(\ew  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 Jp<Y2-  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 VQ/<MY C  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct |.x |BJ  
;=IGl:  
template < typename T > zice0({iJ  
struct result_1 fD#VI   
  { piE9qXn  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; I |?zSFa  
} ; X#$mBRK7  
,nJYYM   
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: !biq7f%6#  
<j93   
template < typename T > dHnR)[?e  
struct   ref ON{&-  
  { ceDe!Iu  
typedef T & reference; H=OKm  
} ;  xA DjQ%B  
template < typename T > ?3wEO>u  
struct   ref < T &> \lVxlc0{?  
  { H1H+TTZr  
typedef T & reference; UC)-Fd  
} ; T&Y?IE}  
t0*JinK I  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 0^VA,QkQ\  
5+<<:5_6l  
template < typename T > Zb)j2Xgl  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const xeqAFq=9?  
  { "=0#pH1o  
  return l(t) = r(t); Y4Hi<JWo  
} n%lY7.z8d  
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。 sEj?,1jk  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 b$kCyOg  
ULq#2l  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 d>z?JD t  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: =6Dz<Lq  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Re3vW re  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 1/>#L6VAZ  
最后的布局是: '"{ IV  
                Add _C3l 2v'I$  
              /   \ P>/n!1c  
            Divide   5 V 45\.V  
            /   \ A+Nf]([  
          _1     3 U$j*{`$4  
似乎一切都解决了?不。 ln#Jb&u  
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。 i?uJ<BdU[  
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。 SG1fu<Q6J  
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: +~Ni7Dp]  
FWNO/)~t  
template < typename Right > E\2|  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const +5Yf9  
Right & rt) const q| p6UL9  
  { JTw\5j  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); yk1syN_  
} =p9d4smbn  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 UxZT&x3=)}  
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。 HE911 lc:  
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。 }~Z1C0 t  
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。 PaPQ|Pwz  
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。 ]+O];*T  
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? e;:~@cB,c  
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: ", b}-B  
,/n<Qg"`  
template < class Action > <X}@afS  
class picker : public Action L4I1nl  
  { zG|}| //}  
public : *rPUVhD_  
picker( const Action & act) : Action(act) {} qrBo'@7  
  // all the operator overloaded v=15pW  
} ; nlaJ  
E5.3wOE  
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。 LyM"  
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: hC@oyC(4  
L M  
template < typename Right > tmF->~|  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const F%!ZHE7  
  { ,>X +tEgR  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); y>T:fu  
} j8*fa  
qiQS:0|_  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > qSh^|;2?R  
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。 +qsNz*@p"  
]r;-Lx{F  
template < typename T >   struct picker_maker ydOJ^Yty  
  { j,")c'r&dD  
typedef picker < constant_t < T >   > result; .Cfi/  
} ; 6T>e~<^  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > z mvF#o  
  { .Ua|KKK C  
typedef picker < T > result; )h-Qi#{  
} ; ]t-_.E )F  
GaMiu! |,  
下面总的结构就有了: 9$7tB  
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。 eyK=F:GO  
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。 3*9<JHu  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 :K{!@=o  
至此链式操作完美实现。 4J3cQ;z  
X_Vj&{  
$OK}jSH*v)  
七. 问题3 jRP.Je@t  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 ;`IZ&m$  
c` ^I% i  
template < typename T1, typename T2 > I_s4Pf[l  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x}I'W?g  
  { .c~`{j}  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Z'EX q.hk  
} d6ZJh xJ  
iXpLcHi  
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: _Wn5* Pi%Z  
A;E7~qOG  
template < typename T1, typename T2 > Qzbelt@Wx  
struct result_2 !"{+|heU9p  
  { lI HSy  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; R1Jj 3k  
} ; )*_4=-8H  
4$D:<8B  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? sV{M#UF2  
这个差事就留给了holder自己。 ajFSbi)l  
    umV5Y`  
S EdNH.|I  
template < int Order > bM`7>3 d7E  
class holder; |,k,X}gP  
template <> z.itVQs$I  
class holder < 1 > qE73M5L&  
  { sr(f9Vl  
public : _bp9UJ  
template < typename T > NWCJ|  
  struct result_1 /L,VZ?CmtK  
  { V<f76U)  
  typedef T & result; KCG-&p$v@s  
} ; nJH+P!AC  
template < typename T1, typename T2 > k[3J5 4`g1  
  struct result_2 f(Jz*el S  
  { z?V'1L1gM  
  typedef T1 & result; \yeo-uN8  
} ; 1RC(T{\x  
template < typename T > G  @ib  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const J}IHQZS  
  { lqPzDdC^>  
  return (T & )r; gKK*` L~  
} )sg@HFhY'  
template < typename T1, typename T2 > j_2-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const xf/ SUO F  
  { ?`%7Y~  
  return (T1 & )r1; G|5M~zP  
}  p]z *  
} ; XBi}hT  
Gb]t%\  
template <> L' w }  
class holder < 2 > 9Tbi_6[  
  { F)x^AJi e  
public : <0!/7*;#ZT  
template < typename T > Ic_>[E?k  
  struct result_1 (h;4irfX  
  { /$v0Rq9  
  typedef T & result; [43:E*\$  
} ; ^F @z +q  
template < typename T1, typename T2 > ~4YU  
  struct result_2 .H,v7L,~88  
  { uzA"+cV5  
  typedef T2 & result; U2  0@B`<  
} ; I@x^`^+l  
template < typename T > l_ /q/8-l  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const fz H$`X'M  
  { S+LE ASOr  
  return (T & )r; 1^<R2x  
} We]mm3M3  
template < typename T1, typename T2 > NijvFT$V1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 8. 9TWsZ  
  { A1`y_ Aj  
  return (T2 & )r2; =<nx [J  
} 7VWq8FH`  
} ; 5c*kgj:x  
8I o--Ew3  
|7G +O+j  
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> >。 </,RS5ukn  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Ys8p,.OMs  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: KrwG><+j  
Qo7]fnnaV  
return l(i, j) = r(i, j); @SH%l]  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 1an?/j,  
s&-m!|P  
  return ( int & )i; tz0_S7h  
  return ( int & )j; ,1-n=eTQ  
最后执行i = j; EC *rd  
可见,参数被正确的选择了。 r=8(n<;Co  
V[&4Km9C  
t#pF.!9=  
,'~8{,h5  
C(( 7  
八. 中期总结 ROZOX$XM  
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: t;ZA}>/  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 hdZ{8 rP  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 D,FX&{TYU  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor p-d2HXo  
CF|c4oY82  
fI:j@Wug  
#3!l6]  
4L'dV  
[se J'Io  
九. 简化 VFUuG3p)  
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。 N 2|?I(\B  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 *_Y{wNF *  
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: *Mu X]JK  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 >>}4b2U  
  +-*/&|^等 f|eUpf%)  
2. 返回引用。 sdkKvo. y0  
  =,各种复合赋值等 !)1r{u  
3. 返回固定类型。 7g'jg7  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) G&i<&.i  
4. 原样返回。 B&J;yla6`d  
  operator, :G+8%pUX]  
5. 返回解引用的类型。 fJ \bm  
  operator*(单目) $]eU'!2)  
6. 返回地址。 ^HpUbZpat)  
  operator&(单目) xO2e>[W  
7. 下表访问返回类型。 :by EXe;3  
  operator[] #=~n>qn]  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 gmG M[c\  
  operator<<和operator>> =pQ'wx|>|  
Uy8r !9O  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 {FV_APL9_  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: oqu; D'8  
)n8(U%q$  
template < typename Left > //9M~qHa"  
struct value_return M'Ec:p=X"  
  { d@o1< Q  
template < typename T > `~${fs{-`/  
  struct result_1 /yRP>CX~  
  { >hg?!jMjrr  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; "P4#Q_  
} ; \UKr|[P  
Jzqv6A3G  
template < typename T1, typename T2 > *AEN  
  struct result_2 CxyL'k  
  { 4~;x(e@S  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; @m*^v\q<u  
} ; J!l/!Z>!cF  
} ; }= )  
zCOzBL/1q  
g\%vkK&I  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait D]NfA2B7  
eUa2"=M  
下面我们来剥离functor中的operator() Yv="oG!xL  
首先operator里面的代码全是下面的形式: @EPO\\C"f  
P)VysYb?  
return l(t) op r(t) %!_okf   
return l(t1, t2) op r(t1, t2) IhIPy~Hgt  
return op l(t) GwHp@_>  
return op l(t1, t2) J|vriI;  
return l(t) op Qyn~Vu43  
return l(t1, t2) op 7#\\Ava$T  
return l(t)[r(t)] 51:NL[[6  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] | Vl Q0{  
nYfZ[Q>v  
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: LP_w6fjT  
单目: return f(l(t), r(t)); )~((6?k4e  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); xp+Z%0D  
双目: return f(l(t)); (`z`ni  
return f(l(t1, t2)); nq9|cS%-  
下面就是f的实现,以operator/为例 }jF67c->  
8Ja't8  
struct meta_divide D;~c`G "f  
  { 4d\1W?i-  
template < typename T1, typename T2 > :%&~/@B  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 'IR2H{Q  
  { :i;iSrKy  
  return t1 / t2; 9eA2v{!S  
} f$\gm+&hXE  
} ; qXI>x6?*  
JqX+vRY;dd  
这个工作可以让宏来做: "oZ$/ap\  
/wF*@/PTH  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ y$J M=f$  
template < typename T1, typename T2 > \ !G`7T  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; e.8(tEqZ1  
以后可以直接用 ]`p*ZTr)\  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ^U[c:Rz  
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 1 uKWvp0\  
(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。。。) o;d><  
#!a}ZhIt  
fu}ZOPu  
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 ^ Tr )gik  
6jdNQC$#B  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > =Zg%& J  
class unary_op : public Rettype qB%?t.k7  
  { 1:L _qL  
    Left l; t%xD epFQ  
public : h5vvizruy  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} STfcx] L  
{w,g~ew `  
template < typename T > D7| =ev  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @qszwQav$  
      { U6 4WTS@  
      return FuncType::execute(l(t)); hcQky/c\#b  
    } ,5tW|=0@  
Q db~I#}m'  
    template < typename T1, typename T2 > -Fl;;jeX  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;rD M%S@  
      { Rds_Cd C  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 8IX:XDEQ  
    } ncF|wz  
} ; ^e<"`e  
Pz=x$aY  
U$-;^=;  
同样还可以申明一个binary_op F@+FXnz  
&mG1V  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Xm#E99  
class binary_op : public Rettype 7Nw} }  
  { v>e%5[F  
    Left l; ]\fXy?2  
Right r; 6 /A#P$G  
public : FCk4[qOp7  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} |U~m8e&:  
8$c_M   
template < typename T > zvzS$Gpe  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $]{20"  
      { XN*?<s3  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 9:JFG{M  
    } S 54N  
2;82*0Y%  
    template < typename T1, typename T2 > yu<'-)T.?  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jbDap i<  
      { qHAZ)Tz  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 51,RbADB  
    } Q9Y$x{R&  
} ; 7K*\F}2)q  
, W w\C  
VE <p,IO  
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 W .B>"u  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 47GL[ofY  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) {~Q9jg(A  
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。 ;8?i  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ~v /NG  
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。。。 K`BNSdEN>  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 #_A <C+[  
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) $r>\y (W  
下面是修改过的unary_op lphELPh  
\0{g~cU4  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 2 /rDi  
class unary_op $p(,Qz(.8  
  { FuA8vTV{  
Left l; y([""z3<w  
  H 3e(-  
public : \`nRgY SE  
Q|!}&=  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} w<m) T  
m|7lDfpb  
template < typename T > # 1S*}Q<k  
  struct result_1 qtqTLl@u  
  { )_MIUQ%  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ftL>oOz[  
} ; i?*_-NAm  
I6k S1  
template < typename T1, typename T2 > lbRm(W(  
  struct result_2 GaD]qeS-K  
  { `u./2]n  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Ca&p;K9FR  
} ; VcLB0T7m\  
shjq4# 9  
template < typename T1, typename T2 > 4yk!T  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x/7d!>#;  
  { P ~pC /z  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); &ye,A(4  
} wRc=;f  
))pp{X2m  
template < typename T > mt0ZD}E  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :X?bWxOJ  
  { s+=JT+g  
  return OpClass::execute(lt(t)); P,(Tu.EPk  
} !<ae~#]3 P  
w6^X*tE  
} ; "Yk3K^`1T.  
7 Q`'1oE?  
$IuN(#  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug EB/.M+~a  
好啦,现在才真正完美了。 f9Vxtd  
现在在picker里面就可以这么添加了: |5ifgSZ  
~#doJ:^H3  
template < typename Right > -y@5% _-  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const #^\q Fj  
  { Ws+Zmpk%  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 6X@]<R  
} R^fk :3  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 AADvk_R  
:4{;^|RgU  
'G.^g}N1  
NXwlRMbo  
QO'=O}e  
十. bind |bHId!d  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 v4:g*MD?~  
先来分析一下一段例子 W w{|:>j  
L5"|RI}  
2EHeQ|#  
int foo( int x, int y) { return x - y;} oic}Go  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 :6^8Q,C1@  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 hhS]wM?B  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 \F|L y >g  
我们来写个简单的。 A YC22(  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: !kPZuU `T  
对于函数对象类的版本: m&'z|eN  
^'g1? F$_  
template < typename Func > QQd%V#M?  
struct functor_trait *@M7J  
  { SqiLp!Y`  
typedef typename Func::result_type result_type; /1Xji 0LK  
} ; `kx+Kc  
对于无参数函数的版本: )u. ut8![T  
qJ;T$W=NG  
template < typename Ret > w Wx,}=  
struct functor_trait < Ret ( * )() > P5:X7[  
  { `OY_v=}  
typedef Ret result_type; :&]THUw  
} ; . PzlhTL7  
对于单参数函数的版本:  2Z ? N  
dM A"% R  
template < typename Ret, typename V1 > ~}SOd<n)|  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > UUxDW3K  
  { ..ig jc#UF  
typedef Ret result_type; N"i'[!H%  
} ; #-QQ_  
对于双参数函数的版本: bS0z\!1  
l_G&#sQ0  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Wcgy:4K3  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > lC/4CPKtV  
  { :Kc}R)6  
typedef Ret result_type; q><E?  
} ; ]FJpe^ ua  
等等。。。 Eua\N<!aai  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy n3-2;xuNKE  
zuWfR&U|W  
template < typename Func > D@Zb|EI%<  
struct func_return I|6wPV?  
  { K22'XrN  
template < typename T > [6bK>w"v  
  struct result_1 |JpLMUG  
  { k5>K/;*9  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; oSb,)k@  
} ; G3j&8[  
UuV<#N)  
template < typename T1, typename T2 > 0n <t/74  
  struct result_2 P|"U  
  { mUj=NRq  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; t"0Z=`Wi  
} ; /Z:\=0`  
} ; \78w1Rkl  
6%mF iX  
SX$Nef9p  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 zc<C %t[~y  
xh7#\m_U8  
template < typename Func, typename aPicker > 49o5"M(  
class binder_1 NqsIMCl  
  { e ;4y5i  
Func fn; oGzZ.K3 A  
aPicker pk; R<}Yf[TQ  
public : |%F[.9Dp  
U]!D=+  
template < typename T > t83n`LC  
  struct result_1 8:j8>K*6  
  { E(i<3U"4h[  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; N'L3Oa\%  
} ; K-$gTV  
l \=M'D  
template < typename T1, typename T2 > LB<,(dyh  
  struct result_2 B!vI^W  
  { 4uU G0o  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; H];QDix?  
} ; yNk9KK)  
.Dw^'p>  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} jk0Ja@8PK  
C0\A  
template < typename T > b"+ J8W  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jgLCs)=5hV  
  { r5!I|E  
  return fn(pk(t)); @_&@M~ u  
} w5I +5/I  
template < typename T1, typename T2 > 8oI)q4V  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~!c~jcq]lZ  
  { ' LT6%<|  
  return fn(pk(t1, t2)); * i[^-  
} nw3CI&Y`  
} ; ,B>Rc#  
;>o}/h  
b 469  
一目了然不是么? sjLI^#a  
最后实现bind Vi~9[&.E\!  
,:!X]F#d$  
kcd~`+C  
template < typename Func, typename aPicker > pZR KM<k  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) $ctY#:;pV{  
  { VWoxi$3v  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); IrU}%ZVV  
} x\vb@!BZ  
LPgP;%ohO/  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Lh~Ym<CeN  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ~ #Gu:  
xF*C0B;QL  
十一. phoenix @0`Q  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: lZTD>$  
wL]7d3t  
for_each(v.begin(), v.end(), n<;T BK  
( sF?N vp  
do_ v*Qr(4  
[ i[b?W$]7  
  cout << _1 <<   " , " pIh%5Z U  
] uy~KJn?Tu  
.while_( -- _1), [@@Ovv  
cout << var( " \n " ) *yGOm i  
) Cc:m~e6r  
); n237%LH[  
CErkmod{}e  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: f!}c0nb  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor :%Dw3IrOM  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 h(hb?f@1:  
那么我们就照着这个思路来实现吧: PgZ~of&  
jV^Dj  
1]r+$L3  
template < typename Cond, typename Actor > irNGURLm  
class do_while DiF=<} >x  
  { .^^YS$%%7  
Cond cd; ;b:Ct<  
Actor act; 9k_3=KS3N  
public : tk5Bb`a  
template < typename T > }}v04~  
  struct result_1 OiAi{ 71  
  { w$*t.Q*  
  typedef int result_type; =R)9_D6I  
} ; WY%LeC!t  
.$>?2|gRv  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} gP*:>[lR  
2RD os#  
template < typename T > IAbK]kA  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6=]%Y  
  { !7SZZz  
  do ,[IN9W  
    { {9KG06%+  
  act(t); e.eQZ5n~q`  
  } iulM8"P  
  while (cd(t)); TL(L[  
  return   0 ; B[^mWVp6L  
} v2 [ l$  
} ; *B(na+  
,D-VC{lj  
fG O.wb  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). *ms?UFV[r  
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。 @9| sNS  
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。 i*j[j~2>C;  
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。  .Ev  i  
下面就是产生这个functor的类: (6p 5 Fo  
j r6)K;:.  
uQ#3;sFO  
template < typename Actor > !8]W"@qb  
class do_while_actor GYot5iLg  
  { %&9tn0B  
Actor act; 6vz9r)L  
public : @*W,Jm3Y  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} :g/HN9  
`zAo IQ  
template < typename Cond > j3F[C:-zY  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; @"T_W(i;BI  
} ; v"Bv\5f,Ys  
v`B7[B4K3  
b9HE #*d,  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 =rS z>l  
最后,是那个do_ +vfk+6  
4RsV\Y{FN  
+ib72j%A  
class do_while_invoker C( C4R+U  
  { o Wg5-pMWZ  
public : zEJ|;oL  
template < typename Actor > r'fNQJ >  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const X\\WQxj  
  { ;<%~g8:XL  
  return do_while_actor < Actor > (act); ,WbO8#z+  
} elXY*nt8h  
} do_; 0mL#8\'"  
E]6C1C&K  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? uYiM~^ 0  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 72} MspzUt  
最后来说说怎么处理break和continue Ps0'WRJnx  
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。  ' -[  
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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