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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 5@Sb[za  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ?G@%haqn6  
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, V;$lgTs|'  
?S"xR0 *  
&3rh{"^9  
?pFHpz   
  class filler 52oR^ |  
  { <iMLM<J<w  
public : .fgoEB,(  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} @Z)&3ss  
} ; T"O!  
*N7\d9y  
-szvO_UP  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: =3FXU{"Qi4  
^pn:SV  
NFQ0/iuW  
l 1@:&j3h  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); "YivjHa7H  
K.z@Vx.  
1*XqwBV  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 H]cCyuCdH  
ak%8|'}  
i+OyBDkJM!  
Q?~l=}2  
二. 战前分析 7JbN WN  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 #VLTx!5o  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 'SC`->F4D  
FK->|  
cng 1k  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 );  ST{<G  
  /* --------------------------------------------- */ \eN}V  
vector < int *> vp( 10 ); t JJaIb6Xj  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 5z0SjQ  
/* --------------------------------------------- */ dme_Ivt  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); *h`zV<j  
/* --------------------------------------------- */ ,$*$w<  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 'E9\V\bi  
  /* --------------------------------------------- */ rKO[;]_*  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ^+-i7`|=  
/* --------------------------------------------- */ Yt&^ i(  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); DwoO([&I  
AtSEKpKc  
^s^X nQhE  
~GZ(Ou-&  
看了之后,我们可以思考一些问题: y8\44WKW  
1._1, _2是什么? 5WEF^1  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 OfPWqNpO  
2._1 = 1是在做什么? %N2=:;f  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 Hg<]5  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ^;L;/I[-  
\MnlRBUM,  
^27r-0|l^  
三. 动工 ^hU7QxW  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: hW(Mf  
m!g f!  
lOql(ZH`w  
b?y3m +V`  
template < typename T > +g(QF   
class assignment >xT8[  
  { E#J+.&2  
T value; -|g~--@Q  
public : 8!1vsEqv  
assignment( const T & v) : value(v) {} 4jvgyi 9  
template < typename T2 > M5wj79'l"  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } `C,479~J  
} ; SwLul4V  
h&&ufF]D  
TwY]c<t  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 4~D?F'o  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment d&F8nBIM5  
^[2A< g  
k5(@n>p  
TC'tui  
  class holder Po% V%~  
  { _L9`bzZj  
public : Or0=:?4`  
template < typename T >  t;{/Q&C  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const YeT[KjX  
  { phd,Jg[  
  return assignment < T > (t); 5EM(3eY^q  
} g$~ktr+%  
} ; Nw8lg*t"  
\It8+^d@  
F8f@^LVM/  
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: 2ACN5lyUS  
L'.7V ~b{  
  static holder _1; I6~.sTl  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Jc/*w  
J&wrBVv1uk  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); YuFJJAJ  
而不用手动写一个函数对象。 USv: + .  
4Z,MqG>  
?(H/a-(:v}  
fM6Pw6k  
四. 问题分析 Ab/gY$l  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 }/Pz1,/  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ]:d`=V\&N  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 [?^,,.Dd  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 V0XQG}  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 h#a,<B|  
b|P[\9  
五. 问题1:一致性 hvkLcpE  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| IZ/+ROn  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ~J)_S' #  
<`}Oi 5nW  
struct holder f%;8]a9  
  { /^SIJS@^`>  
  // To.CY^M  
  template < typename T > CNwIM6t  
T &   operator ()( const T & r) const ;N#d'E\  
  { E9i M-Lw  
  return (T & )r; -W<x|ph U  
} Yxp.`  
} ; QX-%<@  
?#da4W  
这样的话assignment也必须相应改动: 9KkxUEkW  
LB1LQ 0M  
template < typename Left, typename Right > hOG9  
class assignment nep0<&"  
  { YBehyx2eK  
Left l; g1UP/hNJ\8  
Right r; e0Zwhz,  
public : ihS;q6ln  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} wylbs@  
template < typename T2 > qj/ pd 7\  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ?RNm8,M  
} ; &NM.}f  
DryN}EMOKD  
同时,holder的operator=也需要改动: &@NTedg!  
aNs~Uad1U  
template < typename T > K Rs e  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 4>x]v!d  
  { >]s\%GO  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ra2sYH1wr  
} l+`f\},  
<pyLWmO  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 v,Eqn8/O  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 dY[ XNP  
Z\c^CN  
return l(rhs) = r; _$g6Mj]1z  
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。 iZm# "}VG  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: mCah{~  
O|wu;1pQ  
template < typename Tp > )IQ5Qu  
class constant_t bS7rG$n [  
  { >ka*-8?  
  const Tp t; ~QzUQYG*  
public : qRi;[`  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} jd ]$U_U(  
template < typename T > J'{69<`Dl  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 0se0AcrW  
  { x \0( l5>  
  return t; {EU?{ #  
} z B/#[~  
} ; ,t?c=u\5  
Zcst$Aro  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。  =ie8{j2:  
下面就可以修改holder的operator=了 17kh6(X  
qTxw5.Ai!  
template < typename T > cC@.&  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 0oR'"Vo  
  { A)v! {  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); _:"PBN9  
} }Rl^7h<!  
2yB)2n#ut  
同时也要修改assignment的operator() S\wh *'Y  
ygI81\ D  
template < typename T2 > t 3LRmjL  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } H[oCI|k  
现在代码看起来就很一致了。 "MS}@NLUW  
JzuU k  
六. 问题2:链式操作 o9GtS$ O\  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 xAlyik  
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。 cl2+,!:  
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。 j:k}6]p}  
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。 5~8FZ-x  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct <=O/_Iu(  
sVzU>  
template < typename T > Hg[g{A_G[  
struct result_1 NWL\"xp `t  
  { 1=o|[7  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; `wGP31Y.  
} ; ,^Ug[pGG-  
Q#gzk%jL@  
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: '2LK(uaU  
0 $Ygt0d  
template < typename T > &ZyZmB  
struct   ref 8nV#\J9  
  {  x&^>|'H  
typedef T & reference; I7=g8/JD  
} ; u V[:e|v  
template < typename T > Wb)>APL  
struct   ref < T &> S<Rl?El<=  
  { 'J[ n}r  
typedef T & reference; rHSA5.[1P  
} ; %1JN%  
Wnf3[fV6P  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: gC/~@Z8W]  
S2APqRg*  
template < typename T > TK! D=M  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const uGo tXb  
  { &PE/\_xD_  
  return l(t) = r(t); NI<;Lm  
} &<Iyb}tA?  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 `qXCY^BH2  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 E\$7tXQK6  
WSi`KNX  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 :NCY6? [Dz  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: s8O.yL  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 (Ci{fY6`  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 J`I^F:y*  
最后的布局是: !Py SYY  
                Add LvM;ZfAEv  
              /   \ ;~^9$Z@%Q  
            Divide   5 th :I31  
            /   \ n7A %y2  
          _1     3 'nx";[6(  
似乎一切都解决了?不。 Q|$?d4La8  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 t%k1=Ow5i  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 .,vF% pQ  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 31cC*  
F ]qX}  
template < typename Right > #&$a7L}  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Q$`u=-h|  
Right & rt) const \gU=B|W  
  { g %ZKn  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 2SABu796j  
} \h{M\bSIEa  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 @nNhW  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 M9PzA'}4W6  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 f+c<|"we  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 M~!DQ1u  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 S7(Vc H  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? {J[5 {]Je[  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: bdxmJ9a:R  
7,v}Ap]Pa  
template < class Action > e5z U`R  
class picker : public Action S.)+C2g,@  
  { =Rw-@ *#l  
public : s/+k[9l2  
picker( const Action & act) : Action(act) {} PV(TDb:0  
  // all the operator overloaded q@+#CUa&n  
} ; @lO(QpdG  
cUDo}Yu  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 rzk-_AFR  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: }#bX{?f  
H)5V \  
template < typename Right > Q>QES-.l  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const { K,KIj"  
  { P;8D|u^\*  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Shag4-*@hi  
} BKJwM'~  
^_0l(ke  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Cju%CE3a  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 Jx-dWfe  
Z\ 1wEGP7{  
template < typename T >   struct picker_maker USrBi[_ci\  
  { l,w$!FnmR  
typedef picker < constant_t < T >   > result; QPZ|C{Ce  
} ; Vmb `%k20'  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > p$+.]  
  { OZCbMeB{+J  
typedef picker < T > result; IPTEOA<M[  
} ; } N$soaUs  
j~#nJI5]  
下面总的结构就有了: YT@D*\  
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。 ? 3'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。 4\rwJD<  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 M#'j7EMu  
至此链式操作完美实现。 9~lC/I')t  
m .':5  
uB*Y}"Fn  
七. 问题3 ),%(A~\  
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。 7wA.:$  
b$,~S\\c  
template < typename T1, typename T2 > Ug~ ]!L  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const m,1Hlp  
  { AzlZe\V?)~  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); um}%<Cy[  
} ->q^$#e  
{g@?\  
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: wusj;v4C4M  
_ !r]**  
template < typename T1, typename T2 > 65g"$:0  
struct result_2 7#G8qh<  
  { 8 mFy9{M  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; <,\Op=$l3I  
} ; NW AT"  
+C8yzMN\  
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? ~IhLjE  
这个差事就留给了holder自己。 L&nqlH@+~  
    N#!**Q 0  
ZaKT~f%%z  
template < int Order > NAnccB D!{  
class holder; %c`P`~sp  
template <> 3;t{V$  
class holder < 1 > 'G>gNq  
  { (h $[g"8  
public : i7#PYt  
template < typename T > Q}qw` L1  
  struct result_1 9=FqI50{  
  { qwd7vYBc,  
  typedef T & result; r}%2;!T  
} ; "IE*MmsEz  
template < typename T1, typename T2 > MjrI0@R  
  struct result_2 Pr_$%x9D  
  { a|u&N:v7B  
  typedef T1 & result; -rXo}I,VI  
} ; A6faRi703  
template < typename T > SAUfA5|e  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const W}0cM9 g  
  { Kx<T;iJ}  
  return (T & )r; .r4M]1Of  
} 8+=-!": ]  
template < typename T1, typename T2 > QH]G>+LI5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const vXUq[,8yf  
  { z c4l{+3  
  return (T1 & )r1; 6%Ws>H4@|  
} CG397Y^  
} ; = 3("gScUj  
3{"MN=  
template <> K H&o`U(}  
class holder < 2 > R'e>YDC  
  { <{"Jy)Uf  
public : PrwMR_-  
template < typename T > -s5>GwZt  
  struct result_1 2"IsNbWV  
  { ~V`F5B  
  typedef T & result; %'vLkjI.  
} ; zh6 0b{  
template < typename T1, typename T2 > u ^}R]:n  
  struct result_2 +ia N[F$  
  { c'Mi9,q  
  typedef T2 & result; bayDdR4T  
} ; E!SxO~  
template < typename T > g71|t7Q  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 16Gp nb  
  { 1*vt\,G  
  return (T & )r; {CH *?|t  
} l+n0=^ Z  
template < typename T1, typename T2 > /tqQAvj  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const p*l]I *x'<  
  { Ph Ep3o&"  
  return (T2 & )r2; <>I4wqqb  
} KvtX>3#qM  
} ; Fmo^ ?~b  
V 'e _gH  
eJ2$DgB}t  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 Pko2fJt1  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: J*}Qnl+  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: *\4u:1Cu  
2Ysl|xRo  
return l(i, j) = r(i, j); ZBcT@hxm  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) @b2JR^  
f;Uf=.#F  
  return ( int & )i; *B ]5K{N  
  return ( int & )j; s>+,u7EV  
最后执行i = j; >|| =#;  
可见,参数被正确的选择了。 +w(>UBy-  
aH(B}wh{  
%hO/2u  
p^/6Rb"e  
8H<:?D/tH  
八. 中期总结 Zwm2T3@e  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ~SD8#;v2  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 w>6~ zAh  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 '$m uA\  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor hDAxX= FM  
VzZ'W[/7)B  
5L%\rH&N  
s J~WzQ  
JS{trqc1d  
kntM  
九. 简化 G;k#06  
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。 6B .x=  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 [fl x/E  
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: ;wF 0s  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Q xg)Wb#  
  +-*/&|^等 NL7CeHs5  
2. 返回引用。 _Vl22'wl  
  =,各种复合赋值等 WY3D.z-</  
3. 返回固定类型。 yWkg4  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) mO|YX/>  
4. 原样返回。 B!X;T9^d  
  operator, WD${f#]N  
5. 返回解引用的类型。 ,ag:w<km  
  operator*(单目) CpG]g>]L&[  
6. 返回地址。 =MCQNyf+  
  operator&(单目) pjVF^gv,*  
7. 下表访问返回类型。 ICxj$b  
  operator[] ,Q>Rt V  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 E Qn4+  
  operator<<和operator>> Jg:%|g  
3|qT.QR`Z  
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。 hCvK2Xu   
例如针对第一条,我们实现一个policy类: R3,O;9i  
dnXre*rhz  
template < typename Left > wx2 EMr   
struct value_return ~[H+,+XLY+  
  { Fu;\t 0  
template < typename T > 7%g8&d  
  struct result_1 B>=NE.ulUL  
  { ~E J+<[/  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; We51s^(  
} ; qS.TVNZ  
Q#a<T4l  
template < typename T1, typename T2 > :l/?cV;  
  struct result_2 g(`m#&P>G  
  { Q^c)T>OAI  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; LFHzd@Y7"  
} ; 5UU1HC;C  
} ; YA,vT[kX  
aUVJ\ ;V  
^}>Ie03m50  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait v0|[w2Q2  
ecg>_%.>  
下面我们来剥离functor中的operator() k.MAX8  
首先operator里面的代码全是下面的形式: MfJ8+3@K  
Nu]& ?  
return l(t) op r(t) X_tc\}I]  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) \ f6@B:?y  
return op l(t) gp`H>Sn.|  
return op l(t1, t2) m.|__L  
return l(t) op md.#n  
return l(t1, t2) op `Fn6*_n  
return l(t)[r(t)] #Y9'n0 AL  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] qT}AY.O%^  
g82_KUkB  
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: CR KuN  
单目: return f(l(t), r(t)); w!8xZu  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); FK~FC:K  
双目: return f(l(t)); J#OiY  
return f(l(t1, t2)); JxlU=7cF  
下面就是f的实现,以operator/为例 1>wQ&{  
g~#HiBgWq[  
struct meta_divide ZM$}Xy\9  
  { 6%nKrK  
template < typename T1, typename T2 > 72;4  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Q;EQ8pL?"  
  { a9<&|L <  
  return t1 / t2; ImnN&[Cu  
} /-_<RQ  
} ; s1/:Ts[3i  
Ny oRp  
这个工作可以让宏来做: V/; / &  
SA1| 7  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ p l.D h  
template < typename T1, typename T2 > \ cI g|sn  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; q)Uh_l.Cj  
以后可以直接用 [`'[)B  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) L4wKG&  
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 %?`TyVt&0  
(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。。。) `tZ-8f  
_t+.I9kQ  
"h>B`S  
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 `VB]4i}u  
EoOB0zo}Y+  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > f-M9OI  
class unary_op : public Rettype ?jDdF  
  { R,'` A.Kk  
    Left l; GNIZHyT(O  
public : vXA+4 ?ZG  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} >^!qx b-  
K/OE;;<IA  
template < typename T > P{{pp<tX*&  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const K}(0H[P  
      { fQtV-\Bc  
      return FuncType::execute(l(t)); -55Pvg0ND  
    } 8&0+Az"{O  
>gqd y*Bg  
    template < typename T1, typename T2 > %%=PpKYtSD  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const AlQE;4yX  
      { $u`v k|\R  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 4z$}e-  
    } yhBf%m  
} ; a/(IvOy#6  
T9,T'y>BD  
oK!W<#  
同样还可以申明一个binary_op zURob MpE#  
6)QJms  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 'W>Zr}:  
class binary_op : public Rettype iTgv8  
  { w N-np3k  
    Left l; [`u3SN/P  
Right r; ^{vf|zZ _  
public : /<\B8^yQ  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} tCw.wDq3=  
6N^sUc0s  
template < typename T > >>'t7 U##  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Lh"!Z  
      { N0:gY]o%  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); kN99(  
    } BWd{xP y  
PN$vBFjm  
    template < typename T1, typename T2 > lM<SoC;[  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0d%p<c  
      { tk"+PTGJT  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 4IW7^Pq`P  
    } }E}b/ulg1  
} ; -X)KY_Xn@/  
~PoBvHi  
[J6*Q9B<V&  
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 y].vll8R  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 AhjUFz  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) r-ldqj  
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。 H,F/u&O  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ) ag8]   
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。。。 pX nY=  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 #DL( %=:  
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) oZY2K3J)  
下面是修改过的unary_op 0^27grU>   
Ot]Y/;K  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 2I 2#o9(Ar  
class unary_op w# t[sI"IT  
  { ,s?7EHtC  
Left l; LHt{y3l]  
  ]Gm $0uS  
public : ~sI$xX!  
]lKQ wpX3  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} *TjolE~o  
T2nbU6H  
template < typename T > 7H1 ii   
  struct result_1 5g{L -8XwI  
  { `3v! i   
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; I^5T9}>Q  
} ; ]G0`W6;$]  
1>doa1  
template < typename T1, typename T2 > *acN/Ca1  
  struct result_2 /<HEcB  
  { =s2dD3Fr|  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; NW.<v /?=,  
} ; J| orvnkK  
09f:%!^u  
template < typename T1, typename T2 > Al^n&Aa+\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?:Y0#Btj  
  { N@M(Iw  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); sGf\!w  
} iaqhP7!  
P(_wT:8C?  
template < typename T > FN#6pM']|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const T:$zNX<f  
  { *3yeMxa  
  return OpClass::execute(lt(t));  Yfk){1  
} d2Z kchf  
6AZJ,Q\E@  
} ; ]7QRelMiz+  
Wdt9k.hzN  
"d a%@Zy  
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 `ym@ U(;N  
好啦,现在才真正完美了。 H!F Cerg  
现在在picker里面就可以这么添加了: d9zI A6y  
>uok\sX  
template < typename Right > @#T*OH  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const dQ=mg#(  
  { BReNhk)S  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); f6 zT  
} 6]i"lqb  
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。 8{5Y%InL  
Hev S}L  
uzO%+B!  
|~mi6 lJ6  
M DnT  
十. bind ZQT14.$L  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 m6a q_u{W  
先来分析一下一段例子 +\FTR  
la ~T)U7  
U!:Q|':=h  
int foo( int x, int y) { return x - y;} D6iHkDTg  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ti:qOSIDTA  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 7$(>Z^ Em  
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。 a!,q\p8<t0  
我们来写个简单的。 mPNT*pAO  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: f>)k<-<yj  
对于函数对象类的版本: r\y~ :  
})Og sBk  
template < typename Func > m*L*# ZBS  
struct functor_trait *P_ 3A:_  
  { DLYk#d: q?  
typedef typename Func::result_type result_type; 0]l _qxv  
} ; =J0X{Ovn4z  
对于无参数函数的版本: )bZS0f-  
Y`S9mGR#  
template < typename Ret > +/60$60[z  
struct functor_trait < Ret ( * )() > j2T Z`Z?a^  
  { mie<jha  
typedef Ret result_type; tBgB>-h(  
} ; :CO>g=`  
对于单参数函数的版本: >]q{vKCAP  
y]5O45E0  
template < typename Ret, typename V1 > ;BV1E|j  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 4P@Ak7iL(V  
  { ':8yp|A|  
typedef Ret result_type; >Vr+\c  
} ; zbdmz  
对于双参数函数的版本: #C1u~db  
B./Lp_QK  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 'AN3{  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Hm|8ydNs  
  { 6[kp#  
typedef Ret result_type; i]8HzKuiW  
} ; Rh-e C6P  
等等。。。 !/G2vF"  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy TI-8I)  
@Otom'O  
template < typename Func >  4I7}  
struct func_return X cmR/+  
  { DfP4 `  
template < typename T > q.0a0 /R  
  struct result_1 q3\ YL?  
  { <Q'J=;vV  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; S[rz=[7{  
} ; 3z9}cOFq]z  
)CQ'kHT<e  
template < typename T1, typename T2 > z=>U>  
  struct result_2 <A +VS  
  { R]e?<,"X  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; c%_I|h<?iT  
} ; hjywYd]8  
} ; dieGLA<5_X  
:R+}[|FV  
M XsSF|-  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 N;e d_!  
t W ;1  
template < typename Func, typename aPicker > M=hxOta  
class binder_1 H%`Ja('"p  
  { ;^nN!KDjR  
Func fn; /k3v\Jq{  
aPicker pk; F$P8"q+  
public : ]6NpHDip1  
iE$qq ~%  
template < typename T > eO#Kn'5  
  struct result_1 6m_ fEkS[  
  { ].=&^0cg  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; s86Ij>VLf  
} ; 9 |v3lGK(  
\<WRk4D  
template < typename T1, typename T2 > =n>&Bl-Bl  
  struct result_2 pIBL85Xe  
  { F)'kN2  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; .6Tan2[%  
} ; H^{Eh  
?|LR@M!S7  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 4{JoeIRyz  
:/ ,h)h)|  
template < typename T > Eb66GXF[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5[3vu p?  
  { a"gZw9m@  
  return fn(pk(t)); H1iewsfzH  
} U_ELeW5@  
template < typename T1, typename T2 > 555j@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const NO5\|.,Z  
  { ?5(Cwy ?  
  return fn(pk(t1, t2)); U^iNOMs?  
} ^]}+ s(  
} ; *#p}>\Y{  
T.\=R  
aMdWT4  
一目了然不是么? g{wOq{7V  
最后实现bind 'jAX&7G`  
,TL8`  
[w&B>z=g$  
template < typename Func, typename aPicker > .} al s  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) +?r,Nn  
  { PhTMXv<cE  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); J?VMQTa/+  
} /U\k<\1~m  
s`Z | A  
2个以上参数的bind可以同理实现。 .!|\Y!]^r  
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。 XS+2OutVo  
E Dh$UB)  
十一. phoenix vz'/]E  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: XFJGL!wWm[  
BN??3F8C  
for_each(v.begin(), v.end(), fS9TDy  
( `5da  
do_ u7  s-  
[ />^sGB  
  cout << _1 <<   " , " GHeucG} ?  
] <k59Ni9  
.while_( -- _1), )Iu0MN&  
cout << var( " \n " ) +S/OMkC  
) EjxzX1:  
); _Sa7+d(  
+9EG6"..@H  
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: ')eg6IC0&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 "u29| OY  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 a}(xZ\n^D;  
那么我们就照着这个思路来实现吧: cV8Bl="gqe  
zsM3 [2E*  
]J|]IP Xy  
template < typename Cond, typename Actor > G,o5JL"t  
class do_while JK.<(=y\  
  { $W}YXLFj?  
Cond cd; BF)!VnJ  
Actor act; hbfN1 "z  
public : Tfsx&k\  
template < typename T > Lt'FA  
  struct result_1 LT+QW  
  { =(]yl_  
  typedef int result_type; s}w?Dvo\  
} ; ::<v; `l  
J  ZH~ {  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} y}aKL(AaU  
/i:c!l9  
template < typename T > a ][t#`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \tCxz(vKz  
  { /[V}   
  do nC6 ;:uM  
    { wlC7;u  
  act(t); 8&q[jxI@8  
  } pUV4oyGV   
  while (cd(t)); Uw!N;QsC  
  return   0 ; rJz`v/:|P  
} >]dH1@@  
} ; P:8 qm DXo  
v?6g. [;?  
{wK| C<K  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). czG]rl\1  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 bf4QW JZD  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 wf`e3S  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 &m5FYm\  
下面就是产生这个functor的类: ^}Wk  
yiO/0nMp  
+H**VdM6s  
template < typename Actor > _48@o^{  
class do_while_actor YP4lizs.  
  { hBRcI0R  
Actor act; fk5$z0/  
public : ~~iFs ,9  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} pu OAt  
a[ Y\5Ojm  
template < typename Cond > fUKi@*^ZUa  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; oVAY}q|wU  
} ; cLm|^j/  
;${_eab ]  
YJm64H,[  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 !5^&?plC@  
最后,是那个do_ qK-\`m  
-hU1wX%U  
1}/37\  
class do_while_invoker eeM$c`Y<  
  { YiGSFg  
public : c,L{Qv"n{  
template < typename Actor > Ljs4^vy <J  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const v!WkPvU  
  { yM PZ}  
  return do_while_actor < Actor > (act); zd0 [f3~  
} 38zG[c|X  
} do_; /w/um>>K.  
GNX`~%3KYc  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? `:*O8h~i^8  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ?#0m[k&`  
最后来说说怎么处理break和continue 0J z|BE3Y  
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。 GOU>j "5}2  
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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