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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda [eD0L7 1[  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Uuy$F  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, ] :;x,$k  
U1r]e%df)  
w*6b%h%ww  
jM\{*!7b  
  class filler y;ElSt;S  
  { J>  
public : i3,.E]/wX@  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} upuN$4m&{  
} ; ;+wB!/k,  
]zlA<w8  
D[yyFo,z  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: #Kb /tOp1  
LJ[zF~4#  
%C_tBNE <  
%(6IaqJ[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); V^,gpTyv*  
lndz  
q2X::Yqk  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 4SI~y;c)  
j+h+Y|4J  
-iiX!@  
Z oXz@/T  
二. 战前分析 /u$'=!<b;  
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。 _<c"/B  
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 -LiGO#U  
]u5TvI,C  
OV]xo8a;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); SxY z)aF~  
  /* --------------------------------------------- */ K}CgFBk  
vector < int *> vp( 10 ); ceG\Q2  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); i%9vZ  
/* --------------------------------------------- */ .u)KP*_  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); w80X~  
/* --------------------------------------------- */ I:jIChT  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); mEJ7e#  
  /* --------------------------------------------- */ w<H Xe  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); j~N*TXkC  
/* --------------------------------------------- */ y8$3kXh  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 9Rk(q4.OP  
Ixn|BCi60A  
\$_02:#  
Sl8+A+  
看了之后,我们可以思考一些问题: Dd1k?  
1._1, _2是什么? 4C`RxQJM  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 h-PJC/>  
2._1 = 1是在做什么? ^(TCUY~f&  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 %:~Ah6R1  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 |X=p`iz1&  
DoczQc-U+  
;((t|  
三. 动工 \uTlwS  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 8~(,qU8-N  
C)U4Fr ?E:  
) ' xyK  
.8QhJHwd  
template < typename T > "#E Z  
class assignment DPf].i#  
  { 2;sTSGDG  
T value; V30w`\1A  
public : _zDS-e@  
assignment( const T & v) : value(v) {} 1#N`elm  
template < typename T2 > p^Ey6,!8]D  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 3YLK?X8  
} ; 6H0kY/quL|  
-F/)-s6#!'  
Ei:m@}g  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Z><+4 '  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 0i}.l\  
>q;| dn9  
L<dh\5#p9Y  
9 5!xJdq  
  class holder RK@K>)"f  
  { 7a_8007$l  
public : nP*DZC0kE&  
template < typename T > O_ r-(wE4  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Uhvy 2}w  
  { }'vQUG u8z  
  return assignment < T > (t); 5dv|NLl  
} !QdX+y<re  
} ; T ^eD  
=,*/Ph&  
F$i50s  
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: 1?)h-aN  
~Q"qz<WO  
  static holder _1; G-D}J2r=F  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 T=w0T-[f  
J_+2]X7n  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); DBy%"/c  
而不用手动写一个函数对象。 {6LS$3}VM  
\gT({XU?  
9k93:#{WE  
6a9:P@tY  
四. 问题分析 M`7lYw\Or!  
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。 "$5cKbJ  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 .`KzA]&#  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 7&etnQJ{  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 F+5 5p8  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 kb$Yc)+R4  
LTx,oa:ma  
五. 问题1:一致性 l^tRy_T:-  
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?| ??Urm[Y.Z  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 i%i s<'  
b$Ei>%'/";  
struct holder @(6P L^I  
  { `}ZtK574  
  // ?Z!R  
  template < typename T > ?W dY{;&  
T &   operator ()( const T & r) const ',+Zqog92  
  { |U'`Sc  
  return (T & )r; d8Cd4qIXX  
} Z @DDuVr  
} ; `)8S Ix  
sWTa;Qi  
这样的话assignment也必须相应改动: iig4JP'h  
\ %xku:  
template < typename Left, typename Right > ifWQwS/,a  
class assignment /ZL6gRRA|  
  { m1K4_a)^[  
Left l; r^E(GmW  
Right r; giIPK&  
public : J}-e9vK-#  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Z"l].\= F  
template < typename T2 > 1TzwXX7  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } $PlMyLu7jc  
} ; %"#ydOy  
r0OP !u  
同时,holder的operator=也需要改动: .f[z_% ar  
Gf!c  
template < typename T > I~HA ad,k  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const CCC9I8rZD  
  { #l*w=D?  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); >`yRL[c;  
} [k%u$  
k8+U0J_{'  
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。 SEWdhthP  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 +~==qLsU  
b'4}=Xpn  
return l(rhs) = r; tr A ^JY  
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。 l"h6e$dP  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: }0/l48G  
Q 4L7{^[X  
template < typename Tp > "fN 6_*  
class constant_t oBnes*  
  { =|fB":vk  
  const Tp t; 6B b+f"  
public : roi,?B_8  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 7 > _vH]  
template < typename T > BEAY}P(y3  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const s`yg?CR`,  
  { 4qd( a)NdY  
  return t; E KJ2P$  
} %n,_^voE  
} ; DHvZ:)aT}  
A&jR-%JG  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。  e?o/H  
下面就可以修改holder的operator=了 p&2d&;Qo0  
8h=K S   
template < typename T > U9\w)D|+eE  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const D deKZ)8  
  { ]Ee$ulJ02  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); eT2Tg5Etc  
} #op0|:/N  
?5% o-hB|  
同时也要修改assignment的operator() n-GoG(s..b  
lG[j,MDs  
template < typename T2 > qJ~fEX  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); }  7?vj+1;  
现在代码看起来就很一致了。 @L 6)RF  
tHM0]Gb}  
六. 问题2:链式操作 OeZ"WO  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 HqyAo]{GN  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 JZ> (h  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 (7$BF~s:,  
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。 g">^#^hBE  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct {=,I>w]T|W  
Bq-}BN?pz  
template < typename T > V8pZr+AJ  
struct result_1 MlbcJo3  
  { Z(LTHAbBk|  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; <<Z, 1{3F  
} ; nYBa+>3BDf  
^nFP#J)_5  
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: M[u6+`  
00r7trZW^  
template < typename T > N>)Db  
struct   ref : Hu {MN\  
  { i{Du6j^j  
typedef T & reference; gC_KT,=H;  
} ; N&$ ,uhmO  
template < typename T > U?5G%o(q  
struct   ref < T &> :FmH=pI!=  
  { Wn?),=WQ{  
typedef T & reference; r{*BJi.b  
} ; pWH,nn?w.  
I_R6 M1  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: bV"t;R9  
Pj!f^MN  
template < typename T > P%!=Rj^2m  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Cm"S=gV  
  { /cvMp#<]  
  return l(t) = r(t); "];@N!dA  
} z'"Y+EWN  
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。 $(*>]PC+)  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 :" @-Bcln  
8L6b:$Y3@C  
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 kN#3HI]8  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 5;HCNwX  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 {&6i$4T  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 pEW~zl  
最后的布局是: NQvI=R-g  
                Add DhsvN&yNM  
              /   \ !?|xeQ}  
            Divide   5 LPca+o|f  
            /   \ |TR +Wn  
          _1     3 Y; to9Kv$  
似乎一切都解决了?不。 6V#EEb  
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。 OF-VVIS  
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。 Y zmMF  
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: *O_^C  
cF?0=un  
template < typename Right > aEVy20wd  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const &rl;+QS  
Right & rt) const :l?mNm5  
  { '6*9pG-  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); | :id/  
} j"VDqDDz  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 lWT`y  
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。 4:/^.:  
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。 qL[ SwEc  
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。 h@y>QhYU0  
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)-3  
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? JZ&_1~Z=  
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: S_ ;r!.  
BL"7_phM,  
template < class Action > j0(jXAc;UB  
class picker : public Action f$vTDak  
  { WJ[>p ELT,  
public : KeXt"U  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ZE~zs~z|  
  // all the operator overloaded ,H^!G\  
} ; }d;6.~Gw  
hhFO,  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 g-]~+7LL  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: zgH*B*)bj  
a;M{ -G  
template < typename Right > 5O Y5b8  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Chx+p&!  
  { V w58w`e  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 1xkrh qq  
} 3d olrW  
Jyr V2Tk^  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 2A:h&t/|C  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 \xv(&94U  
G.v(2~QFd  
template < typename T >   struct picker_maker {8`$~c  
  { aql8Or1[  
typedef picker < constant_t < T >   > result; =  
} ; J_-fs#[x  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > E-FR w  
  { a7453s  
typedef picker < T > result; `(=Kp=b  
} ; 7mMMVz2  
cO 5zg<wF  
下面总的结构就有了: +mzLOJed  
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。 $bFK2yx?=  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 zNdkwj p+  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 AS re@pW  
至此链式操作完美实现。 V/kndV[j  
oD1k7Gq1  
Pnm$g; `P  
七. 问题3 1?1Bz?EKF*  
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。 SY%y*6[6  
0y?;o*&U\  
template < typename T1, typename T2 > -B&(& R  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const gZ7R^] k  
  { UxzF5V5  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); W I MBw mg  
} bv b \G  
8&| o  
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: G9yK/g&q  
KAI2[ gs  
template < typename T1, typename T2 > j%^4 1y  
struct result_2 Y?3tf0t/  
  { ahy6a,)K~  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; y$SUYG'v  
} ; o ]z#~^w  
GZNN2 '  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 2A[hMbL  
这个差事就留给了holder自己。 #Lp}j?Y  
    0<NS1y  
v$Hz)J.01  
template < int Order > kLZVTVSJt  
class holder; IDFzyg_  
template <> H"6x/&s.=k  
class holder < 1 > G8klWZAJ  
  { 'wG1un;t  
public : p?,<{mAe  
template < typename T > \y]K]iv  
  struct result_1 =\5WYC  
  { Z?!AJY  
  typedef T & result; ._^ne=Lx  
} ; :T G;W,`.V  
template < typename T1, typename T2 > c {%mi  
  struct result_2 -OlrA{=c_  
  { 80[# 6`  
  typedef T1 & result; vk4 8&8  
} ; kwc Cf2  
template < typename T > 3mo4;F,h9  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const -bzlp7q*  
  { aaT3-][  
  return (T & )r; cK u[ 4D{  
} k'#3fz\  
template < typename T1, typename T2 > iC=>wrqY>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const MyllL@kP  
  { 0#!}s&j/  
  return (T1 & )r1; _#:7S sJ  
} ?{J1Uw<  
} ; 4oiE@y&{4  
d$3md<lIB  
template <> pka^7OWyN  
class holder < 2 > m1Ya  
  { rSJ!vQo Cb  
public : t:fz%IOe  
template < typename T > fJc(  
  struct result_1 u@#%SX  
  { $jE<n/8  
  typedef T & result; E OXkMr  
} ; <KU 0K  
template < typename T1, typename T2 > hQm=9gS  
  struct result_2 vu\W5M  
  { 'kt6%d2  
  typedef T2 & result; @Xl(A]w%!  
} ; s.i9&1Y-!  
template < typename T > ~rdS#f&R2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ZF[W<Q  
  { 1LRP R@b^  
  return (T & )r; 1bCE~,tD  
} !6=;dX  
template < typename T1, typename T2 > &|GH@^)@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const M=pQx$%a  
  { p7;K] AW  
  return (T2 & )r2; @gK`RmhGE5  
} @M4c/k}  
} ; y1%OH#:duD  
Q:megU'u  
} u;{38~  
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> >。 I!*P' {lh  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: B]G2P`sN  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ]A%3\)r  
0j!3\=P$  
return l(i, j) = r(i, j); fGlvum  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) v9:J 55x  
2[+.* Ef  
  return ( int & )i; pxTtV g.  
  return ( int & )j; Et N,  
最后执行i = j; >ceC8"}J5M  
可见,参数被正确的选择了。 $`3yImv+w  
k4LrUd  
t;w<n"  
xn2nh@;  
t"GnmeH i  
八. 中期总结 aj;x:UqpJ  
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: oLKliA=q  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 M^:JhX{  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 !\R5/-_UU  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor r4SwvxhG  
N)g_LL>^  
$J4\jIipL  
~ O\A 0e  
VtLRl0/  
@rbd`7$%  
九. 简化 -#f.}H'  
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。 TF :'6#p  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 hb3:,c(  
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: g@>llve{  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 '=E;^'Rl  
  +-*/&|^等 _dd! nU\A|  
2. 返回引用。 kiM:(=5  
  =,各种复合赋值等 LP#wE~K"b  
3. 返回固定类型。 Eu(Qe ST\  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) INbV6jZL  
4. 原样返回。 )mm0PJF~q  
  operator, zni9  
5. 返回解引用的类型。 +=E\sEe  
  operator*(单目) hO8xH +;  
6. 返回地址。 >va_,Y}  
  operator&(单目) >JE+j=  
7. 下表访问返回类型。 &wK:R,~x6  
  operator[] {UP[iw$~  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 r 1r@TG\  
  operator<<和operator>> h^=;\ng1l  
0QZT<Zs  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 X|{Tljn  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: )]C]KB  
rk1,LsZVS  
template < typename Left > .?6p~  
struct value_return #[=kQ&  
  { R*:$^v@4  
template < typename T > n o<$=(11i  
  struct result_1 r=n{3o+  
  { L3Y,z3/  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ;9z|rWsF  
} ; *G.vY#h  
k^%=\c  
template < typename T1, typename T2 > 8S8qj"s  
  struct result_2 bp9RF d{  
  { >p-UQc  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;  6a,8t  
} ; vz4( k/  
} ; B.G6vx4yp  
L&kCI`Tb  
D^ @@ P  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait D{B?2}X  
]4H)GWHKg  
下面我们来剥离functor中的operator() _|M8xI  
首先operator里面的代码全是下面的形式: \o[][R#D  
c_vGr55  
return l(t) op r(t) ,A`|jF  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) EF :g0$  
return op l(t) !j'LZ7  
return op l(t1, t2) 5T#v &  
return l(t) op 6ncwa<q5  
return l(t1, t2) op e& `"}^X;I  
return l(t)[r(t)] _:9}RT?  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] es6YxMg  
ys=} 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: D?_K5a&v,  
单目: return f(l(t), r(t)); &233QRYM  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 2JK '!Ry)  
双目: return f(l(t)); ^~V2xCu!  
return f(l(t1, t2)); Ds(Z.  
下面就是f的实现,以operator/为例 /.e7#-+?  
[+D]!&P  
struct meta_divide "YI,  
  { W_M#Gi/ AL  
template < typename T1, typename T2 > X\;:aRDS  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Im~DK  
  { Z4/D38_  
  return t1 / t2; &/U fXKr  
} L/rf5||@  
} ; P{A})t7  
:L@ ;.s  
这个工作可以让宏来做: ~o_JZ:  
L-`V^{R]  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ lW| =rq-|  
template < typename T1, typename T2 > \ x,mt}>  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ![B|Nxq}@  
以后可以直接用 rNV3-#kU  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 5c::U=  
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 *90dkJZ.  
(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。。。) ~Fh+y+g?  
+ytP5K7  
q~> +x?30  
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 Y!xPmL^]?  
'zm5wqrkAd  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > }MOXJb @  
class unary_op : public Rettype op`9(=DJ]  
  { %}TJr]'F  
    Left l; vU%K%-yXG7  
public : ;w. la  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} D@&xj_#\}  
7~P2q/2E>  
template < typename T > (NFrZ0  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Chnt)N`/B4  
      { =%~- M  
      return FuncType::execute(l(t)); ftRFG  
    } +TqrvI.  
nV8'QDQ:Al  
    template < typename T1, typename T2 > GU> j8.  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const gamB]FPZ  
      { s\mA3t  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 8:& ! F`o  
    } t4UK~ {gh  
} ; H Y5R  
}o:LwxNO  
"mBM<rEn*  
同样还可以申明一个binary_op "T=j\/Q  
hiVa\s  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ({rcH.:  
class binary_op : public Rettype ]^"Lc~w8&  
  { }Ecv6&G  
    Left l; K*5gb^Ul  
Right r; h.K"v5I*  
public : w? _8OJ  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} w =F9>  
o;6~pw%  
template < typename T > L[2N zw O  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const n`Z}tQ%)o  
      { (!fx5&F  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); \Ebh6SRp\  
    } -}<Ru)  
!k% PP  
    template < typename T1, typename T2 > o}r_+\n  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const nZi&`HjQ  
      { aR3jeB,=x  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); MuWZf2C  
    } cz IEkm  
} ; <6-73LsHcP  
e^ N~)Nlj  
Y}BP ]#1  
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 TXM/+sd  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 O$,  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) gnZ#86sO  
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。 J=Kv-@I>E  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Mw,]Pt6~i  
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。。。 s/@uGC0>  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 pBe1:  
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) ]d(Z%  
下面是修改过的unary_op Vq0X:<9  
F_:W u,dUZ  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > cr-5t4<jK  
class unary_op $s=` {vv  
  { h{7>>  
Left l; `\(co;:  
  4~1b  
public : KKk~vwW  
9~=zD9,|iA  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} %0y-f  
Lbo3fwW  
template < typename T > 07>m*1G  
  struct result_1 iC hIW/H  
  { wg[ +NWJ  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; L *\[;.mk  
} ; 9j^rFG!n  
CC^]Y.9  
template < typename T1, typename T2 > .*6NqX$  
  struct result_2 'eBD/w5U  
  { ~roNe|P  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; )0 E_Y@  
} ; '%/=\Q`  
y(<{e~  
template < typename T1, typename T2 > AVLY|79#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V?yQm4  
  { MPnMLUB$\  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); *PlKl_nP6  
} Y>3zpeQ!&  
;g8v7>p  
template < typename T > :4[>]&:u3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {.oz^~zs]g  
  { u= dj3q  
  return OpClass::execute(lt(t)); "Ia.$,k9  
} J#H,QYnf(L  
yz0#0YG7  
} ; g]h@U&`~u_  
pvl];w  
ylos6]zS8  
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 |8{ k,!P'K  
好啦,现在才真正完美了。 H ABUf^~-  
现在在picker里面就可以这么添加了: LsI@_,XW<  
]6^S: K_"  
template < typename Right > 4xT /8>v2|  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const XBX`L"0  
  { ?99r>01>  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); g:~q&b[q6  
} bHm/ZZx  
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。 RLex#j  
13 L&f\b  
-wH0g^Ed  
R#Yj%$E1  
E4\HI+  
十. bind lGK7XAx,  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。  7Oe$Ou  
先来分析一下一段例子 z7BFkZ6+  
C8v  
zQO 1%g  
int foo( int x, int y) { return x - y;} bZUw^{~)D  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 O0rvr$.  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 H(Wiy@cJn  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 416}# Mk  
我们来写个简单的。 \kKd:C{  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: wbr$w>n  
对于函数对象类的版本: V%;dTCq  
R f)|p;  
template < typename Func > XySkm2y  
struct functor_trait 4`o0?_.'  
  { vq9O|E3  
typedef typename Func::result_type result_type; IDpLf*vSG  
} ; @ g`|ob]9  
对于无参数函数的版本: ,>qtnwvlHP  
m4uh<;C~  
template < typename Ret > q},,[t  
struct functor_trait < Ret ( * )() > _I EbRVpb  
  { (gE<`b  
typedef Ret result_type; 6b2h\+AP  
} ; !S7?:MJ?p\  
对于单参数函数的版本: Z$c&Y>@)  
/g%RIzgW  
template < typename Ret, typename V1 > v; ewMiK@E  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > qmPu D/ c  
  { )gU:Up24|"  
typedef Ret result_type;  )bYOy+2g  
} ; _qOynW  
对于双参数函数的版本: H/ ejO_{  
8z|]{XW{  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > OcpvY~"Pr  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 4_2oDcdf  
  { {C?$osrr  
typedef Ret result_type; jC:D>  
} ; N0$ uB"  
等等。。。 z*b|N45O  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ~#so4<A`3  
#~m^RoE  
template < typename Func > Exv!!0Cd^  
struct func_return iu{;|E  
  { VR_/Vh ]@  
template < typename T > /_expSPHl  
  struct result_1 v`'Iew }  
  { h(~of (  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 4/\Ynb.L  
} ; mW[w4J+7P  
IcqzMm b  
template < typename T1, typename T2 > @o}J)  
  struct result_2 <o|k'Y(-  
  { X-bM`7'H  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; bs% RWwn  
} ; FB,rQ9D  
} ; s/>0gu]A8  
./DlHS;  
>D##94PZ  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 \%}]wf}  
1W0[|Hf2v*  
template < typename Func, typename aPicker > ;*nzb!u\\  
class binder_1 DH$Nz  
  { K'Wv$[~Dc  
Func fn; `z/ p,. u  
aPicker pk; N5#j}tT  
public : ,G?Kb#  
P A*U\  
template < typename T > Q>\DM'{:4  
  struct result_1 JAMV@  
  { wr:-n  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; r-WX("Vvh  
} ; 8In~qf  
[*C~BM  
template < typename T1, typename T2 > (B@\Dw8^  
  struct result_2 )VG>6x  
  { _~>WAm<  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; }a UQ#x  
} ; X$t!g`  
j+lcj&V#  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} r>KmrU4Q  
 C !v%6[  
template < typename T > BGH'&t_5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const p? VDBAx  
  { PRyzvc~  
  return fn(pk(t)); VggSDb  
} J5f}-W@  
template < typename T1, typename T2 > KxhWZ3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const s nNd7v.U6  
  { ,k@i Nid  
  return fn(pk(t1, t2)); oj?y_0}:^  
} ofYZ! -V  
} ; X}QcXc.d  
dgByl-8Q  
Sq2 8=1%  
一目了然不是么? vQoZk,  
最后实现bind Az?^4 1r8  
VS~+W=5}  
~Kt+j  
template < typename Func, typename aPicker > 66MUrNW  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) PCH$)F4^  
  {  Cz&t*i/  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); x>J(3I5_b  
} /;y`6WG%2  
NOAz"m+o  
2个以上参数的bind可以同理实现。 04Uyr;y  
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。 7#N= GN  
olHmRJ  
十一. phoenix NQOf\.#g  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: j(pe6  
 Lo)T  
for_each(v.begin(), v.end(), h]Gvt 5  
( egWfKL&iy  
do_ 3^)c5kcI  
[ ?l|&JgJ$  
  cout << _1 <<   " , " |@'K]$vZ*  
] \m<$qp,n  
.while_( -- _1), $p }q,f.  
cout << var( " \n " ) E;k$ICOXA  
) }1a(*s,s-^  
); XZTH[#MqeI  
KfC{/J\   
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: mZnsr@KF  
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 >V%.=})K  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 NXS$w{^  
那么我们就照着这个思路来实现吧: B" ]a8}u  
J'I1NeK  
+}mj;3i  
template < typename Cond, typename Actor > fNrpYR X  
class do_while f$?`50D"1  
  { 9zLeyw\  
Cond cd; pG v*{.  
Actor act; |$GPJaNqa  
public : Hr}\-$  
template < typename T > {uqP+Cs  
  struct result_1 w H`GzB"  
  { Ty;^3  
  typedef int result_type; kH[thR k}  
} ; $P #KL//  
:o:/RRp[  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} O /&Qzt  
#!(2@N8  
template < typename T > I;{Ua *  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const + =U9<8  
  { bc& 5*?  
  do W:8{}Iu<  
    { (r1"!~d@  
  act(t); SEM- t   
  } Pn ?gB}l  
  while (cd(t)); }JUc!cH8z  
  return   0 ; ,OkI0[  
} GN+,9  
} ; n (Um/  
sr<\fW  
PFbkkQKsT  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ++|e z{  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 btDTC 9O  
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。 Izfq`zS+\s  
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。 O? 7hT!{  
下面就是产生这个functor的类: _~y-?(46K  
mF>{cVTF  
{JfL7%  
template < typename Actor > oRmA\R*  
class do_while_actor GIS,EwA  
  { _( QW2m?K  
Actor act; *M$$%G(4  
public : E7<l^/<2S+  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Ud#xgs'  
FaaxfcIfkw  
template < typename Cond > 5E${  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; m9ky?A,  
} ; a,xy3 8T<  
0p*Oxsy  
w)>/fG|;  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 $WQm"WAKe  
最后,是那个do_ HoZsDs.XZ  
P qa;fiJ)  
Rf{YASPIw&  
class do_while_invoker q9Lq+4\  
  { V#~.n ;d  
public : &i *e&{L7  
template < typename Actor > B\~(:(OPM]  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const QC1\Sn/  
  { 2FN#63  
  return do_while_actor < Actor > (act);  {C%f~j  
} TO/SiOd  
} do_; @Fb 2c0?Y  
zRm@ |IT  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? }%3i8e  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 [q|8.>sB  
最后来说说怎么处理break和continue w6AG:u  
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。 N1l^%Yf J  
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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