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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 9[M u   
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ?3#X5WT  
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, zeX?]@]Y  
GCHssw~P'v  
.+yJ'*i$d  
<FE O6YP  
  class filler 71_N9ub@z  
  { q9Q4F  
public : Q"O _h  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} A\`Uu&  
} ; G1rgp>m  
dkjL;1  
Jp- hFD  
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: \Z8!iruN  
\B)<<[ $  
6]VTn-  
iYnt:C  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); x>cu<,e$d\  
k4v[2y`  
\XC1/LZQ  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 i&Ea@b  
\T0`GpE  
X`&E,;bIb  
D$ \ EZ   
二. 战前分析 $3>|R lxYA  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 5zU$_M  
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 =B 9U  
o&=m]hKpQl  
P+[R0QS  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 8MIHp[vm%  
  /* --------------------------------------------- */ Ne%X:h  
vector < int *> vp( 10 ); WVZ\4y  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); n):VuOjm  
/* --------------------------------------------- */ AOpfByw  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); fOfp.`n  
/* --------------------------------------------- */ FwyPmtBj  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Hogr#Sn2  
  /* --------------------------------------------- */ |c) #zSv  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ec|IT0;  
/* --------------------------------------------- */ %Xn)$Ti ~<  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); N}\i!YUD  
NJ.kT uk  
<T['J]k%  
/9sUp} *  
看了之后,我们可以思考一些问题: m35G;  
1._1, _2是什么? ZP1EO Z  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 V%))%?3x_  
2._1 = 1是在做什么? @ B+];lr/-  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 rVLA"x 9u  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 /Mv'fich(  
 m{~r6@  
YV+e];s  
三. 动工 B6BOy~B0  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: @I%m}>4Jm  
b+kb7  
X:YxsZQ 5Y  
E>&dG:3no  
template < typename T > q;rU}hAzG0  
class assignment ^VA)vLj@  
  { I)clGMS,  
T value; c8(.bmvF  
public : %BL+'&q  
assignment( const T & v) : value(v) {} "YivjHa7H  
template < typename T2 > K.z@Vx.  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } %lujme  
} ; H]cCyuCdH  
ak%8|'}  
;I9D>shkc  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 7JbN WN  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment fSj^/>  
f.!cR3XgV  
74Lq!e3hMF  
B|!Re4`0  
  class holder d6u L;eR  
  { )pg?ZM9  
public : lm$T`:c  
template < typename T > wDn5|F}i&  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const fNQecDuS  
  { zDX-}t_'q  
  return assignment < T > (t); h>4\I;Ij  
} XWkYhTaY  
} ; HR4^+x  
<|v]9`'  
YS/4<QA[  
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: w!61k \  
/MA4Er r  
  static holder _1; .2`S07Z  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 g1Aq;Ah/  
`Do-!G+W  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); -q[?,h  
而不用手动写一个函数对象。 7uYJ _R  
bEM-^SR  
h 9No'!'!  
O`*}N1No[  
四. 问题分析 gP`8hNwR  
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。 vuHqOAFNs  
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。 DEs/?JZG  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ,2"-G";!f\  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 k5((@[  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 zI&oZH^vn  
U\+o$mU^  
五. 问题1:一致性 9mr99 tA  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| Iu=iC.50}  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 <J\z6+,4E  
pbJs3uIR  
struct holder n<?:!f`   
  { <~'\~Zd+  
  // [8<)^k  
  template < typename T > W@ #Y/L:${  
T &   operator ()( const T & r) const %;GDg3L[p  
  { _Y=>^K]9K  
  return (T & )r; DvU(rr\p  
} d&F8nBIM5  
} ; k5(@n>p  
l9\ *G;  
这样的话assignment也必须相应改动: S_WYU&8  
Mc9%s$MT  
template < typename Left, typename Right > c{z QX0  
class assignment >a[)F  
  { +Ibcc8Qud  
Left l; L9"V$MO  
Right r; 5Osx__6$t  
public : -|T.APxB  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} SO9j/  
template < typename T2 > |.X?IJ`  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 1Jt5|'tl  
} ; _dj_+<Y?  
Y`w+?}(M  
同时,holder的operator=也需要改动: _uID3N%  
*zJ}=%)f  
template < typename T > e+j7dmGa  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const .hXxh)F  
  { W-2,QVp%  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); YhRES]^  
} |X0h-kX4  
6Gwk*%sb  
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。 h,45-#+  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 `$7. (.#s  
uPhFBD7  
return l(rhs) = r; pri=;I(2A  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 -r7*C :E  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: K} LmU{/t/  
P-.>vi^+  
template < typename Tp > 7' ]n_-fu  
class constant_t 1ve %xF  
  { HTA Jn_  
  const Tp t; e<#t]V  
public : (w}iEm\b  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} )[i0~o[  
template < typename T > W$=Ad *  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const r>+\9q1  
  { r3*0`Rup  
  return t;  \9N1:  
} Kf/1;:^  
} ; },lHa!<^  
8>%:MS"  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 $hXhq*5|c  
下面就可以修改holder的operator=了 PRg^E4  
@@M 2s(  
template < typename T > rOHU)2  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 7.`Fe g.  
  { kr[p4X4  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ux:czZqy  
} tNj-~r  
mII7p LbQ  
同时也要修改assignment的operator() `83s97Sa  
d0vn/k2I  
template < typename T2 > pUi|&F K">  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 2dg+R)%  
现在代码看起来就很一致了。 'B>fRN  
`f?v_Ui-$  
六. 问题2:链式操作 LlKvi_z  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 _~]~ssn,1  
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。 ,T& =*q  
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。 ,rc?,J1l  
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。 o."k7fLB  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 845a%A$  
kV9S+ME  
template < typename T > : p %G+q2  
struct result_1 2O;Lw@W  
  { 8` ~M$5!  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Jas=D  
} ; FOz~iS\  
u_ou,RF  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: S{wR Z|8U  
#SyF-QZ[1  
template < typename T > S5'ZKk  
struct   ref ^C$Oht,cU  
  { nK[T.?Nz  
typedef T & reference; PxE0b0eo  
} ; 8$9Q=M  
template < typename T > |[qq $  
struct   ref < T &> Z1Y/2MVSb  
  { !'scOWWn  
typedef T & reference; ~xfoZiIA}  
} ; B6 rz  
"u^%~2  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: f"i(+:la  
"  ,k(*  
template < typename T > 3>vSKh1z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const P5;n(E(19  
  { Q5%$P\  
  return l(t) = r(t); v_=xN^R  
} }#'I,?_k  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 ^jY/w>UdH  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 LelCjC{`1  
b~$B 0o)  
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 $r>$ u  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Qg9*mlm`  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 3%HF"$Gg  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ,zXP,(x  
最后的布局是: q-? k=RX`  
                Add PH!^ww6  
              /   \ 4sJM!9eb[  
            Divide   5 -o: if F|  
            /   \ 'OEh'\d+x  
          _1     3 iB-h3/  
似乎一切都解决了?不。 <;eXbO>Q  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 o}^/K m+t  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 @9$u!ny0  
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: %3SBs*?  
Lvco9 Ak  
template < typename Right > o4Ny9s  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const HgVPyo  
Right & rt) const 4DLp +6zP  
  { skSs|slp  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Dqxtc|vo  
} [v0[,K  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 C6<*'5T  
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。 ~%gO+qD  
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。 SK][UxoHm  
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。 Wb)>APL  
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。 /kZ{+4M  
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? +F>9hA  
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: 'J[ n}r  
rHSA5.[1P  
template < class Action > %1JN%  
class picker : public Action Wnf3[fV6P  
  { gC/~@Z8W]  
public : S2APqRg*  
picker( const Action & act) : Action(act) {} TK! D=M  
  // all the operator overloaded uGo tXb  
} ; C4,;l^?=%  
NI<;Lm  
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。 &<Iyb}tA?  
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: `qXCY^BH2  
8?yRa{'"  
template < typename Right > WSi`KNX  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const :NCY6? [Dz  
  { ?v5OUmFM  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); OCX>LK!K  
} J`I^F:y*  
\Ei(HmEU  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > bY@ S[  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ;~^9$Z@%Q  
BI|BfO%F$j  
template < typename T >   struct picker_maker j:Y1  
  { dGc<{sQzB  
typedef picker < constant_t < T >   > result; nuvRjd^N  
} ; j Z6]G{  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > +KcD Y1[  
  { {.HFB:<!}  
typedef picker < T > result; - WEEnwZ  
} ; Q`0 k=<  
__mnz``/Y  
下面总的结构就有了: .sqX>sU/]  
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。 &x mYpQ  
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。 s:p6oEQ=J  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 iHYvH   
至此链式操作完美实现。 K|a^<| S  
4tGP- L  
5eL_iNqJM  
七. 问题3 Qnr7Qnb  
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。 VX'cFqrK3  
NA/hs/ '  
template < typename T1, typename T2 > ;$FpxurX  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const hQFF%xl  
  { N!=$6`d  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ZC!GKW P2  
} <+r<3ZBA  
g~/@`Z2Y  
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: $D%[}[2  
,suC`)R  
template < typename T1, typename T2 > #P,C9OQD  
struct result_2 +`(,1L1  
  { l2.L h<G  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ;ND)h pD+  
} ; w(6(Fze  
O_~vl m<#  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? C)H1<Br7  
这个差事就留给了holder自己。 +\D?H.P  
    "Vw;y+F}  
WU:r:m+ >  
template < int Order > ;zpSyyp@  
class holder; 13f@Ox$  
template <> iC`mj  
class holder < 1 > J;R1OJs S  
  { jb'A Os  
public : RIg `F#, 3  
template < typename T > :}n\ r/i  
  struct result_1 $Y3mO ~  
  { #ouE, <  
  typedef T & result; Pkq?tm$#  
} ; ,x]xtg?  
template < typename T1, typename T2 > nyRQ/.3  
  struct result_2 2cu?2_,  
  { H}f} Y8J{  
  typedef T1 & result; kCVO!@yZz  
} ; N5%Cwl6i  
template < typename T > I<}<!.Bc!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ?E2$  
  { F?jFFw im  
  return (T & )r; h+"UK=  
} c&]nAn(  
template < typename T1, typename T2 > }z|@X KA#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 49Y_ze6L}  
  { [(d))(M$|  
  return (T1 & )r1; PSR21;  
} B{dR/q3;@  
} ; fEgwQ-]  
c:OFBVZ   
template <> cZFG~n/  
class holder < 2 > s<hl>vY_'  
  { qTV;L-  
public : ->q^$#e  
template < typename T > {g@?\  
  struct result_1 wusj;v4C4M  
  { QGkMT +A  
  typedef T & result; 65g"$:0  
} ; ='U>P( R-  
template < typename T1, typename T2 > na)-'  
  struct result_2 EsK.g/d  
  { tpQ?E<O  
  typedef T2 & result; 9`8D Ga  
} ; R32A2Ml  
template < typename T > y<0RgG1qp  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const NJqjW  
  { !\(j[d#  
  return (T & )r; %7vjYvo>  
} Jp#Onl+d6  
template < typename T1, typename T2 > @ 5tW*:s  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 'G>gNq  
  { Rg,]d u u?  
  return (T2 & )r2; s ~ Xa=_+D  
} ,!i!q[YkL9  
} ; R{R'byre  
U1,f$McZs  
("!P_Q#  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 .9'bi#:Cw  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: L';b908r2  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: {<J(*K*\Jo  
UU;U,q  
return l(i, j) = r(i, j); ab/^z0GT  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) QY}1i .f  
*41 2)zEy  
  return ( int & )i; 6&qT1nF1  
  return ( int & )j; Z+EN]02|  
最后执行i = j; .r4M]1Of  
可见,参数被正确的选择了。 5k]xi)%  
eX0ASI9  
1v2pPUH\  
z c4l{+3  
6%Ws>H4@|  
八. 中期总结 "%[aWb  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: N{<9N jmm  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 I4RUXi 5  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 |vVcO  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor |Js?@  
V#-\ 4`c  
>mXq= 9L4  
yG~7Xo5  
wLW[Vur[  
6:$+"@ps  
九. 简化 N |nZf5{  
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。 _ W +  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 4w<4\zT_U}  
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: J\fu6Ti  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 6M-Y`T`J  
  +-*/&|^等 M s5L7S  
2. 返回引用。 </@3}rfUPg  
  =,各种复合赋值等 WPXLN'w+  
3. 返回固定类型。 q?TI(J+/  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 4Y!_tZ>  
4. 原样返回。 @+EO3-X5  
  operator, "H"4]m1Wc  
5. 返回解引用的类型。 YgfQ{3^I  
  operator*(单目) iLR^V!  
6. 返回地址。 PEIf)**0N  
  operator&(单目) ,lUr[xzV  
7. 下表访问返回类型。 Z?AX  
  operator[] bzh`s<+  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 UP?]5x>  
  operator<<和operator>> Q/u1$&1  
Bq 9 Eu1  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 m:4Ec>?e  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: c*:H6(u  
?jy6%Y#,i  
template < typename Left > ek9Y9eJ"  
struct value_return uL1$yf'  
  { ![}q9aeT  
template < typename T > }_GI%+t  
  struct result_1 < X&{6xu  
  { s?-J`k~q  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 25m6/Y  
} ; ,{rm<M.)  
B$)&;Q  
template < typename T1, typename T2 > B!iz=+RNC1  
  struct result_2 ) HPe}(ypt  
  { Y-vLEIX=  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; R[Y{pT,AY  
} ; L-V+`![{  
} ; cq-UVk"Gl  
ujH ^ML  
,R8:Y*@P  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 10`]&v]T  
>|!s7.H/J/  
下面我们来剥离functor中的operator() .e|VW)  
首先operator里面的代码全是下面的形式: J3P )oM[  
G;k#06  
return l(t) op r(t) 6B .x=  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) [fl x/E  
return op l(t) ;wF 0s  
return op l(t1, t2) Q xg)Wb#  
return l(t) op ,]* MI"  
return l(t1, t2) op ~wl 4  
return l(t)[r(t)] b0n " J`  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] %M KZ':m  
I%qZMoS1h  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: Kp.d#W_TX  
单目: return f(l(t), r(t)); ^;[|,:8f7L  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); z3+7gp+I;  
双目: return f(l(t)); XzV:q!e-  
return f(l(t1, t2)); nJ{vO{N  
下面就是f的实现,以operator/为例 ehe;<A  
Q q7+_,w  
struct meta_divide y^xEZD1X6-  
  { <1xs ya[e  
template < typename T1, typename T2 > u hJnDo  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ;{%R'  
  { ^_C]?D?  
  return t1 / t2; IA&NMf;{  
} 0S}ogU[k  
} ; /rQ[Ik$|  
\ =(r6X  
这个工作可以让宏来做: zFpM\{`[g  
G:k]tZ*`  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ugT;NB  
template < typename T1, typename T2 > \ $ &III  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; {P[>B}'rW  
以后可以直接用 hI Q 2s  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) |2'u@<(Z/  
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 q` Z_Bw  
(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。。。) DE659=Tq  
34e> R?J  
E!_mXjlPc  
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 +T|M U  
ljJi|+^$  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > a"6AZT"8  
class unary_op : public Rettype r iuG,$EX  
  { Utv#E.VI  
    Left l; [>^xMF]$2  
public : %n7Y5|Uh  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ~,jBm^4  
sCi"qtHP  
template < typename T > y8k*{1MuO  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const rr;p;  
      { VGDds  
      return FuncType::execute(l(t)); R<-u`uX nP  
    } pA|Z%aL  
m.|__L  
    template < typename T1, typename T2 > md.#n  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `Fn6*_n  
      { ja1WI  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); HC[)):S*  
    } U.mVz,k3  
} ; CR KuN  
w!8xZu  
FK~FC:K  
同样还可以申明一个binary_op J#OiY  
JxlU=7cF  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 1>wQ&{  
class binary_op : public Rettype 6&Al9+$  
  { ^P| K2at  
    Left l; 6%nKrK  
Right r; 72;4  
public : YN<:k Wu  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Q;EQ8pL?"  
a9<&|L <  
template < typename T > AR}q<k6E  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {y0`p1  
      { n:i?4'-}  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); h_{//W[  
    } xdqiogue  
n@"h^-  
    template < typename T1, typename T2 > ?~g X7{>  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const COC6H'F  
      { (w+dB8 )X  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ~ R:=zGDV  
    } qDzd_E@aR  
} ; UCv9G/$  
)C0dN>Gb  
bF#1'W&  
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 &-s/F`  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 X?Yp=%%  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 1`;,_>8  
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。 9~FB^3Nz_  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! [p7cgHSMt  
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。。。 }RT#V8oc  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 '=^$ ;3Z  
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) l'#P:eW  
下面是修改过的unary_op {8YNmxF#  
<l,Kg 'v  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 2G4OK7x  
class unary_op <+%#xi/_  
  { k- ?:0  
Left l; 'Itsu~fza  
  6,D)o/_  
public : `!t+sX- n  
=@UgCu>=  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} N8s2v W  
Oy,`tG0  
template < typename T > JkiMrpkuk  
  struct result_1 MK*WStY  
  { ^71!.b%  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; /1Q i9uit  
} ; 4kZ9]5#.  
P%-@AmO^_  
template < typename T1, typename T2 > )w.\xA~|  
  struct result_2 k~<b~VcU  
  { /M.@dW7 w  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; p%_m!   
} ; Ul41R Ny)  
,2I8,MOg  
template < typename T1, typename T2 > $Bd13%>)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?uq7K"B  
  { Wg3\hv29  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ~S='~ g)  
} jZ;dY~fE  
jw^Pt~@  
template < typename T > -wqnmK+G  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const t mCm54  
  { 0."TSe83\  
  return OpClass::execute(lt(t)); -X)KY_Xn@/  
} ~PoBvHi  
[J6*Q9B<V&  
} ; >*5+{~k~4  
RH+'"f  
b.<>CG'  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ns{BU->f  
好啦,现在才真正完美了。 ;T6x$e  
现在在picker里面就可以这么添加了: .Y?/J,Ch  
oZY2K3J)  
template < typename Right > 0^27grU>   
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Ot]Y/;K  
  { RnA>oKc  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); j\ dY  
} ,s?7EHtC  
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。 LHt{y3l]  
41d,<E  
c]y"5;V8  
{u1Rc/Lw  
6__#n`  
十. bind T2nbU6H  
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。 7H1 ii   
先来分析一下一段例子 5g{L -8XwI  
`3v! i   
6+:Tv2  
int foo( int x, int y) { return x - y;} RawK9K_1  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 1>doa1  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 x}w"2[fL  
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。 w_gPX0N}3n  
我们来写个简单的。 !_EaF`oh(  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Mbt}G|;8H7  
对于函数对象类的版本: I1H} 5 bf3  
>UP{= `  
template < typename Func > ed,w-;(n~  
struct functor_trait >@2l/x8;  
  { Dn 6k,nVh  
typedef typename Func::result_type result_type; `o9vE0^T<  
} ; L=. 4x=%%  
对于无参数函数的版本: ?D].Za^km  
j4au Zl]NF  
template < typename Ret > @aG1PG{  
struct functor_trait < Ret ( * )() > g[rxK n\Z  
  { 'wo[iNy[  
typedef Ret result_type; b9ON[qOMN  
} ; kp4*|$]  
对于单参数函数的版本: Jl"),;Od  
blwdcdh  
template < typename Ret, typename V1 > o8:K6y  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > c !$ 8>  
  { =sqh PS<>  
typedef Ret result_type; iK*2 Z$`lw  
} ; v;E7UL .w  
对于双参数函数的版本: )C @W_cfMN  
}),tk?\  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > G;n'c7BV  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > <&7KcvBn"4  
  { T K)Kq  
typedef Ret result_type; iY=M67V  
} ; lWv3c!E`  
等等。。。 >H@ zP8  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 'L*nC T;  
O IF0X!  
template < typename Func > &&0,;r, -)  
struct func_return |(gq:O  
  { Lx-ofN\  
template < typename T > Lp; {&=PIo  
  struct result_1 c2}?[\U]  
  { E^.y$d~dS  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; G`9\v=0  
} ; uzO%+B!  
f\Bd lOJ>  
template < typename T1, typename T2 > U9D4bn D  
  struct result_2 `U4R% qhWA  
  { Bi"7FF(z  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; tylMJ$ 9*.  
} ; x%ZgLvdp,  
} ; f-9& n4=H  
yZ[H&>  
[)}F4Jsz%  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 `;7^@k  
u,:GJU  
template < typename Func, typename aPicker > (C#9/WO?  
class binder_1 {:&t;5qz^  
  { ~jab/cR  
Func fn; SxMrX C*  
aPicker pk; N[ %^0T$  
public : pYo]lO  
$_-f}E  
template < typename T > G9s: Wp  
  struct result_1 +OFq=M  
  { UV%A l)3  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ^CUeq"GYoZ  
} ; N|c;Qzl  
O:fv1  
template < typename T1, typename T2 > >9{Gdq[gyr  
  struct result_2 1FU(j*~:  
  { }2Y:#{m  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; &pS <4  
} ; uBLI!N-G  
nB?$W4  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 7:U^Ki  
G#ov2  
template < typename T > 8kQ >M  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $m`?x5rL8  
  { O/^7TBTn<r  
  return fn(pk(t)); 75~>[JM  
} ffK A  
template < typename T1, typename T2 > *<n]"-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5V&3m@d0aq  
  { *TY?*H  
  return fn(pk(t1, t2)); ANEW^\  
} =Mb!&qq  
} ; <6`_Xr7)  
?yfk d:WD  
gF;i3OJg  
一目了然不是么? n7`R+4/s  
最后实现bind !es?GJq`  
M]YK]VyG  
5" <7  
template < typename Func, typename aPicker > u1F@VV{  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Jg=[!j0(  
  { q"OvuHBSOn  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); [psW+3{bG  
} 59:Xu%Hp  
c%_I|h<?iT  
2个以上参数的bind可以同理实现。 (]0JI1 d  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 8^CdE*a  
8KRm>-H)  
十一. phoenix {)]5o| Hx  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: GGcN aW'  
8%]o6'd4  
for_each(v.begin(), v.end(), h.@5vhD  
( Q?KWiFA}'  
do_ FU9q|!2Y  
[ p9k' .H^:_  
  cout << _1 <<   " , " >%k:+ +b{  
] _|`~CLE[  
.while_( -- _1), ,)3%@MwO  
cout << var( " \n " ) [k-Q89  
) %EA|2O.D  
); wP.b2X_V  
A L|F Bd  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ?4Z`^uy  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor J ylav:  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 T)J=lw  
那么我们就照着这个思路来实现吧: !L4Vz7 C  
| T<t19  
XnmQp)nyV  
template < typename Cond, typename Actor > m[6?v;w  
class do_while S%zn {1F  
  { 3B#qQ#  
Cond cd; Q[EpE,  
Actor act; c8!q_H~  
public : T:&  
template < typename T > {/SUfXq  
  struct result_1 o.IJ4'}aN  
  { e E:J  
  typedef int result_type; WPT0=Hqp7  
} ; 'E FP/(2J  
. _j9^Ll  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} k@MAi*  
KECo7i=e  
template < typename T > +~b@W{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const M:6Yy@#T.  
  { tQ=P.14>:  
  do c \cPmj@  
    { o NX-vN-  
  act(t); W8{g<. /  
  } k I  
  while (cd(t)); yClX!OL  
  return   0 ; yf7p,_E/  
} ZoJ_I >uv  
} ; 5Fa.X|R~  
F(+,M~  
E Dh$UB)  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). c'#w 8 V  
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。 }ZaZPB/_}P  
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。 /BEE.`6yI5  
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。 -JgN$Sf  
下面就是产生这个functor的类: A=8%2U wI  
4mYJi#e6x  
?wM{NVt#-  
template < typename Actor > Msj(>U&}+  
class do_while_actor ejs_ ?  
  { %l{0z<  
Actor act; =^a Ngq  
public : (lPiv+'n  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} klpYtQ  
j{QzD^t  
template < typename Cond > miWog8j  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; {v CB$@/o  
} ; ;1x(~pD*o  
=+>cTV  
Cn6<I{`\  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 R^u 1(SF  
最后,是那个do_ O7DaVlln  
n{'LF #4l  
vH14%&OcN  
class do_while_invoker );*:Uz sC_  
  { :Y4 m3|  
public : 05 56#U&>  
template < typename Actor > R*PR21g  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const  mE1m  
  { oUSv)G.zb  
  return do_while_actor < Actor > (act); )?d(7d-l  
} Qdt4h$~V"  
} do_; 3+:F2sjt  
s>pM+PoGYd  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ^HiI   
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 hB[VU ";  
最后来说说怎么处理break和continue pAdx 6  
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。 Twq/Y07M  
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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