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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda >Oi2gPA  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 =N*%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, `Dz]z_  
mHI4wS>()+  
D?\"  
@\6nXf  
  class filler %7C%`)T]  
  { nv_m!JG7  
public : s`Be#v  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} vh. Wm?qQ  
} ; *,pZ fc  
6cQeL$,SQ  
+;:aG6q+  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: G%j/eTTf  
5Aa31"43n  
 VNr  
*@ <8&M9x  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); MfNpQ:]c\  
Jv 6nlK`  
4+/fP  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 x^M5D+o  
')P2O\YS  
j'#jnP*P  
0uVk$\:i  
二. 战前分析 r3[t<xlFf  
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。 r}_Lb.1]  
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 ) 8x:x7?  
.y %pGi  
y(/jTS/ hd  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Xc8= 2n  
  /* --------------------------------------------- */ kwDh|K  
vector < int *> vp( 10 ); ^ Hz  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); h \D_  
/* --------------------------------------------- */ y"|K |QT  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); t`<}UWAH+  
/* --------------------------------------------- */ uKR\Xo}  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); so?pA@O  
  /* --------------------------------------------- */ cotxo?)Zv  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); =9;[C:p0-  
/* --------------------------------------------- */ XI@6a9Uk  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ` x%U  
P S_3Oq)  
gtaV6sD  
Qm35{^p+  
看了之后,我们可以思考一些问题: 097Fvt=#  
1._1, _2是什么? #L@} .Giz  
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。 pW*{Mx  
2._1 = 1是在做什么? 1AV1d%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。 g{g`YvLu^  
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。 gZ`32fB%  
RsqRR`|X?  
!q~X*ZKse  
三. 动工 BB2_J=wA  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: * 1 |YLy  
>zPO>.?h7T  
K;<NBnH  
>u9id>+  
template < typename T > LPq*ZZK  
class assignment ?r -\%_J_(  
  { a' IX yj  
T value; ou<S)_|Iu  
public : )CC?vV  
assignment( const T & v) : value(v) {} 5`4}A%@&  
template < typename T2 > !p]T6_t]Q  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } %|:;Ti  
} ; V]l&{hl,  
Gt^|+[gD  
bDciZ7[b  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 m!HC-[<  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ;,v!7   
8 *4@-3Sx  
_-4n ~(  
A|p@\3 P*A  
  class holder ?o2;SY(-  
  { uI%N?  
public : +Od1)_'\D3  
template < typename T > *A~($ZtL  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ;jRL3gAe)  
  { b\SXZN)Be  
  return assignment < T > (t); EpRXjz  
} TqENaC#&  
} ; 33=Mm/<m$P  
~mN g[]  
bWGyLo,  
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: :wQC_;  
o\_ Td  
  static holder _1; P_,v5Qx"-  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ??|d=4g\  
> ]>0KQfO  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); J}x>~?W  
而不用手动写一个函数对象。 4^ c!_K&&  
9 b?i G  
[Xxw]C6\>(  
I["F+kt^^  
四. 问题分析 e(?:g@]-r  
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。 5Z* b(R  
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。 |$YyjYK  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 BhqhyX\D&y  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 \w{@u)h  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 xL9:4'I  
,]0S4h67  
五. 问题1:一致性 17e=GL  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| l_^T&xq8  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Oamv9RyDvC  
4 hL`=[AB  
struct holder zt7_r`#z  
  { hNH.G(l0  
  // x7vq?fP0n  
  template < typename T > XxmJP5  
T &   operator ()( const T & r) const /yLzDCKn  
  { aXRv}WO$>k  
  return (T & )r; _aVJ$N.  
} /)sDnJ1r  
} ; /0Z|+L9Jo  
zl0;84:H  
这样的话assignment也必须相应改动: t[%x}0FP-F  
zx ct(  
template < typename Left, typename Right > q]F4Lq(  
class assignment VT'0DQ!NIq  
  { o^6jyb!j  
Left l; 4uFIpS|rq  
Right r; 1v;'d1Hg;  
public : $8jaapNm@  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} V]r hr  
template < typename T2 > r %+Bc Y  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } +#0~:&!9  
} ; u@AI&[Z  
pI  &o?n  
同时,holder的operator=也需要改动: Bk&-1>cY  
J cP~-cp  
template < typename T > 7 rH'1U  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const [:Be[pLC  
  { %_>Tcm=  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 1#/6r :  
} Ynvj;  
| @uq()  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 DYc.to-  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 9~=gwP  
4S'[\ZJO  
return l(rhs) = r; =.DTR5(_h  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 l+t #"3  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ;?0_Q3IML  
UMT\Q6p  
template < typename Tp > k}X[u8A  
class constant_t U9x4j_.q  
  { PXa5g5 !  
  const Tp t; o1e4.-xI  
public : 3 sl=>;-  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} >J.Qm0TY(  
template < typename T > <F ew<r2  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const -<|Y1PQ  
  { {z=j_;<]  
  return t; YbzM6u2  
} IeZ&7u  
} ; zkd3Z$Ce  
C9o$9 l+B  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 j]>=1Rd0b(  
下面就可以修改holder的operator=了 Ky *DfQA  
4ffU;6~l'  
template < typename T > {wcO[bN  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const juH wHt  
  { K|US~Hgv  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); #hpIyy%n  
} d`85P+Qen|  
|P>|D+I0  
同时也要修改assignment的operator() XjxPIdX_H  
^/k ,  
template < typename T2 > z9 O~W5-U  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ,6DD=w0r  
现在代码看起来就很一致了。 }~rcrm.   
 QGXQ{  
六. 问题2:链式操作 B "*`R!y  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 `v~!H\q  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 0D<TF>M;pn  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 cI3y  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 7^Na9]PY  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ~> PgJ ^G  
NIaF5z  
template < typename T > pL! a  
struct result_1 IJ0#iA. T  
  { 7RD$=?oO'  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; RE 9nU%!  
} ; MA$Xv`6I\  
Gbn4 *<N  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: l~rb]6E  
oKRFd_r+  
template < typename T > alc]  
struct   ref +ZclGchw  
  { "?P[9x}  
typedef T & reference; L@nebT;\'  
} ; F;pQ\Y  
template < typename T > BB63x Ex  
struct   ref < T &> Z2#`}GI_m  
  { #sZIDn J#  
typedef T & reference; 1+a@k  
} ; .1LPlZ  
7-X/>v  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: {\EOo-&A  
Ssf+b!e]  
template < typename T > MQJ%He"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 3"Yif  
  { 9KyZEH;pY  
  return l(t) = r(t); BRa{\R^I  
} 9_UN.]  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 +bUW!$G  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ljVIE/iq  
=e{.yggE  
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 r1;e 0\?`  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: E?cZ bn*>`  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 lVoik *,B  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 (UGol[f<  
最后的布局是: 'B`#:tX^N  
                Add c" +zgP  
              /   \ #]y5z i  
            Divide   5 O#:&*Mv  
            /   \ ;%Q&hwj  
          _1     3 ' S,2  
似乎一切都解决了?不。  &{ZSE^  
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。 #uKWuGz]  
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。 H2U:@.o2&  
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: 3$_*N(e  
7}%H2$Do  
template < typename Right > ybE[B}pOeZ  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const bAiJn<  
Right & rt) const 8+>\3j  
  { Bc<n2 C0  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); TF\sP8>V  
} 4mJFvDZV`  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 |1Hc&  
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。 0% +'  
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。 8_a3'o%5  
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。 `%=<R-/#7S  
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。 \ I:.<2i  
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? aMJ;bQD  
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: W#{la`#Bu  
Rh<N);Sl7  
template < class Action > +c) TDH  
class picker : public Action #9:2s$O[x  
  { Kt6>L5:94  
public : c`jDW S  
picker( const Action & act) : Action(act) {} % O%xpSYr  
  // all the operator overloaded YB5dnS"n  
} ; /2XW  
.6m_>Y6  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 f{ ^:3"i  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: [zh"x#AyI  
 %w5[*V  
template < typename Right > J +q|$K6  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Qqq <e  
  { lhO2'#]i  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Pl78fs"L@  
} LT_iS^&1  
*_"u)<J  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > vv+J0f^  
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。 ,{KCY[}|  
d!V$Y}n  
template < typename T >   struct picker_maker sV2iITF p  
  {  ;:OsSq&  
typedef picker < constant_t < T >   > result; FN?3XNp.  
} ; `R+,1"5=  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > [@G`Afaf  
  { " U8S81'  
typedef picker < T > result; EB,4PEe:  
} ; J@]k%h  
w4%AJmt  
下面总的结构就有了: B4Lx{u no  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ,S!w'0k|n  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 mQr0sI,o]  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 8\# ^k#X  
至此链式操作完美实现。 #SnvV  
Uf$i3  
Hg+ F^2<y  
七. 问题3 :E'P7A  
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。 O+"ac /r  
62\&RRB i  
template < typename T1, typename T2 > XYfv(y  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const KDTDJ8  
  { q3S+Y9L  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ST;t, D:  
} .:9s}%Z r  
o~1 Kp!U  
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: F,T~\gO5,  
1*UN sEr  
template < typename T1, typename T2 > [BDGR B7d"  
struct result_2 M_|> kp  
  { !w2gGy:I>  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; f/y`  
} ; Yc;ec9~  
n7l%gA*  
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? RiR:69xwR*  
这个差事就留给了holder自己。 *e/K:k  
    T3pdx~66  
|B^G:7c  
template < int Order > AGq>=avv  
class holder; 9 wh2f7k  
template <> ]'h; {;ug  
class holder < 1 > XG 0v  
  { RU&_j* U  
public : _Qd,VE 8u  
template < typename T > FxRXPt FK  
  struct result_1 r;gP}H ?  
  { y%cO#P@  
  typedef T & result; 2UadV_s+s  
} ; _MfD   
template < typename T1, typename T2 > .C bGDZ  
  struct result_2 1-VT}J(  
  { NlF}{   
  typedef T1 & result; 'q{733o  
} ; Vrp[r *V@E  
template < typename T > yL1CZ_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 2]WE({P  
  { mT.e>/pa  
  return (T & )r; aGoE,5  
} 7r 0,> 3"  
template < typename T1, typename T2 > ;3m!:l  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const i8PuC^]  
  { N1x@-/xa|  
  return (T1 & )r1; ^b-18 ~s  
} m,_d^  
} ; %XTA;lrz  
<@uOCRb V  
template <> la^ DjHA$  
class holder < 2 > Wa'sZ#  
  { Q-eCHr)  
public : g,kzQ}_  
template < typename T > cAuY4RV  
  struct result_1 K@:m/Z}|4  
  { !GK$[9  
  typedef T & result; ${hz e<g  
} ; p{Sh F.  
template < typename T1, typename T2 > ?mYYt]R  
  struct result_2 QIU,!w-3X  
  { BNucc']  
  typedef T2 & result; %NARyz  
} ; Qt+:4{He  
template < typename T > b,^*mx=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ;<wS+4,  
  { mpay^.(%  
  return (T & )r; -J0WUN$2*  
} #exss=as/  
template < typename T1, typename T2 > d- E4~)Qy  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 9NpD!A&64<  
  { F%/ h*  
  return (T2 & )r2; m7qqY  
} }5 9U}@xC  
} ; yL1bS|@  
Bl;KOR  
C+V* Fh3  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 bGXR7u&K  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: rOfK~g,X  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: adO&_NR  
'mMjjG9  
return l(i, j) = r(i, j); }_OM$nzj  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) fI|[Z+"  
f4('gl9  
  return ( int & )i; 5g ;ac~g  
  return ( int & )j; d/,E2i{I7  
最后执行i = j; \5><3*\  
可见,参数被正确的选择了。 8v92N g7  
&tI#T)SSs  
k|E]YvnfG  
0ZI(/r  
!~iGu\y  
八. 中期总结 vS?odqi#n  
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: xytr2V ]aV  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ;N=G=X|}  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Ug"rJMZG  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ! . HnGb+  
g!J0L7 i|  
/Z%>ArAx  
I!: z,t<  
NCS!:d:Ry  
y2yKm1<Ru<  
九. 简化 "^CXY3v  
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。 \gO,hST   
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 b"j|Bb  
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: {rH9grb  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 GG6% bF  
  +-*/&|^等 edC 4BHE  
2. 返回引用。 kODK@w V-  
  =,各种复合赋值等 +8P,s[0<R_  
3. 返回固定类型。 w YNloU  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 5,KWprb  
4. 原样返回。 cPF<D$B  
  operator, ":W%,`@$  
5. 返回解引用的类型。 GH4iuPh]  
  operator*(单目) L/r@ S'  
6. 返回地址。 IMLsQit*  
  operator&(单目) lC?Icn|o  
7. 下表访问返回类型。 zY9 H%  
  operator[] ]]iPEm"@  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 WQePSU  
  operator<<和operator>> t}p@:'  
HK=[U9 o?  
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。 Zm TDQ`Ix  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ^y_fRP~  
`sHuM*  
template < typename Left > +V(5w`qx  
struct value_return JhK/']R  
  { U9d:@9Y  
template < typename T > }ZOFYu0f  
  struct result_1 @ GDX7TPV  
  { QB{rVI>mI!  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; }xb=<  
} ; OEgI_= B  
le>Wm&E  
template < typename T1, typename T2 > m~l F`?  
  struct result_2 qoU3"8  
  { df*w>xS  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; RuRt0Sd3  
} ; f"5g>[ 1  
} ; +Ezgn/bS&  
5F $V`kYT  
=P77"Dd  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait TYgQJW?  
|$lwkC)O  
下面我们来剥离functor中的operator() o>D  
首先operator里面的代码全是下面的形式: r64u31.)  
E@)\Lc~  
return l(t) op r(t) j -O2aL  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) gPC@Yy  
return op l(t) W0`Gc {  
return op l(t1, t2) H:{7X1bV  
return l(t) op >H|` y@]  
return l(t1, t2) op e(B9liXM  
return l(t)[r(t)] ug&[ IL~lc  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] CC >=UF  
s4= "kT]  
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: \k8rxW  
单目: return f(l(t), r(t)); keAcKhj  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); }E^S]hdvz  
双目: return f(l(t)); X=X\F@V:u  
return f(l(t1, t2)); $ItF])Bj5N  
下面就是f的实现,以operator/为例 ZXb0Y2AVx  
wdE?SDs  
struct meta_divide %'Xk)-+y  
  { &~DTZg Y  
template < typename T1, typename T2 > k!XhFWb  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) [THG4582oB  
  { B7*}c]^6/  
  return t1 / t2; Z0,~V  
} d.<~&.-$  
} ; k)(Biz398E  
UH`hOJ?  
这个工作可以让宏来做: ?:rx1}:F  
h rN%  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ o@E/r.uK  
template < typename T1, typename T2 > \ ?>uew^$d[w  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; SpTdj^]4>  
以后可以直接用 p#d+>7  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) xBnbF[  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 Zf*r2t1&P  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) b B  
%,*$D} H  
ffDc 6*.Q  
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 mXWTm%'[  
I=DLPgzO9  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > |PVt}*0"  
class unary_op : public Rettype ztM<J+  
  { l0]d  
    Left l; ;."<m   
public : WT3gNNx|  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} $\Lyi#<  
oUDVy_k  
template < typename T > |VH!)vD  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !|wzf+V  
      { B33$ u3d  
      return FuncType::execute(l(t)); *tQk;'/A]  
    } !%L,* '  
&Y>zT9]$K  
    template < typename T1, typename T2 > /ci]}`'ws  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,%"xH4d  
      { h+UnZfm  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ,8Iv9M}2  
    } m 40m<@  
} ; 6)RbPPeE  
;1AG3P'  
EYS>0Y  
同样还可以申明一个binary_op ]L_w$ev'  
pR o s{Uq"  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > `|e!Kq?#Q  
class binary_op : public Rettype IfdI|ya  
  { H. ,;-  
    Left l; h=VqxGC&  
Right r; dXvt6kF  
public : 4)-)#`K  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} yOXO)u1n  
Q'NmSX)0  
template < typename T > 9>*c_  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const czWw~'."  
      { l)8&Ip  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); < +`(\  
    } ,i}|5ozj4  
\|= mD}N  
    template < typename T1, typename T2 > n$+M%}/f  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Jn}n*t3  
      { }U 5Y=RYo  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 5a`%)K  
    } |WQ9a' '  
} ; O_,O,1  
&]p}+{ (>  
{+T/GBF-K=  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 {a q9i  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 :> -1'HC  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 1TJ0D_,  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 s&PM,BFf  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! |w&~g9   
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 uGtV}-t:  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 H?rg5TI0  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) L&2u[ml  
下面是修改过的unary_op BNm4k7 ]M  
7ET jn)%bs  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > GuQRn  
class unary_op %uDG75KP{  
  { Gm8E<iTP  
Left l; pK_?}~  
  TRvZ  
public : cgZaPw2 bw  
D@54QJ<  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} J\co1kO9/  
iw]k5<qKj  
template < typename T > f[~1<;|-  
  struct result_1 -E>)j\{PX7  
  { [[L-j q.'  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; I*)VZW  
} ; >9K//co"of  
#;r]/)>  
template < typename T1, typename T2 > 0&w0a P`Y  
  struct result_2 }p3b#fAr  
  { j BS4vvX?  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; .(Y6$[#@  
} ; XX;6 P  
Opg#*w%-  
template < typename T1, typename T2 > [ = M%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |7F*MP  
  { K'b*A$5o  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); = 1|"-  
} [Eq<":)  
d "<F!?8  
template < typename T > [s6C ZcL  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7!4V >O8@  
  { 2: ^njqX  
  return OpClass::execute(lt(t)); ? Nj)6_&  
} ! p.^ITM3S  
L:f)i,S"5q  
} ; mV\$q@sII  
pA4 ,@O  
Q+[ .Y&  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug &y. dmW  
好啦,现在才真正完美了。 a-0cN 9  
现在在picker里面就可以这么添加了: %vqT#+x  
[1Dm<G u@  
template < typename Right > __N.#c/l{  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const _ n O.-  
  { oN,s.Of  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); !C&%T]  
} Z5)eREi=  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 R 1zC.m  
7>.OVh<  
F'W> 8  
Hcv u7uD  
4br6$  
十. bind kn  Hv?#  
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。 [#b2%G1  
先来分析一下一段例子 v<h;Di@  
 W'/>et  
L]bVN)JU  
int foo( int x, int y) { return x - y;} <0j{ $.  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Ol+Kp!ocY  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 pM$ @m]  
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" !n1P  
我们来写个简单的。 x mo&![P  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ZwJciT!_~  
对于函数对象类的版本: sBW3{uK  
gY5l.&  
template < typename Func > o0Gx%99'  
struct functor_trait ;sQbn|=e"  
  { @EZ>f5IO+  
typedef typename Func::result_type result_type; ([pSVOnIz  
} ; oXal  
对于无参数函数的版本: rxE&fjW  
\+B?}P8N*l  
template < typename Ret > JZx%J)  
struct functor_trait < Ret ( * )() > [X"k> Sq  
  { 7'j9rmTXs  
typedef Ret result_type; `BT^a =5  
} ;  )U98  
对于单参数函数的版本: )/Y~6A9>  
X>3^a'2,E  
template < typename Ret, typename V1 > Q1V2pP+=@  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > /~hbOs/ L  
  { 2VYvO=KA  
typedef Ret result_type; UKs$W`  
} ; gGbI3^ r#  
对于双参数函数的版本: PrnrXl S  
n`<S&KP|  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > eV;me>,  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > G11cNr>*  
  { 2ksA.,UB^9  
typedef Ret result_type; )Vk:YL++  
} ; JMsHK,(  
等等。。。 %zljH"F  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy n7iE8SK|k  
U$J5r+>  
template < typename Func > I:&# U$  
struct func_return $c =&0yt5  
  { ,)$Wm-  
template < typename T > S aNN;X0  
  struct result_1 CA^.?&CH^O  
  { Je~p%m#e;K  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ] 09yy  
} ; DTy/jaK  
M&e8zS  
template < typename T1, typename T2 > EAyukM2  
  struct result_2 q$>_WF#||  
  { Wo3'd|Y~i  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; n~%}Z[5D  
} ; <%?uYCD  
} ; Bbs 0v6&,  
[4gjC  
r$DZkMue  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 BE4\U_]a3  
NbDda/7ki  
template < typename Func, typename aPicker > EXHR(t}e  
class binder_1 C'<'7g4  
  { _3&/(B%H  
Func fn; t aV|YP$  
aPicker pk; `.8-cz  
public : t|=n1\=?  
2Iz fP;V?  
template < typename T > $jcz?vH  
  struct result_1 k~|ZO/X@l%  
  { cG(0q[  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; |_I[1%&`N  
} ; G5u meqYC  
n)CH^WHL&  
template < typename T1, typename T2 > 88YC0!Ni  
  struct result_2 _LsYMUe  
  { L9J;8+ge  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; gvr]]}h:O  
} ; .+uVgSN  
j4vB`Gr]  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} S)Mby  
]ut?&&*  
template < typename T > @Yarz1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const lb95!.av+I  
  { )<Ob  
  return fn(pk(t)); P2QRvn6v  
} ir+8:./6  
template < typename T1, typename T2 > Xv&%2-V;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |rFJ*.nD  
  { At|h t  
  return fn(pk(t1, t2)); % &2B  
} v?{vg?vI  
} ; 2;}xN!8  
&m4f1ZO*  
l]>!`'sJL  
一目了然不是么? |is 9  
最后实现bind Crg#6k1~EN  
~=Fk/  
QU%N*bFW%P  
template < typename Func, typename aPicker > Ks51:M  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 'Ye]eL,I\  
  { 3l+|&q[v  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); K)N)IZ1q  
} vhX-Qkt}  
1"d\ mE  
2个以上参数的bind可以同理实现。 C?(y2p`d\  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 J]\s*,C&  
E s:5yX!  
十一. phoenix wH!}qz /  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: NC;T( @  
4a1BGNI%SW  
for_each(v.begin(), v.end(), JkJhfFV  
( ^X$ I=ro  
do_ T 77)Np  
[ [e1\A&T  
  cout << _1 <<   " , " #yX^?+Rc  
] do*Wx2:R  
.while_( -- _1), y]MWd#U  
cout << var( " \n " ) [ns&Y0Y`t  
) ^Jn|*?+l  
); <G&WYk%u*  
~V!EtZG$  
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: v(a9#bMZU  
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 PQQgDtiH  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ?'T"?b<  
那么我们就照着这个思路来实现吧: HoMQt3C  
VBhE{4J  
?3n=m%W,J*  
template < typename Cond, typename Actor > qPp]K?.  
class do_while 2,+@# q  
  { rdFs?hO  
Cond cd; Hc>([?P%t  
Actor act; 8R&z3k;!t  
public : XpOCQyFnM  
template < typename T > ~;TV74~rr  
  struct result_1 )!BB/'DRQ  
  { KqFmFcf|  
  typedef int result_type; _AVy:~/  
} ; +V6j`  
rknzo]N,  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Qz'O{f  
J&(  
template < typename T > p$B)^S%0i  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7jhl0  
  { l DgzM3  
  do h)"'YzCt  
    { FyQOa)5  
  act(t); ZV0) ."^Z  
  } #cR57=M}  
  while (cd(t)); pVdhj^n  
  return   0 ; kWI]fZ_n  
} Qh/lT$g  
} ; TeOFAIU  
?exALv'B  
cPx66Dh&  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). K,Lr +  
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。 oC5gME"2  
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。 N45 s'rF  
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。 F>p%2II/  
下面就是产生这个functor的类: hU |LFjc  
}o~Tw?z-|  
)kFme=;  
template < typename Actor > ))c*_n  
class do_while_actor :Xb*m85y  
  { :/ ~):tM  
Actor act; v\J!yz  
public : 9c#L{in  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} D-;J;m \  
AviT+^7E  
template < typename Cond > Kv(Y }  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 3xc:Y> *`  
} ; 0^-z?Kb<}  
VG? yL2y  
A)=X?x  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 @oUf}rMiDa  
最后,是那个do_ Lx9hq7<  
,oy4V^B&  
*9\oD~2Y  
class do_while_invoker #1gTpb+t  
  { 9 ?EY.}~  
public : PGC07U:B  
template < typename Actor > c }g$1of87  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const {6REfY c  
  { Rt*-#`I $  
  return do_while_actor < Actor > (act); :/n ?4K^  
} 0tn7Rkiw  
} do_; A0'tCq]?0  
Lqy|DJ%  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? gEX:S(1 QP  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 qdg= Imx  
最后来说说怎么处理break和continue bvt-leA=  
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。 r>n8`W  
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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