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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda \cuS>G  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 wW`}VKu  
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, Jx|I6 y  
HIf{Z* mb  
#^rU x.  
RT*5d;l0  
  class filler nr2r8u9r  
  { Llz[ '"m  
public : HDIk9WC^  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} UUtbD&\  
} ; Cg!^S(U4  
or_+2aG  
c3xl9S,5  
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: H+Z SPHs  
=_pwA:z"A  
r;qzo .  
p!W[X%`)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); z?ucIsbR  
y' xF0  
8SmjZpQ?  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 UG[e//m  
j"7 JLe*  
\4bWWy  
;Zut@z4\  
二. 战前分析 JlZ0n;  
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。 Y2T$BJJ  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 kA#vByf`v  
?m"|QS!!K  
LSd*| 3E}n  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); rPiNv 30L  
  /* --------------------------------------------- */ \7Cg,Xn  
vector < int *> vp( 10 ); `l]j#qshTm  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ]=&L_(34  
/* --------------------------------------------- */ z,f=}t[.Y  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); s& yk  
/* --------------------------------------------- */ =mt?C n}  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Utt>H@t[  
  /* --------------------------------------------- */ E{Vo'!LY  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); (#Mp 5C'X  
/* --------------------------------------------- */ ;b%{ilx:  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); A7-r <s  
K|^wc$  
xtfRrX^  
D`o<,Y  
看了之后,我们可以思考一些问题: 3y`F<&sA  
1._1, _2是什么? .BZVX=x  
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。 FGanxv@15  
2._1 = 1是在做什么? =Hu0v}i/  
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。 TI9X.E?  
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。 #hxyOq,  
& 0v.E"0<  
 46,j9x  
三. 动工 $k 2)8#\  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: w:ULi3  
1B:aC|B  
s ic$uT  
N:BL=} V  
template < typename T > KSqTY>%fnv  
class assignment | {P|.  
  { 2WCLS{@'  
T value; e%6{ME 3  
public : ?y7w}W  
assignment( const T & v) : value(v) {} 3<(q }  
template < typename T2 > e<\<,)9@/  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } RA1yr+)  
} ; tIZ~^*'  
eti `O  
'jaoO9KY K  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 1~5trsB+5  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ?&c:q3_-Z  
1;r69e  
fEnQE EU~P  
Tj/GClD:%  
  class holder ;!u;!F!i  
  { G*n2Ii  
public : j$@tK0P  
template < typename T > `rFAZcEj%  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const hU {-a`  
  { yfe'>]7  
  return assignment < T > (t); \C|cp|A*&  
} lpC @I^:  
} ; +1`t}hO  
9`Q@'( m  
Wk7WK` >i  
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: #G;X' BN  
t9 F=^)s  
  static holder _1; BGWAh2w6  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 n9UKcN-  
< K %j  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); v 1.*IV5Y  
而不用手动写一个函数对象。 rU\[SrIhz  
<@#PF$!  
2C "=!'  
b-<HXn_Fd  
四. 问题分析 W{Q)-y  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 }DIF%}UK\  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 =_d%=m  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ClUSrSp  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 >mm' -P  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 hx!7w}[A  
 tFh|V pB  
五. 问题1:一致性 I$jvXl=$  
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?| Qi=*1QAkr  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 i$Z#9M9  
W |UtY`1  
struct holder D<):ZfUbI  
  { hC<14  
  // H{zPft  
  template < typename T > :7b-$fm  
T &   operator ()( const T & r) const ^%[F8\}XPJ  
  { <Oz66bTze  
  return (T & )r; ')TPF{\#  
} GESXc $E8  
} ; 284zmZZ  
96ZdM=  
这样的话assignment也必须相应改动: <y=ovkM3  
PZ OKrW  
template < typename Left, typename Right > a(x?fa[D  
class assignment "4 k-dj  
  { ?]!vRmZ;  
Left l; > <Z'D  
Right r; %xlpB75N4N  
public : .9M.|  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} U[8{_h<#  
template < typename T2 > fE25(wCz7  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Yp5L+~J[  
} ; =3'(A14C=  
6?gi_3g  
同时,holder的operator=也需要改动: uP|FJLY  
z hsx &  
template < typename T > `deY i2z  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const R]L2(' B  
  { sdr.u  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Xr_pgW|  
} Ap<J'?~y  
HeIS;gfUY  
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。 []}N  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 A,XfD}+:Z  
2p< Aj!  
return l(rhs) = r; ?2`$3[ET-  
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。 b X,Siz:F  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: N}Q FGX  
[)|+F wJ  
template < typename Tp > (B#(Z=  
class constant_t dOXD{c  
  { x ^vt; $  
  const Tp t; Q7a(P  
public : ?q$P>guH6-  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} *\ECf .7jz  
template < typename T > !v>ew9  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const dgc&[  
  { T33|';k  
  return t; !nw [  
} X"/~4\tJ"  
} ; dWpk='  
%z)EO9vtr  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 J$[Q?8 ka  
下面就可以修改holder的operator=了 ^gg!Me  
E(Gr0#8  
template < typename T > rc{o?U'^-  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const !$>G# +y  
  { DY3:#X`4  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); n|KKby.$  
} ?qT(3C9p  
!J^tg2M8:  
同时也要修改assignment的operator() *cNk>y  
"c Pz|~  
template < typename T2 > QJXdb]Y^;  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 8/q*o>[?  
现在代码看起来就很一致了。 Pj!%ym3A  
!S,pRS+  
六. 问题2:链式操作 R^tcr)(  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 0wvU?z%WK  
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。 vttrKVA  
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。 gWu"91Y0>  
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。 T`Hw49  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct fM:80bn L+  
uUS)#qM |  
template < typename T > 3o0IjZ=[>  
struct result_1 >hb- 5xC  
  { %ck`0JZAP  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; FsY`nWwg  
} ; @:gl:mc  
/v$]X4 S`  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: Pd],}/ZG-  
]h8/M7k  
template < typename T > hht+bpHl  
struct   ref S7#0*2#[o  
  { e7|d=W  
typedef T & reference; HA\A$>  
} ; <PQRd  
template < typename T > FB!z#Eim  
struct   ref < T &> G5+]DogS  
  { 4 Q&mC"  
typedef T & reference; P^;WB*V  
} ; ,O9`X6rh'  
my=~"bw4  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: i ~P91  
5j1 IH,yW  
template < typename T > 6\mC$:F  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ]E..43  
  { d-i&k(M  
  return l(t) = r(t); J{x##p<F$  
} U%Ol^xl  
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。 SmvwhX  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 N N*Sb J0  
yEnKUo[  
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 KZ @l/s  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: /Sh4pu"'  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 "mG!L$  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 m9cj7  
最后的布局是: Qvs(Rt3?y  
                Add yT2vO_rH  
              /   \ 6yi/&#YM  
            Divide   5 ur`}v|ZY  
            /   \ #Z#_!o  
          _1     3 N6f%>3%1|.  
似乎一切都解决了?不。 +*Q9.LjV  
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。 C`z;,!58%  
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。 ?n73J wH  
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: c|3h|  
B0NN>)h  
template < typename Right > =+k&&vOAn  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const $o{F  
Right & rt) const ByC1I.B`  
  { ]Oig ..LJ  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Zu)i+GeG  
} ~ rQ4n9G  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 \qRjXadj  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 v] W1F,u  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 @m }rQT  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 Z={UM/6w  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 mJ7 `.  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? Y+}OClS  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: ^?81.b|qb  
#wq;^)>  
template < class Action > k QB 1=c  
class picker : public Action O[3q9*(  
  { =]2 b8  
public : 1"*Nb5s  
picker( const Action & act) : Action(act) {} uQXs>JuD  
  // all the operator overloaded *S,v$ VX  
} ; hCSR sk3  
Oct\He\.  
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。 6kgCS{MZ  
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: ]Hv*^Bak  
xP<H,og&x=  
template < typename Right > )< X=z  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 9RbGa Y&  
  { tF{{cd  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); c"oQ/x  
} B' P,?`  
z|oA{VxW>  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 9;m#>a@Y  
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。 R|cFpRe  
_Ct@1}aa4x  
template < typename T >   struct picker_maker "!w[U{  
  { +J}k_'4&  
typedef picker < constant_t < T >   > result; RBHqLg(  
} ; 'T #<OR  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > W! 5Blo  
  { : .UX[!^  
typedef picker < T > result; 3P<Zzt%eT  
} ; ?45K%;.9Q  
b ?=  
下面总的结构就有了: tCF0Ah  
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。 QWIOim-  
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。 }]Z,\lA  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 $6]x,Ct  
至此链式操作完美实现。 7J)Hwl  
&].1[&M]  
*N&^bF"SF  
七. 问题3 mF$jC:Tb  
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!@KM;  
{0m[:af&  
template < typename T1, typename T2 > jv?aB   
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }lQn]q  
  { njx\$,ruN  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); G~mB=]  
} 6iA c@  
1 _:1/~R1  
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: XDv7#Tv_wv  
cJp1 <R  
template < typename T1, typename T2 > pdXgr)Uv  
struct result_2 &VBD2_T  
  { ~{]m8a/ `6  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; L-oPb)  
} ; c)P%O  
Fw8X$SE"  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? /%@RO^P  
这个差事就留给了holder自己。 Z+pvdu  
    OM&\Mo  
sn T4X  
template < int Order > :_[cT,3  
class holder; ,`B>}  
template <> 2/<WWfX'  
class holder < 1 > CSg5i&A=  
  { '_yk_[/  
public : AK\g-]8  
template < typename T > Ia>th\_&  
  struct result_1 -*{(#k$  
  { J$=b&$I(  
  typedef T & result; yl;$#aZB  
} ; ,EJ [I^  
template < typename T1, typename T2 > e+[J[<8  
  struct result_2 |$*9j""u  
  { HW%bx"r+4f  
  typedef T1 & result; }n&JZ`8<s  
} ; b}{9 :n/SC  
template < typename T > 5'L}LT8p@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const VDI S`E  
  { W&q5cz  
  return (T & )r; ^=M(K''  
} w5JC2   
template < typename T1, typename T2 > -tdON  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 5^qp&  
  { \YF!< 2|[  
  return (T1 & )r1; !urd $Ta  
} .`8,$"`4)  
} ; J+*Y)k  
g,]5&C T3v  
template <> +o70: UF%  
class holder < 2 > oUS>p":  
  { Kpbbe r  
public :  l e/#J  
template < typename T > ?d`+vHK]>  
  struct result_1 Vt2=rD4oJk  
  { lcJumV=%>  
  typedef T & result; +OP:"Q_#  
} ; ,]N%(>ot  
template < typename T1, typename T2 > >knR>96  
  struct result_2 G:s:NXy^  
  { T k=3"y+u[  
  typedef T2 & result; FQ ^^6Rl  
} ; _BA_lkN+D  
template < typename T > iSW73P;)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ~(E8~)f)  
  { f9bz:_;W_  
  return (T & )r; S#z8H+'  
} 2gI_*fG1  
template < typename T1, typename T2 > C+IE<=%F  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const cr;`0  
  { :iC\#i]6  
  return (T2 & )r2; VNot4 62L  
} ee?ZkU#@  
} ; %*; 8m'  
c|a|z}(/J  
hWe}(Ks  
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> >。 L#N.pd  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: KPcuGJ  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: r6_a%A*  
cf3c+.o  
return l(i, j) = r(i, j); ;|%JvptwW%  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) (:muxby%  
tB?S0;yXjd  
  return ( int & )i; :QSW^x  
  return ( int & )j; 0'oT {iN  
最后执行i = j; K:Go%3~,  
可见,参数被正确的选择了。 *F&&rsb  
+Y[+2=lO  
?pY!sG  
==r|]~x  
NX",e=  
八. 中期总结 !\ukb  
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: 6-YR'ikU  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Wm&f+{LO+K  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 $q+`GXc-  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ^*W<$A_  
$yK!Q)e:  
p~co!d.q/}  
d9( Sj?  
4>#^Pk?Ra  
;a)\5Uy  
九. 简化 8dB~09Z7  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 F}[;ytmUS  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 0)44*T  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: K0@7/*%  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Br!&Y9  
  +-*/&|^等 JOq<lb=  
2. 返回引用。 R/YL1s  
  =,各种复合赋值等 3?(p;  
3. 返回固定类型。 !AHm+C_=Lg  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) _q$ fw&  
4. 原样返回。 .?j8{>  
  operator, O{R5<"g  
5. 返回解引用的类型。 jG :R\D}0  
  operator*(单目) FI5C&d5d  
6. 返回地址。 ?R}oXSVT  
  operator&(单目) s~w+bwr  
7. 下表访问返回类型。 cyE2=  
  operator[] C^tC} n1D(  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 _4]dPk#^  
  operator<<和operator>> l d9#4D[#  
pwC/&bu  
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。 #4u; `j"4=  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: zghm2{:`?g  
qm8RRDG  
template < typename Left > d2C:3-4  
struct value_return Tq8r SZi  
  { N9<eU!4>  
template < typename T > lukV G2wDL  
  struct result_1 #"JU39e  
  { /GaR&  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ~MO C r  
} ; k 'b|#c9c  
<`qo*__1  
template < typename T1, typename T2 > Oc`fQqYy  
  struct result_2 ^ I YN"yX_  
  { }6N|+z.cU  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; x6tY _lzJ  
} ; !W7ekPnK  
} ; U8!njLC  
Hd`RR3J  
n9Yk;D2  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait .zt]R@@6  
N!,l4!M\N  
下面我们来剥离functor中的operator() t79MBgZ  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Mw. +0R!T  
E>D@#I>  
return l(t) op r(t) ZZ5yu* &  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 78-:hk  
return op l(t) quYZD6IH  
return op l(t1, t2) s#[Ej&2[=  
return l(t) op STI3|}G*P  
return l(t1, t2) op ) b8*>k  
return l(t)[r(t)] )^+$5OR\c  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 3!L)7Z/  
'c D"ZVm1  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 8<xy *=%  
单目: return f(l(t), r(t)); ffVYlNQ7L  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 3R><AFMY?  
双目: return f(l(t)); (" %yV_R  
return f(l(t1, t2)); ~/%){t/uLY  
下面就是f的实现,以operator/为例 mUbaR  
'z'm:|JW  
struct meta_divide urB.K<5ZA  
  { zZHsS$/  
template < typename T1, typename T2 > AF-.Nwp   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) R YNz TA  
  { H>]x<#uz)  
  return t1 / t2; =$Z'F<|d  
} OUPpz_y  
} ; ?6bE!36  
dp"w=~53  
这个工作可以让宏来做: Me>'QVr  
DI7trR`  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 9P$'ON'"  
template < typename T1, typename T2 > \ %XeU4yg\e  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; .YkKIei  
以后可以直接用 z4goa2@Z  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) L"a#Uu8  
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 "<WS Es  
(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。。。) k*Kq:$9"  
GZw<Y+/V"5  
Nvi14,q/  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 4 C:YEX~  
Yq_zlxd%F  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ~gc)Ww0(Q  
class unary_op : public Rettype {~"=6iyj  
  { }!LYV  
    Left l; P,wJ@8lv  
public : 0)NHjKP  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} l?q^j;{Dw  
P dJ*'@~i  
template < typename T > khfE<<$=  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const pLU>vQA  
      { F\e'z  
      return FuncType::execute(l(t)); hmo?gD<  
    } L[K_!^MZ  
){} #v&  
    template < typename T1, typename T2 > n7G$gLX  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a_yV*N`D  
      { [I9d  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); }bVyvH  
    } SZPu"O\  
} ; tv2dyC&a  
[Dhc9  
8/CGg_C1  
同样还可以申明一个binary_op -h_v(s2  
#E1*1E  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > sw1XN?O  
class binary_op : public Rettype K^S#?T|[9  
  { k[p  
    Left l; F-Ea85/K@4  
Right r; Oq("E(z+f  
public : 7\xa_nrI  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} $I9zJ"*  
:PLsA3[}  
template < typename T > +Il=gL1  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const TaC)N  
      { dw-r}Qioe  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); F8/@/B  
    } `y\:3bQ4  
p d6d(  
    template < typename T1, typename T2 > ,-b9:]{L  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "`S61m_  
      { bk<3oI  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); c(jA"K[|b  
    } D fb&/ }  
} ; t*x;{{jL#(  
%(E6ADB  
+[F8>9o&  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 s{/nO)  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 {^qc`oF  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Eq?o /'e  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 fTeo,N  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! gUMUh] j  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 25(\'484>  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 m0P5a%D  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) }fhVn;~}8  
下面是修改过的unary_op Rz)#VVYC=  
S("bN{7nE  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > & mWq'h  
class unary_op YS]RG/'  
  { DlP}Fp{  
Left l; ,wV2ZEW}e  
  %vksN$^  
public : $W09nz9?  
li{_biey}  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} y8L:nnSj  
7XY C.g  
template < typename T > FKQnz/  
  struct result_1 u4 "+u"{d  
  { W+#?3s[FV  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; @MM|.# ~T  
} ; +]6 EkZO  
%%_90t  
template < typename T1, typename T2 > [bp"U*!9P  
  struct result_2 1.!(#I3  
  { *<hpq)  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 2Zm*f2$xM  
} ; +bXZE  
p)oW'#@a  
template < typename T1, typename T2 > OjCT%6hy;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _Sg29qFK  
  { Fh "S[e  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ReRRFkO"2  
} H(AYtnvB  
BZj[C=#x  
template < typename T > H [v~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Cn"N5(i  
  { `DwlS!0  
  return OpClass::execute(lt(t)); iTX.? *  
} &5a>5ZG}  
'i,<j s3\f  
} ; uYl ?Q  
My ^pQ]@  
e\h:==f  
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 ka'MF;!rc  
好啦,现在才真正完美了。 52"/Zr}j  
现在在picker里面就可以这么添加了: Frml'Vfq7  
N*xgVj*  
template < typename Right > ^;2L`U@5  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const }$o%^ "[  
  { 8(A:XQN"h  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 'Go'87+`  
} ,&k 5Qq  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 wOsr#t7  
[9L(4F20  
Q.fBuF  
^_oLhNoez2  
;A C] *  
十. bind LJ)3!Q/:  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 bcZuV5F&  
先来分析一下一段例子 Z+}SM]m  
+vuW 9  
yT>T Vq/e  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ;?cUF78#  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 nQ+{1 C  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 MT*b+&1e  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 & dS+!<3  
我们来写个简单的。 csV1ki/A  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: vr;7p[~  
对于函数对象类的版本: jzV#%O{`  
V>%%2"&C  
template < typename Func > LU]~d< i99  
struct functor_trait M|Se| *w  
  { qg|+BIi Uz  
typedef typename Func::result_type result_type; vi2xonq^  
} ; YK-R|z6K  
对于无参数函数的版本: &sRyM'XI  
WP>O7[|  
template < typename Ret > @s/ qOq?  
struct functor_trait < Ret ( * )() > h"'f~KM9a>  
  { &#;,P :.'  
typedef Ret result_type; 4>|5B:  
} ; 4[#.N 3Y4*  
对于单参数函数的版本: ,^[s4 =3X?  
/j^zHrLN  
template < typename Ret, typename V1 > GZ e )QH  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ?=vwr,ir  
  { KIS.4nt#d"  
typedef Ret result_type; ]uZH  0  
} ; v ipmzg(S  
对于双参数函数的版本: zb4g\H 0  
eyM3W}[S$/  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > &>/nYvuq-  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 9W8Dp?:  
  { 8}0 D?  
typedef Ret result_type; "~ `-Jkm   
} ; fG{oi(T  
等等。。。 -Av/L>TxlI  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy :Y'nye3:  
p[wjHfIq  
template < typename Func > 3ty){#:  
struct func_return 5|b/G  
  { 8sg *qQ  
template < typename T > wVvU]UT  
  struct result_1 &yN<@.  
  { r {8  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; I|M*yObl6  
} ; >!2'|y^  
ZQ:Y5 ph  
template < typename T1, typename T2 > ooAZ,l=8  
  struct result_2 ]+Vcuzq/  
  { Pv'x|p*  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 3l^pY18H'  
} ; V]AL'}( 0  
} ; k (R4-"@  
`MD/C Fl4  
Fzu{,b  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ,&9|Ac?$  
\Q$);:=q Q  
template < typename Func, typename aPicker > gXQ)\MY  
class binder_1 . FruI#99  
  { Q4x71*vy  
Func fn; ovohl<o\  
aPicker pk; zM'-2,  
public : Nh))U  
BO_^3Me*  
template < typename T > rQqtejcfx  
  struct result_1 7[)(;-  
  { ?/wloLS47  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Dmw,Bi*  
} ; c ~ SI"  
<ZiO[dEV  
template < typename T1, typename T2 > jDnh/k0{d  
  struct result_2 "f3>20}  
  { 4Y2>w  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; :uEp7Y4  
} ; pIXQ/(h31  
ox6rR  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} .DQ]q o]OG  
^#o.WL%4/B  
template < typename T > |?> h$'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :wZZ 1qa  
  { by<2hLB9Q  
  return fn(pk(t)); (tgaH,G  
} hq BRh+[  
template < typename T1, typename T2 > N9Ml&*%oX{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [h1{{Nb#ez  
  { ?]z ._I`E  
  return fn(pk(t1, t2)); 9 2EMDKJ  
} -&? -  
} ; /p>[$`Aq  
`FwAlYJK  
pr"flRQr#  
一目了然不是么? 0TpA3K  
最后实现bind 8`2K=`]ES+  
;W].j%]L e  
k-U/x"Pl  
template < typename Func, typename aPicker > ;vitg"Zh>  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Ba6xkEd  
  { >MT)=4 9q  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); g6V*wjC  
}  AMdS+(J  
hs4r5[  
2个以上参数的bind可以同理实现。 *C BCQp[$  
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。 7h2bL6Y88  
<c#[.{A}s  
十一. phoenix zCrcCr  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: YO,ldsSz|r  
s,Swlo7D!  
for_each(v.begin(), v.end(), c'2ra/?k  
( V'.|IuN  
do_ pB./L&h  
[ i`qh|w/b_  
  cout << _1 <<   " , " =S,<yQJ  
] 9o`3g@6z  
.while_( -- _1), 7 SZR#L  
cout << var( " \n " ) : +Kesa:E  
) 0h#M)Ft  
); TE~@Bl;{?c  
_HsvF[\[  
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: sYpogFfV  
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 [w f12P  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 [78 .%b'  
那么我们就照着这个思路来实现吧: %*OJRL`  
,)1e+EnV&  
e=jO_[  
template < typename Cond, typename Actor > 5MJ'/Fy(  
class do_while "puz-W'n  
  { AHGcWS\,X  
Cond cd; R{vPn8X 6g  
Actor act; 8H?AL RG  
public : B5G$o{WM  
template < typename T > }^7V^W  
  struct result_1 SfUUo9R(sm  
  { h.0K PF]O  
  typedef int result_type; Hw{Y.@)4R  
} ; 1tW:(~ =a;  
d}_c (  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 7 w,FA  
L ]c9  
template < typename T > S)yV51^B  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]||=<!^kn  
  { 'QF>e  
  do ]6 wi  
    { !`lqWO_/ :  
  act(t); ;kBies>V  
  } `@7tWX0  
  while (cd(t)); 03@| dN  
  return   0 ;  t;Om9  
} MVZ>:G9:  
} ; kqw? X{  
_+iz?|U  
K8Zk{on  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). VKz<7K\/  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 hm>*eJNp]  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 Wh5O{G@Ut  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 mNoqs&UB  
下面就是产生这个functor的类: ;!?K.,N:N  
J-F_XKqH  
kB#vh  
template < typename Actor > bl_WN|SQ  
class do_while_actor ^ {f ^WL=  
  { VhgEG(Ud  
Actor act; 0(x@ NGb>{  
public : -^v}T/Kl#  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} (p=GR#  
R"`{E,yj  
template < typename Cond > :'~ gLW>j  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; "b4iOp&:=  
} ; (L%q/$  
yXg1N N  
u^%')Ncp  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 /}_c7+//  
最后,是那个do_ :n9~H+!  
bK9~C" k  
Ws)X5C=A  
class do_while_invoker A'iF'<%  
  { 30+l0\1  
public : vfJk? (  
template < typename Actor > 4uAafQ`@H  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const "B3:m-'  
  { f*{;\n (.t  
  return do_while_actor < Actor > (act); Ba|}C(Ws?  
} i0Q _f!j  
} do_; Eu.qA9,@U  
@H0%N53nE  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? #l#[\6  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 NqE7[wH  
最后来说说怎么处理break和continue ok%!o+nk.  
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。 ;<@6f@  
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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