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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ?)9L($VVD  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Bw;isMx7  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, dNR /|  
G@P;#l`(D  
(1x8DVXNN  
j&Hui>~  
  class filler 0[UI'2  
  { g;Ugr8  
public : zU1D@  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} > %KEMlKZ  
} ; "E+;O,N-  
[pU(z'caS  
-W!M:8  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: KTYjC\\G  
L9)gN.#  
y],op G6  
z#gebr~_\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); {N]WVp*R  
:?~)P!/xl5  
&en2t=a  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 |kZ!-?9Z  
gq?O}gVD  
)VQ[}iT  
g7323m1=  
二. 战前分析 0j8fU7~6S  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 KKpM=MZ  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 qG,h 1  
TDw~sxtv&  
E^J &?-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); }@LIb<Y  
  /* --------------------------------------------- */ #_^ p~:  
vector < int *> vp( 10 ); wfO -bzdw  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); xD*Zcw(vj~  
/* --------------------------------------------- */ oL9<Fi  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); E 14DZ  
/* --------------------------------------------- */ ft7M9<#v  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); n ^9?(a4u  
  /* --------------------------------------------- */ 8(j]=n6 r  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); :.=:N%3[  
/* --------------------------------------------- */ 4x ?NCD=k  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ], Bafz)4  
(}wPu&Is,C  
t{UVX%b  
MP}-7UA#K  
看了之后,我们可以思考一些问题: Ak3^en  
1._1, _2是什么?  }c||$  
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。 N5)H(<}  
2._1 = 1是在做什么? AAfhh5i  
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。 gK~Z Ch  
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。 W/A@qo"  
sT=|"H?  
#}fvjJ{  
三. 动工 @|;[ ;:h@  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: +o3n%( ^~  
{8mJ<b>VA  
}WJX Q@  
T$mT;k  
template < typename T > N @_y<7#C  
class assignment &LI q?  
  { \>4>sCC  
T value; Ng<ic  
public : o_\vudXK  
assignment( const T & v) : value(v) {} =oXlJ[)h  
template < typename T2 > 1/\Xngd  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } `hY%HzV=  
} ; B (eXWWT_  
X*#\JF4$i  
!0^4D=dO  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 CD`6R.  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 1\Bh-tzB  
auIW>0?}  
[ -Z 6QzT  
d$ o m\@  
  class holder !!A(A^s  
  { t{UWb~"  
public : 2@T0QJ  
template < typename T > n[y=DdiKGS  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ?lqqu#;8  
  { Q,9KLi3  
  return assignment < T > (t); T-n>+G{  
} ~YNzSkz  
} ; %;]/Z%!  
rc:UG "[  
pqvl,G5  
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: c>c3qjWY/  
i:N-Q)<Q*)  
  static holder _1; o9ys$vXt*  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 -mO<(wfV>  
x-@?:P*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 6(\-aH'Ol  
而不用手动写一个函数对象。 BGfwgI.m  
~Gc@#Msj  
Y: C qQ  
o;9H~E  
四. 问题分析 dC4`xUv  
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。 3#""`]9H  
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。 `6Q+N=k~Z  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 aA*h*  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 XmO]^ `  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ,F!-17_vt  
~K)FuL[*  
五. 问题1:一致性 s%#u)nw19  
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?| ;=%cA#}_0  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ]ml'd  
}j6|+  
struct holder L#D)[v"  
  { =.J>'9Q  
  // -q)|I|y*7  
  template < typename T > U3aM^  
T &   operator ()( const T & r) const j^Qk\(^#IV  
  { /Re67cMQ*  
  return (T & )r; <Qbqxw  
} aFnyhu&W'  
} ; l YdATM(h  
\2f?)id~  
这样的话assignment也必须相应改动: d hg($m  
B\|^$z2  
template < typename Left, typename Right > ]LCL?zAzH!  
class assignment $D^27q:H  
  { _MQh<,Z8  
Left l; 9l[C&0w#\  
Right r; d]_].D$  
public : tT A  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} o|n+;h  
template < typename T2 > V#4oxkm  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } {R7RBX  
} ; M_?B*QZJI  
~y 2joStx  
同时,holder的operator=也需要改动: vPZ0?r_5W  
7k#>$sY+  
template < typename T > z {NK(oW  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ca,JQrm  
  { -)"\?+T  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); GAR6nJCz  
} IAmMO[9H  
( Q&jp!WU  
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。 isnpSN"z  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Mu" vj*F  
X)TZ  S  
return l(rhs) = r; _s=<Y^l%x  
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。 /K,@{__JP  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: |e+r~).4B  
su60j^e*  
template < typename Tp > EcR[b@YI  
class constant_t ;]BNc"  
  { mCI5^%*0jQ  
  const Tp t; *xeJ4h  
public : tsB}'+!v#  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} wqE2n  
template < typename T > ]'#^ ~.  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const @71y:)W<  
  { }6__E;h#J  
  return t; 1JGww]JZo  
} ]VN1Y)  
} ; wC<FF2T  
~ayU\4B  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Ej@N}r>X  
下面就可以修改holder的operator=了 ~a>3,v -  
Hw#yw g  
template < typename T > <Lle1=qQ  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const o:%;AOcl  
  { M7gqoJM'Q  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); AUU(fy#<  
} T< <N U"n  
YL4yT`*  
同时也要修改assignment的operator() ?I.bC   
57N<OQWf  
template < typename T2 > @<1T&X{Z!  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } gi/W3q3c6  
现在代码看起来就很一致了。 5)4?i p  
5e'**tbKH  
六. 问题2:链式操作 i,y{*xBT  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 :y!{=[>M(  
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。 yAJrdY"  
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。 %)r1?H} #%  
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。 y$|OE%S  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ehX4[j6  
KXo[;Db)k  
template < typename T > 4d-"kx3X  
struct result_1 6A} 45  
  { y|#Fu  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; "L)?dlb6T  
} ; Nu}Zsb|{  
!`dn# j  
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: rIj B{X{Z  
nlx~yUXL4  
template < typename T > d:n .Vp  
struct   ref n*qn8Dq  
  { ; JHf0  
typedef T & reference; e5sQl1  
} ; )|U+<r<  
template < typename T > #fF';Y7  
struct   ref < T &> hTAZGV(  
  { A6F/w  
typedef T & reference; gM v0[~;u  
} ; p:4oA<V  
\/ /{\d  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Znh<r[p<  
4Cf.%f9@  
template < typename T > s9?H#^Y5u  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const \z=!It]f.  
  { ,NU`aG-  
  return l(t) = r(t); bO gVC g  
} UZW)%  
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。 OmECvL'Z  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 n\4sNoFI  
xNxSgvco ,  
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 Z uO 7 N  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: KQrG|<J  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象  !*-|s}e  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 J po(O>\P  
最后的布局是: NFb<fD[C  
                Add WNV}@  
              /   \ 0a's[>-'A  
            Divide   5 Dn.%+im-u  
            /   \ zAd%dbU|  
          _1     3 )>^!X$`3  
似乎一切都解决了?不。 "[\TL#/  
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。 ?xCWg.#l4V  
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。 #6Fc-ysk:  
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: H*EN199  
c0:`+>p2  
template < typename Right > m3Rss~l  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const $[*<e~?  
Right & rt) const DqBiBH[%h  
  { mp>Ne6\Tu  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ,A!0:+  
} 8}!WJ2[R  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 'di(5  
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。 ft 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。 IdWFG?b3  
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。 0\yA6`}!  
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。 +Rd;>s*.Y  
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? `9p;LZC1K  
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: a.s5>:Ct  
g,5Tr_  
template < class Action > zM|Y X<  
class picker : public Action C.9l${QU  
  { ABnJ{$=n#  
public : _{YUWV50}  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Vqxxm&^P  
  // all the operator overloaded GUqBnRA8j  
} ; :^992]EBEj  
GA"zO,  
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]KAnEf  
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: lH 1gWe  
_air'XQ&!  
template < typename Right > Meo. V|1  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const /~;om\7r  
  { D1 f}g  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); w|8T6W|w  
} ORo,.#<  
(<xl _L:*.  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > xr1,D5  
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。 TKZ[H$Z  
8iUj9r_  
template < typename T >   struct picker_maker _T.k/a  
  { 5}"9)LT@@w  
typedef picker < constant_t < T >   > result; EHX/XM  
} ; }w/6"MJ[n  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 4,qhWe`/  
  { jq12,R2+)  
typedef picker < T > result; ~-o[v-\  
} ; 78/,rp#'_  
0}I aWd^4  
下面总的结构就有了: O p,_d^  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 xh9Os <  
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。 q!\4|KF~  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 bGe@yXId5  
至此链式操作完美实现。 .V`N^ H:l  
4 oZm0  
MI\35~JAN  
七. 问题3 'yR)z\)  
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。 BDz 7$k]  
x3Ze\N8w  
template < typename T1, typename T2 > BXB ZX@jVk  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7Nt6}${=z  
  { [e;c)XS[  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); zM2 _z  
} 8a3h)R  
6h:2,h pE  
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: %{;1i  
7 HM%Cd  
template < typename T1, typename T2 > 7FGi+  
struct result_2 4Bz:n  
  { _%:$sAj  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; M#;"7Qg  
} ; 20A`]-D  
/m CE=  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? i-gN< 8\v  
这个差事就留给了holder自己。 2c1L[]h'  
    fm1yZX?`  
_mc-CZ  
template < int Order > OV,t|  
class holder; 1 paLxR5  
template <> b .|k j  
class holder < 1 > Lv m"!!  
  { xSy`VuSl  
public : P:&X1MC  
template < typename T > = 4 wf  
  struct result_1 ="J *v>  
  { YML]pNB  
  typedef T & result; bfX yuv  
} ; u4vyj#V  
template < typename T1, typename T2 > uJ T^=Y  
  struct result_2 iqr/MB,W  
  { omzG/)M:O  
  typedef T1 & result; K2 6`wt  
} ; x ?24oO  
template < typename T > 1U6 z2i+y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const _kXq0~  
  { ~kFL[Asnaf  
  return (T & )r; !\5w<*p8  
} ! 8*l U2  
template < typename T1, typename T2 > ]I'dnd3e  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const O QGKH6q  
  { cK.z&y0]  
  return (T1 & )r1; 85?;\ 5%-  
} i8->3uB  
} ; ,9Si 3vn  
E.eUd4XG  
template <> H5>?{(m  
class holder < 2 > h0a|R4J  
  { #g=  
public : /odDJxJ k  
template < typename T > .bY R  
  struct result_1 `IV7\}I|  
  { R9\ )a2  
  typedef T & result; Yhte&,D"  
} ; n#^ii/H  
template < typename T1, typename T2 > h?'~/@  
  struct result_2 'e/wjV  
  { B,A,5SuMk  
  typedef T2 & result; fLS].b]1N  
} ; Q>(a JF  
template < typename T > QtQbr*q@%  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const =}zSj64  
  { OXJ'-EZH  
  return (T & )r; 0p]v#z}  
} @2g <d  
template < typename T1, typename T2 > hjD%=Ri0Z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const %'OY  
  { _Wqy,L;J  
  return (T2 & )r2; ;2P  
} }`.d4mm  
} ; &EmG\vfE  
gCq'#G\Z  
T>68 ,; p  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ,&.$r/x|?  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: >#VNA^+t  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: LwYWgT\e  
 :g~_  
return l(i, j) = r(i, j); 1Li*n6tLX`  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) slzB#  
y9b%P]i  
  return ( int & )i; <*(^QOM  
  return ( int & )j; l];/,J^  
最后执行i = j; 6n^@Ps  
可见,参数被正确的选择了。 RdBIbm  
"+E\os72|  
_iL?kf  
-Xx4:S  
pX+4B=*  
八. 中期总结 S$ffTdRz  
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: :V1j*)  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 tI)|y?q  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 _n1[(I  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 'o~gT ;T#  
Al=ByX@  
B"8jEYT5  
T'{9!By,P  
k/(]1QnW  
NfUt\ p*  
九. 简化 ,u>[cRqw  
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。 Ec2;?pvd%J  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 4*&k~0#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: Yt?]0i+  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 P0pBR_:o  
  +-*/&|^等 d6W\ \6V  
2. 返回引用。 P ^ 4 @  
  =,各种复合赋值等 C;j& Vbf  
3. 返回固定类型。 stUUez>  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) &d0sv5&s  
4. 原样返回。 4jt(tZS  
  operator, v& bG`\!  
5. 返回解引用的类型。 oKb"Ky@s  
  operator*(单目) T+^c=[W  
6. 返回地址。 c]zFZJ6M  
  operator&(单目) 3{f g3?  
7. 下表访问返回类型。 W.NZ%~|+e/  
  operator[] <{GVA0nr  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 c_8<N7 C  
  operator<<和operator>> A; wT`c  
UWidT+'Sa  
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。 J ZkQ/vp(  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: LT"H -fTgs  
K_@?Q@#YhR  
template < typename Left >  /y wP 0  
struct value_return e[16 7uU  
  { vd)zvI  
template < typename T > Q;J( 5;  
  struct result_1 ?xrOhA9  
  { 7B)1U_L0H  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 5VJe6i9;  
} ; =J4|"z:  
Ulx]4;uzf  
template < typename T1, typename T2 > fbU3-L?  
  struct result_2 lLDZ#'&An  
  { ] |nW  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; R3;%eyu  
} ; *= ?|n   
} ; B0%=! &  
[iEz?1.,  
S>r",S  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait >=|p30\b  
;0Pv49q  
下面我们来剥离functor中的operator() nQoQNB  
首先operator里面的代码全是下面的形式: J|].h  
?*%_:fB  
return l(t) op r(t) |/vJ+aKq  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ykx^RmD`~  
return op l(t) marZA'u%B1  
return op l(t1, t2) Z Cjw)To(  
return l(t) op I{jvUYrKH  
return l(t1, t2) op )9:5?,SO  
return l(t)[r(t)] (v%24bv  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Q{RmE:  
H=Ilum06  
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: KVJ, a  
单目: return f(l(t), r(t)); (Xcy/QT  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); fj)) Hnt(|  
双目: return f(l(t)); i5t6$|u:&m  
return f(l(t1, t2)); f+Sb> $  
下面就是f的实现,以operator/为例 -~|{q)!F  
c#sHnpP  
struct meta_divide 80wzn,o S  
  { &8z<~q  
template < typename T1, typename T2 > d.^g#&h  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) (XQuRL<X  
  { 6:O<k2=2  
  return t1 / t2; }}{n|l+R5  
} 8v4 o+w P  
} ; kB> ~Tb0  
IF|6iKCE  
这个工作可以让宏来做: =y4dR#R(\  
b1Kt SRLV  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ *Bq}.Yn  
template < typename T1, typename T2 > \ s:Ml\['x  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; +7^p d9F.  
以后可以直接用 8&)v%TX  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 1(Ta*"(0Ip  
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 :t{~Mi=T  
(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。。。) ]MV8rC[\  
LWN {  
jb -kg</A  
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 67YC;J]n=z  
o^\Pt<~W  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 0(D^NtB7  
class unary_op : public Rettype /v8Q17O?e  
  { 4 "HX1qP  
    Left l; 1!~cPD'F  
public : Y~-y\l;Tr  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Ve3z5d:^  
UtQey ;w  
template < typename T > >F7w]XH  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >s f g`4  
      { >H!Mx_fDL  
      return FuncType::execute(l(t)); )rD!4"8/A  
    } x8PT+KC  
r8J7zTD&  
    template < typename T1, typename T2 > fI613ww]  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const hTr5Q33y>  
      { 7{L4a\JzT  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); T)rE#"_]{  
    } L^3&  
} ; /i'078F  
\=A A,Il  
'J|)4OG:  
同样还可以申明一个binary_op .B# .   
_1p8(n  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > DK)W ,z|  
class binary_op : public Rettype K^shTh8k  
  { " B#|C'   
    Left l; Yf w>x[#e  
Right r; ?m |}}a  
public : GQqGrUQ*}  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 6lSz/V;  
CWn\K R  
template < typename T > sUZA!sv  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const EiL#Dwx  
      { xc:E>-  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 2J ZR"P  
    } &X$T "Dp  
=_7wd*,  
    template < typename T1, typename T2 > $*fJKR_N  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ae+)RBpc  
      { /o9T [ ^\  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ,^UqE {  
    } Az`Aa0h]7  
} ; Y%s:oHt  
5ilGWkb`'X  
N+|NI?R?}  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 jxh:z  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 WQK<z!W5  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) m+kP"]v  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 {^VtD  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! W$rWg>4>  
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。。。 ~RhUg~o  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 #j QauO  
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) J7+G"_)'  
下面是修改过的unary_op +I3jI <  
:v&[ !  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > SS=<\q#MS  
class unary_op >cu%Cs=m  
  { KP&+fDa  
Left l; ,ks2&e  
  ,=:K&5mCv  
public : ]pax,| +$C  
ef5)z}B   
unary_op( const Left & l) : l(l) {} y_Y(Xx3  
:Ha/^cC/3  
template < typename T > &L ;ocd$  
  struct result_1 BU O5g8m{  
  { 2ym(fk.6{  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Q`ua9oIJ=  
} ; ^SdF\uk{?6  
mmAm@/  
template < typename T1, typename T2 > _pvB$&  
  struct result_2 lvs  XL  
  { rbw$=bX}  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; "yn~axk7  
} ; ;H_/o+  
3o<d= @`r  
template < typename T1, typename T2 > )dXa:h0RZ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _bFUr  
  { M";qo6  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); p4' .1.@  
} {VgE0 7r  
IC`3%^  
template < typename T > diq}\'f  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const DXFu9RE\{  
  { 51#*8u+L  
  return OpClass::execute(lt(t)); $ V^gFes  
} p@m0 Oi,=  
z:Ml;y  
} ; bz4Gzp'6k  
1Ms[$$b$  
*LT~:Gs#  
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 _5oTNL2  
好啦,现在才真正完美了。 F^i3e31*t  
现在在picker里面就可以这么添加了: Wv;0PhF  
]ss[n.T0*  
template < typename Right > zA,vp^  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const CWj_K2=d  
  { D tsZP (  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); I= mz^c{  
} M&Uy42,MR  
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。 /x<g$!`X  
mxa~JAlN_  
]-=L7a  
3<0b_b  
)DSeXS[ e  
十. bind (`x_MTLL  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 6#=jF[  
先来分析一下一段例子 *Rgr4-eS  
H|9t5   
aO6\ e>  
int foo( int x, int y) { return x - y;} LU1I `E  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 h<9s& p  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 jUe@xi s<T  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 o2/:e  
我们来写个简单的。 s\*L5{kiSl  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 4>JSZ6i#n  
对于函数对象类的版本: Kkvc Zs'4m  
L 4By5)  
template < typename Func > <I+kB^Er  
struct functor_trait dbp\tWaW  
  { :6n#y-9^1  
typedef typename Func::result_type result_type; o+A7hBM^  
} ; mw @Pl\=  
对于无参数函数的版本: +C( -f  
<Xf6?nyZ(  
template < typename Ret > |{(<A4W  
struct functor_trait < Ret ( * )() > !8{ VLg  
  { ?Oyo /?/  
typedef Ret result_type; 5cSiV7#Y:  
} ; b?H"/Mu.  
对于单参数函数的版本: |23F@s1  
 5NU{y+  
template < typename Ret, typename V1 > _&<n'fK[  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > yx-{Pj X   
  { > p`,  
typedef Ret result_type; qBA)5Sv\V  
} ; ~q$]iwwqT  
对于双参数函数的版本: Y(Q 0m|3P  
'jev1u[  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > |'^s3i&w  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > %iyc1]w{  
  { 1\}vU  
typedef Ret result_type; 3I)~;>meo  
} ; j=WxtMS  
等等。。。 coP->&(@U#  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy +m=b "g  
%(CC  
template < typename Func > l:HQ@FX  
struct func_return .OPknC  
  { ,Qj G|P  
template < typename T > 727#7Bo  
  struct result_1 S%SYvA  
  { *x36;6~W;  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; -amo8V;2H  
} ; ^y<^hKjV  
E`HoJhB  
template < typename T1, typename T2 > -hd  
  struct result_2 L.n@;*  
  { ]'.qRTz'\t  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; \CB^9-V3  
} ; !np_B0`  
} ; |t,sK aL  
,=/9Ld2w9  
,Py\Cp=Dw  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Sd+5Uf `  
qv!(In>u  
template < typename Func, typename aPicker > K #3^GB3P  
class binder_1 7 N}@zPAZ  
  { 7Cz~nin>7  
Func fn; 26V6Y2X  
aPicker pk; T(!1\TB  
public : *zrT;j G  
a>4/2#J  
template < typename T > Dri6\/0  
  struct result_1 u[a-9^&g  
  { Nr|Gw @+  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; eI8o#4nT  
} ; * #yF`_p  
hf`y_H+\7  
template < typename T1, typename T2 > WowKq0sn  
  struct result_2 `M@ESA (e  
  { h ldZA  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; xP8/1wd.  
} ; 0h-NT\m  
gtKih  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} D*l(p5[  
y?s z&*:  
template < typename T > E|=x+M1sH  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const g=:o'W$@  
  { #2=l\y-#  
  return fn(pk(t)); ~WrpJjI[  
} pte\1q[N  
template < typename T1, typename T2 > s_^`t+5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |d0X1(  
  { =dXHQU&Q  
  return fn(pk(t1, t2)); )nd^@G^  
} vJE=H9E  
} ; Ar-Vu{`  
FPc `J  
S|tD8A  
一目了然不是么? Z%~}*F}7X  
最后实现bind  ^B"LT>.[  
}T_"Vg q  
xQR/Xp!h  
template < typename Func, typename aPicker > ; _%zf5;'  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) #JUh"8N'  
  { Tv%7=P;r  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); T{prCM  
} | BaEv\$K  
yY]x' 'K  
2个以上参数的bind可以同理实现。 0fc;H}B*  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 f]*;O+8$LN  
kEh9J>|M  
十一. phoenix 9KK^1<46c  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: RHsVG &<j  
D#nHg  
for_each(v.begin(), v.end(), <Zva  
( m mF0RNE  
do_ 7-3  
[ NSVE3  
  cout << _1 <<   " , " " ILF!z  
] Y`g O:d8  
.while_( -- _1), Q8m~L1//S  
cout << var( " \n " ) % jDH{xSMb  
) P`rfDQoZ  
); *,u{, $}2  
hy/ g*>  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: &5}YTKe}|  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ]ty$/{hx'  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 v hZXgp0X  
那么我们就照着这个思路来实现吧: p,=IL_  
h<L_ =)lH  
a>C;HO  
template < typename Cond, typename Actor > :@(1~Hm  
class do_while 6TRLHL~B  
  { 2UQF:R?LQ  
Cond cd; olv&K(-ccI  
Actor act; iKq_s5|sW  
public : (ot,CpI(I  
template < typename T > D)MFii1J~  
  struct result_1 (jKqwVs.:  
  { Az8b_:=  
  typedef int result_type; cO:lpsKYQ  
} ; ;9~YQW@|  
0L;,\&*u  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} *mV?_4!,f7  
1<:5b%^c  
template < typename T > &wQ<sVQ0$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const V 2Xv)  
  { Zl[EpXlZ  
  do f0eQq;D$K  
    { PE.UNo>o  
  act(t); S))B^).0-  
  } Ew4D'; &;  
  while (cd(t)); 1G A.c:  
  return   0 ; !- [ ZQ  
} `;Ui6{|  
} ; '!$ QI@@  
uj;iE 9  
p$F` 9_bZ  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). :@p]~{m:G  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 A}! A*z<9  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 L@RnLaoQ  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 H-t$A, [  
下面就是产生这个functor的类: vJr,lBHEk  
WiZkIZ  
;{8 X+H  
template < typename Actor > XN-1`5:4I  
class do_while_actor <e&v[  
  { M19O^P>[  
Actor act; 3 85qQppz  
public : Cw^iA U  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} foPM5+.G  
8-gl$h  
template < typename Cond > W +Piqf*  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 6r^ZMW  
} ; o>*`wv  
FoE}j   
[-`s`g-  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 (4z_2a(Dl,  
最后,是那个do_ =f@71D1  
2cu2S"r  
wo62R&ac  
class do_while_invoker A99;bf}"  
  { Zk7!CJVM  
public : Lww&[|k.  
template < typename Actor > ,aWI&ve6  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const %-YWn`yEm  
  { G;u 6p  
  return do_while_actor < Actor > (act); J<NpA(@^  
} ZT"vVX- )G  
} do_; o^5UHFxTCB  
g[y&GCKY!=  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? lhQMR(w^  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Nnn~7  
最后来说说怎么处理break和continue 5~>j98K  
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。 E Id>%0s5  
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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