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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda AP~!YwLW  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 "l@~WE  
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, 07MLK8jS  
#nxx\,i>  
hg&AQk  
Fca?'^X  
  class filler wvYxL c#p0  
  { aOuon0  
public : W>Kwl*Cis"  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} VuR BJ2D  
} ; x$p\ocA  
97 g-*K  
ejQCMG7  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: wb?hfe  
H9Z3.F(2  
E:tUbWVp  
^49moC-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 8]L.E  
Lr~K3nb  
?t"PawBWE  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ditzl(L   
x?F{=\z/o  
p?h;Sv/  
;|%r!!#-t  
二. 战前分析 I"!{HnSG`  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。  (M=Br  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 uXC?fMWp.  
JQCwI`%i  
) jvkwC  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); RAxz+1JT  
  /* --------------------------------------------- */ -I*A  `M  
vector < int *> vp( 10 ); ][mc^eI0s|  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); j AE0$u~.  
/* --------------------------------------------- */ W7 E-j+2  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); z~_\onC  
/* --------------------------------------------- */ -jy"?]ve.  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); %xruPWT:k  
  /* --------------------------------------------- */ &Y>u2OZ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); -$q/7,os  
/* --------------------------------------------- */ ig,|3(  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); vOS0E^  
g=(+oK?  
`iI"rlc  
buFtLPe  
看了之后,我们可以思考一些问题: /%c^ i!=f"  
1._1, _2是什么? +NY4j-O  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 `3KprpE8v  
2._1 = 1是在做什么? r?TK@^z  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 }M9al@"  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 N'1~wxd  
:&%;s*-9  
6. jZy~  
三. 动工 Hn~1x'$  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Z^l!y5s/H  
ChGM7uu2  
gK(4<PO'  
!O-+ h0Z  
template < typename T > THp `!l  
class assignment v\eBL&WK  
  { 8iNAs#s  
T value; Zy%Z]dF  
public : E0Djo'64  
assignment( const T & v) : value(v) {} ,Ai i>D]  
template < typename T2 > #V 6 -*  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } OKVYpf  
} ; < &2,G5XA  
= 1VH5pVr}  
gT OMD  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 lo:~~l  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment c5R{Sl  
qrc/Q;$  
VZoOdR:d  
}v,THj  
  class holder C":\L>Ax  
  { DO1{r/Ib.{  
public : l'T0<  
template < typename T > p#d UL9  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const W wha?W>  
  { I={{VQ  
  return assignment < T > (t); F21[r!3  
} Z L</  
} ; ([*t.  
O:)IRB3  
~S6{VK.  
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: [R>   
][nUPl  
  static holder _1; @UX@puK`/  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 =fG8YZ(  
@W8}N|jek  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); DZRxp,  
而不用手动写一个函数对象。 a`*WpP\+  
:$aW@?zAY  
%Be[DLtE"  
SWb5K0YRn  
四. 问题分析 >EtP^Lu~f_  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 lg >AWTW[  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 lM*O+k  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 `uA&w}(G  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Nh9!lBm*]  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ]ECZU   
}!V<"d,!  
五. 问题1:一致性 !d .>r 7w  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| )`mF.87b&h  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 dY<#a,eS  
; ZV^e  
struct holder ;|QR-m2/  
  { acY[?L_6J  
  // ;/ KF3 %  
  template < typename T > 2TEeP7  
T &   operator ()( const T & r) const K)&XQ`&  
  { "n }fEVJ,  
  return (T & )r; Q+(:n)G_6E  
} /'6[*]IZP  
} ; 9Fx z!-9m  
Ko)T>8:  
这样的话assignment也必须相应改动: T zYgH  
43=-pyp  
template < typename Left, typename Right > ?]D+H%3[$i  
class assignment y%bqeo L~  
  { Os 2YZ<t  
Left l; D{c>i`\G  
Right r; }#>d2 =T$  
public : Ko|xEz=  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} OW}j4-~wL  
template < typename T2 > oy bzD  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } w9<FX>@  
} ; 8/?uU]#Q  
l=~9 9mE  
同时,holder的operator=也需要改动: F>kn:I"X)  
`OReSg 2  
template < typename T > %GCd?cFF  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 50bP&dj&  
  { |uwteG5?$s  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 2G5!u)  
} ku9F N  
G!LNP&~  
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。 j_uY8c>3\q  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 *2 $m>N  
N|d.!Q;V.y  
return l(rhs) = r; soQzIx  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 n;^k   
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: IOZ|85u =  
:$Q]U2$mPS  
template < typename Tp > OGi4m |  
class constant_t :'rZZeb'  
  { bA^: p3  
  const Tp t; t>GLZzO  
public : 'a/6]%QFd!  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} H&=4y) /.  
template < typename T > D3AtYt  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const < Gy!i/  
  { o p5^9`"  
  return t; ^=Tu>{uD  
} h8= MVh(I  
} ; <T.#A8c  
_B7?C:8Q-  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 YSz$` 7i  
下面就可以修改holder的operator=了 pkV\D  
:mV7)oWH  
template < typename T > .'{6u;8  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ID).*@(I"  
  { _ KhEwd  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); +JAfHQm-  
} VBsFT2XiL  
b:5%}  
同时也要修改assignment的operator() [xs)u3b  
}Oh'YX#[  
template < typename T2 > (:bCOEZ  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } *ez~~ Y  
现在代码看起来就很一致了。 (=tF2YBV  
> <  _Z  
六. 问题2:链式操作 tTh;.88Z{  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ]V769B9  
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。  z0Z\d  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 7- 3N  
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。 0e:QuV2X  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct z'} =A  
9s6>9hMb)  
template < typename T > a2=uM}Hsp  
struct result_1 %)hIpxOrX  
  { J%-lw{FC  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; vH?+JN"A  
} ; . I&)MZ>n  
&~JfDe9IS  
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: "K$Wh1<7  
%f> |fs  
template < typename T > si!9Gz;  
struct   ref >7(~'#x8A"  
  { >&Ui*  
typedef T & reference; -}qGb}F8!  
} ; {Fp`l\,  
template < typename T > s8yTK2v2\  
struct   ref < T &> }!yD^:[ 5  
  { yc%E$g  
typedef T & reference; !%RJC,X  
} ; <.7I8B7  
#nf%ojh  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: B[/['sD  
LY88;*:S  
template < typename T > ;]oXEq`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const EO 9kE.g  
  { 7MuK/q.  
  return l(t) = r(t); o!l3.5m2d  
} 3VRZM@i  
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。 Eagmafu  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 B-ri}PA  
ZaUcP6[h  
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 ?m9UhLeaS=  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: N}x/&e  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 9>[.=  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 j#nO6\&o  
最后的布局是: ?4,*RCaI  
                Add Ubw!/|mi  
              /   \ :a f;yu  
            Divide   5 "U5Ln2X{J  
            /   \ 0q>NE <L  
          _1     3 jQ_|z@OV  
似乎一切都解决了?不。 5nxS+`Pn.)  
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。 N9JgV,`  
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。 M8",t{7  
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: 8NAWA3^B  
XC/]u%n8](  
template < typename Right > X\3 ,NR,  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const X.T\=dm%v  
Right & rt) const =6Kv`  
  { %M;_(jda  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); rMXOwkE  
} /!{A=N  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 x,w`OMQ}c  
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。 =FD`A#\C~  
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。 ReB(T7Vk=  
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。 4Fr7jD,#k  
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。 Q&.IlVB[  
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? iQm.]A  
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: @^:7UI_  
Z*)y.i`  
template < class Action > _sf#J|kQ  
class picker : public Action EYJi6#  
  { Ot2zhR )  
public : 94'k 7_q  
picker( const Action & act) : Action(act) {} )S wG+k,  
  // all the operator overloaded RP|>&I  
} ; /:Z~"Q*r  
1 ~B<  
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。 =UB*xm%!  
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: FUzMc1zy|  
Kixr6\  
template < typename Right > N&x WHFn]C  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const DQ n`@  
  { 7{K i;1B[w  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); P"V{y|2  
} V'Z&>6Z  
68J 9T^84  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > /XW&q)z-Hl  
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。 /mMAwx  
F; MF:;mM  
template < typename T >   struct picker_maker z*dQIC  
  { e0~sUVYf  
typedef picker < constant_t < T >   > result; sx[&4 k[  
} ; %eutfM-?6  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ;Oi[:Ck  
  { \&\_>X.,  
typedef picker < T > result; "J8;4p  
} ; ;Txv -lfS  
u6iU[5  
下面总的结构就有了: (/"K+$8'  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 nI`f_sp  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 wZo.ynXT  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 6=G~6Qu  
至此链式操作完美实现。 5M<' A=  
v ]/OAH6D  
nL":0!DTRD  
七. 问题3 ]< s\V-y  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 R%Ui6dCLo  
`FzYvd"N  
template < typename T1, typename T2 > d4y9AE@k  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const FUyB"-<  
  { f.aB?\"f6  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Uw2,o|=O  
} |b$>68:  
$S6HZG:N  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: }XGMa?WR  
BrlzN='j}  
template < typename T1, typename T2 > cQ3W;F8|n  
struct result_2 n*vTVt)dJ  
  { nOAJ9  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; fr}1_0DDz  
} ; d}{LM!s  
7xv4E<r2  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? yyY~ *Le  
这个差事就留给了holder自己。 `2x H7a-  
    u0bfX,e2U  
*PSvHXNi  
template < int Order > V-KL%  
class holder; :jt;EzCLg%  
template <> vU_d=T%$  
class holder < 1 > | ((1V^  
  { P+)qE6\  
public : &=F-moDD  
template < typename T > DU5:+" u3  
  struct result_1 :]CzN^k(1c  
  { GI2eJK  
  typedef T & result; j4~7akG  
} ; m,W) N9 M  
template < typename T1, typename T2 > HE#,(;1i  
  struct result_2 7BL |x  
  { ||-nmOy  
  typedef T1 & result; NJ;"jQ-  
} ; 8 uDerJ!  
template < typename T > fm(mO%  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const :]P~.PD5,  
  { _BZ1Vnv  
  return (T & )r; CQ6'b,L&   
} kz ZDtI)  
template < typename T1, typename T2 > q"gqO%Wb|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const {]wIM^$6+  
  { ~7dM!g{W  
  return (T1 & )r1; G'ij?^?  
} A}t%;V2  
} ; NFk}3w:  
)E'Fke  
template <> 403[oOj  
class holder < 2 > YBb)/ZghY  
  { #O2wyG)oU  
public : vU=9ydAj?  
template < typename T > "$XYIuT  
  struct result_1 2v0!` &?M{  
  { FJP< bREQ  
  typedef T & result; ^4c,U9J=  
} ; 0U$:>bQ  
template < typename T1, typename T2 > e^j<jV`1  
  struct result_2 c_ La^HS  
  { r55qmPhg  
  typedef T2 & result; 2t+D8 d|c<  
} ; Fi mN?s  
template < typename T > >_XOc  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const `NBbTQtgO  
  { ldA!ou7  
  return (T & )r; O0^?f/&k  
} `/#f?Hk=  
template < typename T1, typename T2 > WfTD7?\dw  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 6cM<>&e  
  { \)ip>{WG  
  return (T2 & )r2; )uZoH 8?  
} # ;K,,ku x  
} ; C:]s;0$3'9  
8wr8:( Y$  
\gLxC  
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> >。 k`Nyi )AGe  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: lC0~c=?J  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Q"40#RFA  
l , ..5   
return l(i, j) = r(i, j); qu_)`wB  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) u*2fP]n  
kw*)/$5]  
  return ( int & )i; pet~[e%!  
  return ( int & )j; 8{dEpV*  
最后执行i = j; /Rj#sxtdw  
可见,参数被正确的选择了。 }g~g50ci  
Kx~$Bor_!  
ZWO)tVw9G  
11@]d ]v ,  
Q]@c&*_|  
八. 中期总结 <3A0={En  
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: 4'',6KJ@  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 yL6^\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。 C,/O   
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor H@GE)I>^@  
o\Uu?.-<  
1BJ<m5/1%  
6B0# 4Qrv  
2-~|Z=eGW  
F/>*If s  
九. 简化 nZfs=@w:y  
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。 U@'F%nHw  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 owvS/"@  
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: fAGctRGH  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 yub{8f;v  
  +-*/&|^等 v5_7r%Hiw  
2. 返回引用。 "+)K |9T#  
  =,各种复合赋值等 OO nX`  
3. 返回固定类型。 CK0l9#g  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 3X;{vO\a1  
4. 原样返回。 8'A72*dhX  
  operator, >H>gH2qp  
5. 返回解引用的类型。 [$pmPr2  
  operator*(单目) j(iuz^I  
6. 返回地址。 ~:4~2d|  
  operator&(单目) =.*98  
7. 下表访问返回类型。 `1Zhq+s  
  operator[] B:< ]Hl$  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 y` yZ R _  
  operator<<和operator>> kbYeV_OwM  
44\cI]!{  
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。 /`[!_4i  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: LvcuZZ`1a  
P ZxFZvE  
template < typename Left > F30 ]  
struct value_return  W^Y#pn  
  { mk!Dozb/  
template < typename T > c pk^!@c  
  struct result_1 %y&]'A  
  { <_Eg?ePW#  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 9xFO]Y"  
} ; y+9h~,:A  
w\Mnu}<e$  
template < typename T1, typename T2 > ;#1Iiuh  
  struct result_2 WkP +r9rT  
  { tu0aD%C  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; \}5p0.=  
} ; d,0 }VaY=D  
} ; PE"v*9k  
Ya#h'+}  
)}MHx`KT2  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait WA6!+Gy  
O/Rhf[7v*  
下面我们来剥离functor中的operator() KL [ek  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 5|I55CTx  
@%hCAm  
return l(t) op r(t) .&1C:>  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) DWU`\9xA*  
return op l(t) &H||&Z[pk  
return op l(t1, t2) :K':P5i  
return l(t) op D\1k.tI  
return l(t1, t2) op \( )# e  
return l(t)[r(t)] [8XLK4e  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ?kTWpXx"=  
$s\UL}Gc  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ;@3FF  
单目: return f(l(t), r(t)); F S"eM"z  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); wW2d\Zd&  
双目: return f(l(t)); 4/e60jA  
return f(l(t1, t2)); ~+G#n"Pn  
下面就是f的实现,以operator/为例 P[ r];e  
47r&8C+&\  
struct meta_divide 17|np2~  
  { pI.+"Hz  
template < typename T1, typename T2 > =IU*}>#  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) \.uc06  
  { wQ+8\ s=  
  return t1 / t2; LD>\#q8a*  
} *Dmx&F=3,5  
} ; yxt[= C  
F_;DN: {  
这个工作可以让宏来做: l [GOs&D1  
jS.g]k  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\  \ %=9  
template < typename T1, typename T2 > \ F {+`uG  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; r?/A?DMe  
以后可以直接用 TUIk$U?/I  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 1f'Hif*r_X  
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 Wg`AZ=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。。。) I$t3qd{H&  
_>m-AI4^  
44ed79ly0)  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 q.#[TI ^  
ccFn.($p?,  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > .w?(NZ2~  
class unary_op : public Rettype 69K{+|  
  { d XHB#  
    Left l; .7NNT18  
public : o Y}]UB>  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ao" %WX  
G oM ip8'u  
template < typename T > !y:%0{l  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @|}BXQNd  
      { |RkcDrB~  
      return FuncType::execute(l(t)); Q/ms]Du  
    } N6OMY P1  
/93l74.w  
    template < typename T1, typename T2 > wC_l@7 t  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const epHJ@W@#  
      { nlYR-.  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); +!IQj0&'Y3  
    } @Ky> 9m{  
} ; '*^yAlgtt  
/iC;%r1L  
N==ZtKj F  
同样还可以申明一个binary_op /cr}N%HZB  
Ys+OB*8AE  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > H5CR'Rp  
class binary_op : public Rettype Kv'n:z7Md  
  { g>rp@M  
    Left l; l%ayI  
Right r; $rF=_D6  
public : eN? Y7  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 7uorQfR?  
cJo\#cr  
template < typename T > %@a8P  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const K;hh&sTB  
      { F~:O.$f]G  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ?3ig)J,e[  
    } u%/fx~t$  
H=*5ASc  
    template < typename T1, typename T2 > )n49lr6 X  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :A %^^F%  
      { 5!YA o\S  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 2~[@_  
    } *[ #;j$m  
} ; A1)wo^,  
-oeL{9;  
tM-^<V&  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 Hs?e0Z=N  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 E!BPE>  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) {>LIMG-f  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 Pg9hW  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! pLa[}=  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 Z/x*Y#0@n  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 b`yZ|j'ikd  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) '7wd$rl  
下面是修改过的unary_op T_b^ Tc`  
WwH+E]^e+  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > SG}V[Glk  
class unary_op Gb[`R}^dq  
  { |(m oWY=  
Left l; dY?`f<*  
  ETp%s{8  
public : y@2epY?{  
I? THa<  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} alh >"9~!  
`Y-|H;z  
template < typename T > $aHAv/&(5  
  struct result_1 I;5R2" 3  
  { 8[r9HC  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; g  %K>  
} ; [7(-T?_  
O}9KJU  
template < typename T1, typename T2 > }$MN|s  
  struct result_2 r`)L ~/  
  { \s3]_1F;t  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; +*\X]06  
} ; }N_NvY  
lo%;aK  
template < typename T1, typename T2 > `%+ mO88o  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]E  =Iu  
  { *Av"JAX  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); (-]r~Ol^  
} q-nSLE+_;  
x^Yl*iq  
template < typename T > Kvsh  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const s yU9O&<  
  { y/e 2l  
  return OpClass::execute(lt(t)); dz~co Z9  
} vR0 ];{  
cvwhSdZu8  
} ; >!_Xgw  
< >UPD02  
tm7u^9]  
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 sr@j$G#uW5  
好啦,现在才真正完美了。 r{L4]|(utY  
现在在picker里面就可以这么添加了: QwhRNnE=  
P oEqurH0  
template < typename Right > r=yK,d/1  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Ai D[SR  
  { jx acg^c  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); v]__%_  
} ?+T^O?r|O  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 >]o}}KF?  
.0R v(Y  
s2j['g5  
{3N'D2N  
 L4uFNM]  
十. bind OL_{_K(w  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 Bgmn2-  
先来分析一下一段例子 iC iZJ"  
RwS@I /  
Y>jiXl?&  
int foo( int x, int y) { return x - y;} "c}@V*cO<d  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 5*[2yKsTi  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 7ugZE93!  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 O;7)Hjwt  
我们来写个简单的。 Ltjbxw"Qd  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: jA#/Z  
对于函数对象类的版本: [r/k% <  
s;UH]  
template < typename Func > PRNoqi3sY  
struct functor_trait ~ %B<  
  { v]B L[/4  
typedef typename Func::result_type result_type; @ 49nJi  
} ; VLBE'3Qg 1  
对于无参数函数的版本: 5k|9gICyd*  
i-yy/y-N  
template < typename Ret > @ P|LLG'  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Scv#zuv_  
  { k+1|I)z  
typedef Ret result_type; ?eV4 SH  
} ; +a^F\8H  
对于单参数函数的版本: 5BBD.!  
A.UUW  
template < typename Ret, typename V1 > {BHI1Uw  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > pRSOYTebP  
  { t4?DpE  
typedef Ret result_type; dg4vc][  
} ; Vf(6!iRP@  
对于双参数函数的版本: Wu)>U  
R *F l8   
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > jD7NblX  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > jY_T/233d  
  { !%dN<%Ah  
typedef Ret result_type; o:V|:*1Q  
} ; r,_?F7  
等等。。。 h$L"8#  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy RmZ]" `  
mDZ*E!B  
template < typename Func > tE7[Smzuf  
struct func_return xeGb?DPu  
  { \c^45<G2qA  
template < typename T > y^o@"IYu3  
  struct result_1 v9T_&  
  { v@#b}N0n  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [ @4rjGwB  
} ; HYmn:?H  
<V>dM4Mkr  
template < typename T1, typename T2 > UwC=1g U  
  struct result_2 9P{;H usNw  
  { ?ve#} \  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; {\[5}nV  
} ; G\T fL^A  
} ; dK>7fy;mv  
i*CZV|t US  
=~p>`nV  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 GKcv<G208  
a'\o 7_  
template < typename Func, typename aPicker > Mfv1Os:ST  
class binder_1 41SGWAd#:  
  { ? R>h `  
Func fn; fU!<HD h  
aPicker pk; 9uWY@zu  
public : /> 4"~q)  
"O(9m.CZ  
template < typename T > }pJwj  
  struct result_1 P (S>=,Y&  
  { 0T46sm r  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 'fPdpnJ<  
} ; r [ K5w  
MX+ Z ?  
template < typename T1, typename T2 > |\n_OS 7  
  struct result_2 w|Nz_3tI  
  { In[Cr/&/Y  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; #h/Mbj~S  
} ; )XWP\ h  
|.wEm;Bz  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} H'HSD,>(  
U#U]Pt  
template < typename T > SB)5@ nmS  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |2KAo!PI  
  { 2YDM9`5xs\  
  return fn(pk(t)); ~RWktv  
} MMj9{ou  
template < typename T1, typename T2 > ,*7d  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;D$)P7k6  
  { _2N$LLbg  
  return fn(pk(t1, t2)); D1 &A,2wO  
} <\;#jF%V  
} ; o;?/HE%,[  
`:axzCrCfR  
hqRw^2F  
一目了然不是么? }3?n~s\)6f  
最后实现bind @lvyDu6e  
%RDI!e<e}  
Qca&E`~Q  
template < typename Func, typename aPicker > 7NJhRz`_  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) R+CM`4CD  
  { :kGU,>BN  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); nR`ov1RH  
} ;amXY@RmH  
B7!3-1<k>  
2个以上参数的bind可以同理实现。 !o$!Frc  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 aE2.L;Tk?  
M|R b&6O  
十一. phoenix x*/S*!vx\  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ,{c?ymw?  
>;[*!<pfK5  
for_each(v.begin(), v.end(), Phke`3tth  
( 71\xCSI1w&  
do_ 4t)/  
[ AF%@VLf  
  cout << _1 <<   " , " KGg3 !jY  
] e;(0(rI  
.while_( -- _1), y99mC$"Ee`  
cout << var( " \n " )  #B\" '8#  
) !50[z:  
); & \f{E\A#  
$*?,#ta  
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: )6aAB|  
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 r9dyA5oD  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ow]053:i  
那么我们就照着这个思路来实现吧: zE_i*c"`  
D gaMO,  
,I,\ml  
template < typename Cond, typename Actor > $ , u+4h  
class do_while X*\ J_  
  { #{\%rWnCm  
Cond cd; /Sh#_\x  
Actor act; 6AhM=C  
public :  E@b(1@  
template < typename T > ctGL-kp  
  struct result_1 GN2Sn` ;  
  { lg&t8FHa;  
  typedef int result_type; pfI"36]F  
} ; m|G'K[8  
T~='5iy|  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 4H/fP]u  
GI1  
template < typename T > R~6$oeWAw  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5@BBo eG  
  { {lc\,F*$  
  do hzvd t  
    { q*>&^V$M  
  act(t); RVQh2'w  
  } &e!7Z40w@&  
  while (cd(t)); SBS3?hw  
  return   0 ; bR)(H%I  
} {Ja!~N;3  
} ; 1|jt"Hz  
?pd8w#O  
^t#&@-'(d  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). $\U 4hHOo  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 c-0#w=  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 >o=-$gz`  
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。 ^=-y%kp"  
下面就是产生这个functor的类: Sb82}$sO  
{.INnFGP@)  
Qr{E[6  
template < typename Actor > @nCd  
class do_while_actor +csi[c)3E  
  { #%h-[/  
Actor act; #e$5d>j(  
public : *vwbgJG! *  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 73\JwOn~  
&eX!#nQ_.  
template < typename Cond > |Ur"& Z{  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; {fjdr  
} ; BNs@n"k  
V6,H}k   
fd.^h*'mU  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ]%u@TK7  
最后,是那个do_ K42K!8$  
mrF58Uq;A  
Jh!I:;/  
class do_while_invoker ][p>Y>:b-  
  { }*S `qW;B  
public : 5l UF7:A>#  
template < typename Actor > ) u`[6,d  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ia+oX~W!VR  
  { HK0! P*  
  return do_while_actor < Actor > (act); YOmM=X+'H  
} 7Bd-!$j+  
} do_;  KJaXg;,H  
wMg0>  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? !`Hd-&}bYz  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 fy@<&U5rg  
最后来说说怎么处理break和continue %2{ %Obp'  
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。 |#cm`v  
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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