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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda *\>2DUu\`  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ,5*4%*n\  
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, 0.5_,an3  
m4 (Fuu  
BM W4E 5  
'mM5l*{  
  class filler !1_:nD  
  { 3QVng^"B)  
public : Tk:y>P!%a  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} .PxM #;i2  
} ; _ Owz%  
NlMx!f>b%/  
3^a"$VW1  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: L$Q+R'  
1&<@(S<  
VQ; =-95P  
_V?Q4}7d/  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ( FRf.mv{  
l]Sui_+ZU  
Sm,$~~iq}  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 xl^'U/  
{%Y7]*D  
;sf/tX  
+A3 H#'  
二. 战前分析 9.B7Owgr89  
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。 HKwGaCj`  
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 )Fw)&5B!  
y()( 8L  
S7vE[VF5  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); one>vi`=  
  /* --------------------------------------------- */ `4qKQJw  
vector < int *> vp( 10 ); yiq#p "Hs  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); >A/=eW/q  
/* --------------------------------------------- */ (r4\dp&  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); +9J>'oe'D  
/* --------------------------------------------- */ ^b~5zhY&  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); JNz0!wi  
  /* --------------------------------------------- */ *Y ZLQT  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); P.:T zk6  
/* --------------------------------------------- */ 6>I.*Qt \l  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); mI%/k7:sf  
NsHveOK1.  
pS \>X_G3  
AngwBZ@  
看了之后,我们可以思考一些问题: #`$7$Y~]  
1._1, _2是什么? Xn=fLb(  
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。 86g+c  
2._1 = 1是在做什么? c"ztrKQQ  
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。 'Ap 5Aq  
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。 nmGHJb,$  
a5M>1&j/eC  
8E+l; 2  
三. 动工 \t@`]QzG:  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: P>-,6a>  
? h%+2  
=.a ]?&Yyh  
M6sDtL9l  
template < typename T > 08a|]li  
class assignment [Bo$?  
  { KF)i66  
T value; B(LV22#  
public : val<N293L>  
assignment( const T & v) : value(v) {} (T01hR&  
template < typename T2 > j+hoj2(  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } b*KZe[#M1  
} ;  $wTX  
b3lpNJ J  
`uHpj`EU  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 G m! ]   
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment F948%?a  
{@Ac L:Eit  
o=QF>\ \  
1\0@?6`^  
  class holder !%r`'|9y  
  { Rjl__90  
public : :F=nb+HZ  
template < typename T > `WS_*fJ5  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 8)8oR&(f  
  { sIsu >eL  
  return assignment < T > (t); p%1m&/ `F  
} m 9@n  
} ; 1 7oxD  
Rn_c9p  
9lCKz !E  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: rgKn=8+a  
(02(:;1  
  static holder _1; w>_EM&r6~u  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 zP}v2  
)6^xIh  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); w.p'Dpw  
而不用手动写一个函数对象。 t8 "-zd8  
"lf3hWGw  
jqWvLBU!  
^6>|!  
四. 问题分析 =osw3"ng  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 wf%Ep#^6}  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 A> A'dQ69  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 >r3< O=Z7  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 NfF:[qwh  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 @0,dyg<$>  
 a|uZJ*  
五. 问题1:一致性 0K0=Ob^(e  
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?| l0if#?4\r  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 r$Y!Y#hwQ  
Ky$G$H  
struct holder 7,UFIHq  
  { @!3^/D3  
  // 6 JYOe  
  template < typename T > '/g+;^_cB  
T &   operator ()( const T & r) const zq r%7U  
  { D ;$+]2  
  return (T & )r; bGc|SF<V  
} 3>)BI(Wl  
} ; Lu.tRZ`$38  
'<S:|$ $  
这样的话assignment也必须相应改动: >[4|6k|\x  
AiK4t-  
template < typename Left, typename Right > @|%ICG c  
class assignment eh4"_t  
  { "0zXpQi,B  
Left l; 6D"`FPC  
Right r; w]o5L  
public : _6zP] |VBr  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} y7EX&  
template < typename T2 > 1e&b;l'*=  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ![ID0}MjJ  
} ; -Bv1}xf=6  
dt&Lwf/  
同时,holder的operator=也需要改动: l(\8c><m  
]f-'A>MC  
template < typename T > 00a<(sS;  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const #'J7Wy  
  { C+m^Z[  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); )Q/`o,Vm  
} EiP&Y,vT  
(A fbS=[  
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。 '4lT*KN7\  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 wf< `J/7u  
yPG\ &Bo  
return l(rhs) = r; )6 0f  
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。 ,h.Jfo54,  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: BBE1}V!u  
%aE7id>v6  
template < typename Tp > (`.qG &6p  
class constant_t G:C6`uiy`  
  { 8kM0  
  const Tp t; <ZC^H  
public : '# IuY  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} !XA%[u  
template < typename T > !2U7gVt"*  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ?WtG|w  
  {  zn;Hs]G  
  return t; $o$Ev@mi  
} jsi#l  
} ; c$<O0dI  
To{G#QEgG  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 xc<eU`-' b  
下面就可以修改holder的operator=了 1S]gD&V  
IH5} Az  
template < typename T > m<,G:?RM  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const FoD/Q  
  { })Mv9~&S  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); cc(r,ij~4  
} sa(M66KkU  
-WBz]GW4r  
同时也要修改assignment的operator() o7a6 )2JK  
+IO1ipc4cE  
template < typename T2 > <Dj$0g  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } +6M+hO]  
现在代码看起来就很一致了。 0H&U=9'YT  
XvkI +c  
六. 问题2:链式操作 d7tD|[(J  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 SAE '?_  
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。 cvXI]+`<3\  
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。 +s(IQt  
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。 } .H Fm'p  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct &J/4J  
6|>\&Y!Q  
template < typename T > 9H, &nET  
struct result_1 {}J@+Zsi  
  { (06Vcqg  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ;ko[(eFN@  
} ; MLD>"W  
e]*=sp!T  
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: <,4R2'  
vXM/nw|5  
template < typename T > ['4\O43yv  
struct   ref JGO$4DK-1  
  { ogc('HqF^'  
typedef T & reference; +`s&i%{1>  
} ; h6T/0YhWLP  
template < typename T > 1S[5#ewB;j  
struct   ref < T &> ^'u;e(AaE  
  { t3#H@0<  
typedef T & reference; F2PLy q  
} ; l@Eq|y,  
|CZnq-,C  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Oz#EGjz  
78a-3){  
template < typename T > Vyt~OTI\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const +/!=Ub[:U  
  { A{8K#@!  
  return l(t) = r(t); 0nD=|W\@{  
} qv0 DrL,3  
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。 'Elj"Iiu  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 `l gjw=  
)_c=mT  
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 EB29vHAt~  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Z?~d']XD  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 e:GgA  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Id.Z[owC`Y  
最后的布局是: ;&W;  
                Add lR@i`)'?U  
              /   \ $nfBv f  
            Divide   5 -wf RR>)d  
            /   \ io9xI3{  
          _1     3 # +QWi0B  
似乎一切都解决了?不。 InPy:}  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 ~[uV  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 CmJ?_>  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: Rgfc29(8  
pe!dm}!h[  
template < typename Right > x'M^4{4[  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const y3KcM#[  
Right & rt) const ra9cD"/J &  
  { =##s;zj(%  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ,h@R' f !  
} mP)3cc5T  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Yt/SnF  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 FV^4   
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 aucZJjH  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 S[L#M;n  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 R*Xu( 89  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? sMz^!RX@  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: ?}=-eJ(7e  
dDqr B-G  
template < class Action > *1Ut}  
class picker : public Action W8G9rB|T  
  { MS st  
public : b@2Cl l#  
picker( const Action & act) : Action(act) {} &PRx,G5  
  // all the operator overloaded &$b\=  
} ; TDAWI_83-  
.B 85!lCF  
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。 P>{US1t  
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: q?imE~&U  
dq YDz  
template < typename Right > && DD  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const e' U"`)S  
  { "xDx/d8B  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); $>'")7z  
} ':!3jZP"m  
yV J dZI  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > G%7 4v|cd  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 XDpfpJ,z"}  
n%0]V Xx#  
template < typename T >   struct picker_maker HBh` 2Q  
  { =mHkXHE~:  
typedef picker < constant_t < T >   > result; *t#s$Ga  
} ; T|o`a+?  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > UTDcX  
  { .1.J5>/n  
typedef picker < T > result; p{ @CoOn  
} ; )YzHk ;(  
J+)'-OFt0  
下面总的结构就有了: JJ/1daj  
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。 HYjMNj0  
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。 %6NO0 F^  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 . ]o3A8  
至此链式操作完美实现。 <`R|a *  
\!+-4,CbZY  
[ME}Cv`?<E  
七. 问题3 dSOlD/c  
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。 6X@mPj[/  
M11"<3]D  
template < typename T1, typename T2 > 4meidKw]  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u(pdP"  
  { \C]i|]tl  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); hD nM+4D  
} _\ .  
Xh.+pJl,*  
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: {fog<1c  
U/T4i#  
template < typename T1, typename T2 > PUbaS{J7  
struct result_2 ''#p47$8<d  
  { ?mH@`c,fM  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; yWj9EHQU[  
} ; 5/& 1Oxo  
T)WZ_bR  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? JN9^fR09G  
这个差事就留给了holder自己。 Xzl KP;r0  
    r1i$D  
mD9STuA$H  
template < int Order > 79)A%@YHQQ  
class holder; B0f_kH~p~  
template <> "'['(e+7  
class holder < 1 > =2^Vgc  
  { }qc#lz  
public : I"Q#IvNw  
template < typename T > %x&F4U  
  struct result_1 dCB&c ^  
  { U?bG`. X  
  typedef T & result; c]A Y  
} ; M'yO+bu  
template < typename T1, typename T2 > blJIto '  
  struct result_2 : @'fpN  
  { p/r~n'g$  
  typedef T1 & result; {mNdL J  
} ; "XCU'_k=  
template < typename T > }qer   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const rmOQ{2}  
  { h^}_YaT\  
  return (T & )r; |q3f]T&+>{  
} p3g4p  
template < typename T1, typename T2 > Xo2^N2I  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const as>:\hjP##  
  { d i!"IQAvK  
  return (T1 & )r1; Tdg6kkJ  
} jvu N  
} ; m"n.Dz/S  
\CcmePTN#x  
template <> (nGkZ}p  
class holder < 2 > F[5S(7M 7  
  { egfi;8]E  
public : Osnyd+dJY  
template < typename T > E]NY (1  
  struct result_1 GGH;Z WSe  
  { #C4|@7w%  
  typedef T & result; :]'q#$!  
} ; kEO1TS  
template < typename T1, typename T2 > 7'Lp8  
  struct result_2 >A3LA3( c  
  { =(%*LY!Xc  
  typedef T2 & result; D/Rv&>Jh  
} ; &GuF\wJ{7  
template < typename T > Zb]/nP1P  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const \I;cZ>{u"}  
  { XM$GQn]B  
  return (T & )r; Qh^R Ax  
} /mc*Hc 8R8  
template < typename T1, typename T2 > @8|Gh]\P  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const D-6  
  { d>&\V)E  
  return (T2 & )r2; -TgUyv.  
} ^\MhT)x  
} ; 0{Bf9cH  
_74UdD{^o  
m=H_?W;  
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> >。 Vn'?3Eb<  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: {gsW(T>)  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 3!aEClRtq  
?9p$XG  
return l(i, j) = r(i, j); =c&62;O  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ^uhxURF  
S/VA~,KCe;  
  return ( int & )i; x@Y|v@}BE  
  return ( int & )j; gV|Y54}T  
最后执行i = j; D i+4Eb  
可见,参数被正确的选择了。 0pD[7~^o  
ha5e(Hj?  
G;NB\3 ~X  
AP0|z  
I]jX7.fx  
八. 中期总结 "J& (:(:  
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: w,Q)@]_  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 k {a)gFH O  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 iX{H,- C  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor bo1I&I  
.3@Ng  
to'j2jP  
MI\]IQU  
Ir/:d]N*  
\#++s&06  
九. 简化 3w6&&R9  
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。 X'@'/[?  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 RJx{eck%  
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: zka?cOmYF[  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ^sV|ck  
  +-*/&|^等 -KiRj!v|  
2. 返回引用。 EL7T'zJ$  
  =,各种复合赋值等 .a,(pq Jg  
3. 返回固定类型。 F$h'p4$T  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ds]?;l"  
4. 原样返回。 |<rfvsQ.  
  operator, ^!}F%  
5. 返回解引用的类型。  i S  
  operator*(单目) Ihg~Q4t  
6. 返回地址。 VHW`NP 5Jl  
  operator&(单目) ,E?4f @|X  
7. 下表访问返回类型。 "Hht g:  
  operator[] 9 ZGV%Tw  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 aM$=|%9/  
  operator<<和operator>> K_>/lirE?  
WNa3^K/W{  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 j;iL&eo>  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: UfKkgq#  
=&2$/YX0D  
template < typename Left > ;g9%&  
struct value_return E?Cj/o  
  { nW GR5*e:  
template < typename T > RL*]g*  
  struct result_1 >jMH#TZaX  
  { .!yq@Q|=u  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; skR,-:"8  
} ; e!Br>^8l  
TV=c,*TV  
template < typename T1, typename T2 > E0YU[([G  
  struct result_2 <Oa9oM},d  
  { Cw#V`70a  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 1Nj=B_T  
} ; sJ~P:g  
} ; lR@& Z6lw  
EwQae(PpA  
K]<u8eF  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait @.ZL7$|d  
p=B?/Sqa  
下面我们来剥离functor中的operator() C3}Aq8$6  
首先operator里面的代码全是下面的形式: tOH0IE c  
iyj3QLqE  
return l(t) op r(t) j"hASBTgp  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 8l23%iWxe  
return op l(t) \Y e%o}.{  
return op l(t1, t2) t$ZkdF  
return l(t) op bSrZ{l  
return l(t1, t2) op e$|VG* d  
return l(t)[r(t)] /^2CGcT(  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] e$wt&^W  
G),db%,X2  
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: 8lwM{?k$  
单目: return f(l(t), r(t)); i03gX<=*  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); w$>3pQ8d  
双目: return f(l(t)); w>vH8f  
return f(l(t1, t2)); S}7>RHe  
下面就是f的实现,以operator/为例 4seciz0?  
`?uPn~,e8  
struct meta_divide ^i`*Wm@!  
  { L~eAQR  
template < typename T1, typename T2 > Mr* |9h  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) GMm'of#  
  { Mm#[&j[Y  
  return t1 / t2; [ H,u)8)  
} K@r*;T  
} ; f&yQhe6q  
yd>}wHt  
这个工作可以让宏来做: <AUWby,"  
-t4 [oB  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ xvDI 4x&  
template < typename T1, typename T2 > \ /6U 4S>'(  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Jqru AW<  
以后可以直接用 K"l0w**Og#  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) r7I B{}>-  
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 nbxR"UH  
(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。。。) y $V[_TN  
R0<< f]  
ut5yf$%  
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 5f{|"LG&  
& iSD/W  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Q)^g3J  
class unary_op : public Rettype Vk7=7%xW  
  { rAXX}"l6s  
    Left l; Fe$/t(  
public : :'*DMW~  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} %^.P~s6  
np6HUH  
template < typename T > ~L4eZ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _N'75  
      { vv/J 5#^,\  
      return FuncType::execute(l(t)); nb+m.X  
    } -x'e+zT  
nGrVw&  
    template < typename T1, typename T2 > J_xG}d  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2k1aX~?  
      { z\.1>/Z=  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); r4eUZ .8R  
    } m0( E kK  
} ; (@&I_>2Q  
JSW&rn  
G6O/(8  
同样还可以申明一个binary_op fp&Got!pB  
Lko`F$5X  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > )5yj/0oT  
class binary_op : public Rettype LprM;Q_  
  { |E|6=%^  
    Left l; |9,UaA  
Right r; <qY5SV,  
public : kuS/S\Z5K  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} P s#>y&  
'29WscU  
template < typename T > 8H $#+^lW  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const JTUNb'#RZ  
      { Q 4K +*Fi}  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); {Y_Nj`#BT  
    } (9GbG"   
./w{L"E  
    template < typename T1, typename T2 > *not.2+  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const y/R+$h(%  
      { o'Y#H r)/  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); g6euXI  
    } v0 ];W|  
} ; oI@ 9}*  
s~$zWx@v  
l$XA5#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 - ]Y wl  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ]Oso#GYD  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) (@Zcx9  
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。 YIO R$  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ! F7:i  
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。。。 =kFuJ x)f  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 V/bH^@,sA  
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) )w"0w(   
下面是修改过的unary_op (=JueF@J  
-1 W  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > v*r9j8  
class unary_op "$8w.C  
  { 4VFc|g  
Left l; Bp3L>AcVu  
  9^zx8MRXd  
public : hTw}X.<4  
;r!\-]5$  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ]{Ek[Av  
a:u}d7T3e  
template < typename T > h7?.2Q&S  
  struct result_1 ;3 UvkN  
  { :qnokrGzB  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Z#7U "G-A  
} ; F5IZ"Itu(  
XGIpUz  
template < typename T1, typename T2 > !$r9C/k  
  struct result_2 mP!N<K  
  { *Sb2w*c>  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; KjYDFrR4  
} ; }vD;DSz:  
R 3G@ G  
template < typename T1, typename T2 > GCH[lb>IJv  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const + *a7GttU  
  { <gcmsiB|  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); P)IjL&[  
} b~as64  
o2}N=|&  
template < typename T > sR! +d:LJ4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Tc_do"uU  
  { T*\$<-^  
  return OpClass::execute(lt(t)); M=+M8M`Iy  
} 7j T}{ x  
Omb.53+  
} ; ~ B]jV$=  
#eLN1q&Z  
`[@VxGy_  
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 Ff)@L-Y\K  
好啦,现在才真正完美了。 kW(Kh0x  
现在在picker里面就可以这么添加了: TkT-$=i  
UoRDeYQ`E  
template < typename Right > ^4UcTjh  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 7@~QkTH~y  
  { LP?P=c  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); l0#4Fma  
} 1RA }aX  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 Yj3*)k  
%`oHemSy  
mt^`1ekoY  
G1p'p&x.  
(HJ$lxk<2h  
十. bind mR,O0O}&  
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。 J% AG`  
先来分析一下一段例子 @Wz%KdXA  
{\Ys@FF  
p}BGw:=  
int foo( int x, int y) { return x - y;} %yKKUZ~  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 952V@.Zp  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 N-Z^G<[q.  
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。 %HVD^. V  
我们来写个简单的。 nqeVV&b!  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: |G=FqAX H  
对于函数对象类的版本: }{t3SGsJ  
M#T#:wf~  
template < typename Func > :fW.-^"VP  
struct functor_trait U\?+s2I)v  
  { i=V-@|Z  
typedef typename Func::result_type result_type; Fq4lXlSB  
} ; G}q<{<+$  
对于无参数函数的版本: yH+c#w  
IF e+ B"  
template < typename Ret > pSXEJ 2k  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ]6q*)q:`  
  { lm!F M`m  
typedef Ret result_type; <irpmRQr  
} ; ;8uHRcdQ  
对于单参数函数的版本: ]y}Zi/zh  
d#4Wj0x  
template < typename Ret, typename V1 > gz#+  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > # 'wL\3  
  { sN=KRqe  
typedef Ret result_type; 4NJVW+:2  
} ; c|+y9(0|y  
对于双参数函数的版本: z41D^}b  
5e)i!;7Uv  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > =^#0.  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > K` 2i  
  { Vl-D<M+i h  
typedef Ret result_type; !%X>rGkc  
} ; b13nE .  
等等。。。 8pd&3G+  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy v,8Si'"i+  
PMQb\%iE"  
template < typename Func > 7WXiG0  
struct func_return ,Io0ZE>`V  
  { [@x  
template < typename T > V@Ax}<$A  
  struct result_1 z"9aAytd  
  { U n]DFu  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; V, E9Uds  
} ; ]Kof sU_{  
Q:kwQg:~  
template < typename T1, typename T2 > wE)] ah:  
  struct result_2 pz.Y=V\t  
  { =P 1RdyP  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; {n pOlV  
} ; 9+W!k^VWq  
} ; 6Q?BwD+>  
cn@03&dAl  
H^ESA s6  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 k>7gy?Y!K<  
^ sS>Mts  
template < typename Func, typename aPicker > C3]\$  
class binder_1 &~z+R="=  
  { v`@5enr  
Func fn; ys:1Z\$P  
aPicker pk; !."Izz/  
public : }_Tt1iai*  
bXa %EMF  
template < typename T > U f=vs(  
  struct result_1 Q]yV:7  
  { LZgwIMd  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; xhw8#  
} ; cdd P T  
38Bnf  
template < typename T1, typename T2 > 4x=V|"  
  struct result_2 Pn~pej5'K  
  { v(i1Z}*b  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; MtMvpHk  
} ; xC= y^- 1  
Y{+zg9L*  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 7qCJ]%)b6  
!#}v:~[A  
template < typename T > LsuAOB 8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9:bh3@r/  
  { nF|#@O`1  
  return fn(pk(t)); `V?x xq\  
} XLkL#&Ir  
template < typename T1, typename T2 > _lP4ez Y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ukk-(gjX  
  { UchALR^5  
  return fn(pk(t1, t2)); ;u4@iN}p  
} )^*9oqQ  
} ; ?$>u!V<'  
.=.yZ  
{hkM*:U  
一目了然不是么? s!8J.hD'I  
最后实现bind C:|q'"F  
j1'xp`jgv  
z*??YUT\M  
template < typename Func, typename aPicker > X ,V= od>  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) GC5#1+fQ  
  { U89]?^|bb  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); -D.B J(  
} gb!@OZ c  
f;@ b a[  
2个以上参数的bind可以同理实现。 u|_I Twk  
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。 SX1Fyy6 w  
N7RG5?  
十一. phoenix &0;{lS[N:L  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: P#vv+]/  
3B!&ow<rt  
for_each(v.begin(), v.end(), UUdu;3E=5  
( $sd3h\P&R  
do_ ];d5X  
[ i_oro "%yL  
  cout << _1 <<   " , " ;-Y]X(z>  
] g:~?U*f-  
.while_( -- _1), 1 $KLMW  
cout << var( " \n " ) a<a&6 3  
) E.7AbHph0  
); r{Qs9  
Mip m&5R  
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: U5@TaGbx  
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 Egjk^:@  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 iOX4Kl  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 886 ('  
{WM&  
3isXgp8  
template < typename Cond, typename Actor > `JY>v io  
class do_while |p=.Gg=2  
  { $v?! 6:  
Cond cd; ,J`lr U0  
Actor act;  Rsa\V6N>  
public : :*F3  
template < typename T > Pp JE|[]  
  struct result_1 $BR=IYby  
  { %%-U .   
  typedef int result_type; R%]9y]HQ  
} ; 7YQK@lS  
fY,@2VxyfA  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} OI]K_ m3  
LS2ek*FJO  
template < typename T > @ ^XkU(m  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const R&x7Iq:=D  
  { ]P}K3tN%]  
  do &bS"N)je  
    { @gu77^='  
  act(t); ziB]S@U  
  } N18diP[C  
  while (cd(t)); Nw3I   
  return   0 ; mvL0F%\.\  
} +s*l#'Q  
} ; `DWi4y7  
5 vu_D^Q  
xi1N? pP  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). -!bLMLIg  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 b*6c. o  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 0Z1H6qn  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 "M5ro$qZ}  
下面就是产生这个functor的类: K,L>  
!e#I4,fn  
mKf>6/s{c  
template < typename Actor > jV|$? Rcl%  
class do_while_actor LBbo.KxAe3  
  { $@:>7Y"  
Actor act; p.TiTFu/  
public : yTq(x4]  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} kj<D4)  
iEJQ#5))0  
template < typename Cond > \{+nXn  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ^*?B)D=,  
} ; wE8a4.  
/F8\%l+  
xJF6l!`  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 jt10gVC  
最后,是那个do_ ^b `>/>  
[WO%rO^p  
MRVz:g\mi  
class do_while_invoker )o'U0rAx|a  
  { d6d(? "  
public : 4-}A'fTU8  
template < typename Actor > @L>NN>?SGQ  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const >gOI]*!5  
  { WT ~dA95  
  return do_while_actor < Actor > (act); (-Ct!aW|  
} L9unhx  
} do_; 9^ *ZH1  
~a8G 5M  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Cf1wM:K|8  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 SFk11  
最后来说说怎么处理break和continue `9Q,=D+  
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<@o3t  
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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