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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda sK"9fU  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ?E9DXg  
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, <W`#gn0b6  
4\pWB90V  
j ,)P9V  
DbZ0e5  
  class filler 7R3fqU.Rq  
  { %*o8L6Hn  
public : 'qArf   
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} B d^"=+c4  
} ; Fhv2V,nZ<  
T1` |~Z?g-  
C@Nv;;AlU  
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: K*IxUz(  
}m/RZP~=  
2>]a)  
T/c<23i  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); WEa2E?*  
F$Ca;cP"  
c{>uqPTY  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 =?])['VaA  
"c(Sysl.L  
< AI;6/  
[k[u*5hP|F  
二. 战前分析 X53mzs  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 F( Ak  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 'JZJFE7Z  
O1D6^3w  
h 6%[q x<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); K7e4_ZGI  
  /* --------------------------------------------- */ B/J>9||g  
vector < int *> vp( 10 ); hH->%*  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); v! 42 DA)  
/* --------------------------------------------- */ ckjrk  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ,;<RW]r-P  
/* --------------------------------------------- */ .6m "'m0;  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ]WUC:6x  
  /* --------------------------------------------- */ T *I?9d{k  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); *9 Q^5;y  
/* --------------------------------------------- */ [EY`am8[  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); nRb^<cZf  
c=[q(|+O!  
a`E*\O'd  
_Cy:]2o  
看了之后,我们可以思考一些问题: #5&jt@NS  
1._1, _2是什么? .fzu"XAPu  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 cBYfXI0`  
2._1 = 1是在做什么? 'r} zY-FM`  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 3L _I[T$s  
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。 ?Pwx~[<1""  
LF?P> 1%-  
Sd))vS^g  
三. 动工 o5Y2vmz?9  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: F52B~@ .  
T;\^#1  
C}?0`!Cc%  
lFUWV)J\  
template < typename T > ]h!`IX  
class assignment NQ|xM"MqD  
  { 3+xy4 G@L  
T value; +'#oz+  
public : b[@V Ya  
assignment( const T & v) : value(v) {} t` 8!AhOgc  
template < typename T2 > }wwe}E-e  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } K"<*a"1I  
} ; JR9$. fGJ  
(QB+%2v  
`@`1pOb  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 RGD]8 mw  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 64j|}wJ$  
hzY[ G :  
yg;_.4TpIO  
[m'CR 4(|  
  class holder "Vd_CO  
  { HFo-4"  
public : +VU4s$w6  
template < typename T > u>.y:>  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 0 nW F  
  { 99OD= pxQ  
  return assignment < T > (t); 7Bz*r0 9S  
} ~VTs:h  
} ; X6RQqen3:  
Uh|>Skic4  
GZ }/leR  
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: Di Or{)a  
6'OO-o  
  static holder _1; XidxNPz0^  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 #T~&]|{,  
F9XT lA  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); !:fv>FEI9  
而不用手动写一个函数对象。 Vf-5&S&9  
Omag)U)IPh  
cs_}&!c{  
Zv qn%K],  
四. 问题分析 $T }Tz7(  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 vt]F U<  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 }Ia 0"J4  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 H5nS%D  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 !0 Q8iW:  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 xi'<y  
8NimZ(  
五. 问题1:一致性 lQ*eH10H  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 7w58L:)B.  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 TYjA:d9YH  
=qoRS0Qa  
struct holder 2H[)1|]l  
  { ^uaFg`S  
  // 0,FC YTtj$  
  template < typename T > Ie'P#e'  
T &   operator ()( const T & r) const o;`!kIQ  
  { QLb MPS  
  return (T & )r; ;vO@m!h}U  
} 6~5$s1Yc  
} ; 'pP-rdx  
`1p 8C%  
这样的话assignment也必须相应改动: mVm4fHEYwU  
Rt= X% [YL  
template < typename Left, typename Right > J(h3]J/Yw  
class assignment 2HOe__Ns  
  { M?o{STt  
Left l; 9 Aivf+  
Right r; "dN < i  
public : [{F%LRCo-  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} K 6pw8  
template < typename T2 > V 2kWiyN  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 4/wwn6I}G  
} ;  Iao[Pyk  
WPY8C3XO  
同时,holder的operator=也需要改动: )teFS %  
%my  
template < typename T > DBbc|I/[l  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const LXhaD[1Rb  
  { ;;LuU<,$  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); aIGn9:\  
} _J"mR]I+  
&?a.mh/8[[  
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。 QjukK6#W  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 (iDBhC;/B  
G8NRj9k?  
return l(rhs) = r; zg]Drm  
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。 zW'/2W.  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: kEK[\f VE  
."JzDs   
template < typename Tp > B 1w0cS%%:  
class constant_t !Q[}s #g  
  { SWoEt1w  
  const Tp t; bf98B4<  
public : -h\@RC  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 'yT`ef  
template < typename T > &|z544  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ag]*DsBt  
  { \8_V(lU   
  return t; &,uC9$  
} {a4xF2  
} ; Pe,;MP\2  
#1l7FT?q  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 5LMj!)3  
下面就可以修改holder的operator=了 !V( `ZH  
75(W(V(q  
template < typename T > YeIe\3x!N  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const nL;K|W  
  { cHn;}l!I  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Rrz'(KSDw  
} U+!UL5k  
U2&HSE|2J  
同时也要修改assignment的operator() 5`UJouHi  
O|(o8 VS  
template < typename T2 > T5{T[YdX<  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } >40 GP#Vz  
现在代码看起来就很一致了。 Gmgeve  
||gEs/6-  
六. 问题2:链式操作 IuKnM`X  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 K50t%yu#T]  
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。 -,@bA @&  
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。 G"fdu(.@  
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。 W%zmD Hk~  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct qj;l,Kua  
{3 SdX  
template < typename T > 1HXlHic  
struct result_1 )v-Cj_W5]"  
  { x#o?>5Qg?  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ;E2~L  
} ; P7Z<0Dt\}  
T:)% P6/  
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$0U!  
RR'(9QJ$  
template < typename T > E~69^ cd  
struct   ref )ys=+Pz  
  { s9:%s*$u  
typedef T & reference; l) iv\j  
} ; %30T{n:  
template < typename T > V4oak!}?  
struct   ref < T &> d.b?! kn  
  { 6o9sR)c ?  
typedef T & reference; XL?A w  
} ; $OT}`Te~  
E.4n}s  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: <q1'Li)_R  
k{qLkcOg=  
template < typename T > d"p2Kx'*3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const @!-aR u  
  { _H/67dcz,  
  return l(t) = r(t); UJ9q-r  
} dRM5urR6,  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 sk\_[p  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 "h`54 }0  
# s,Y% Bce  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 _p$"NNFN  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: HcDyD0;L.  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 t0I>5#*WU  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 S--/<a2  
最后的布局是: K#iK6)tS  
                Add #EEG>M*xB  
              /   \ s|BX> 1  
            Divide   5 0\ZaMu #  
            /   \ wFn@\3%l`  
          _1     3 ^$8Vh =D  
似乎一切都解决了?不。 `Q+i-y  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 >9(7h&[Y  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 &l?N:(r  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: hq]xmM?&  
a$laRtId7  
template < typename Right > S]5VEn;pV  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const N!.kq4$.  
Right & rt) const rSzQUn<  
  { L;4[ k;5  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); @\S]]oLn  
} 1Q0%7zRirI  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ;7wwY$PBH  
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。 ;!^ +N  
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。 ./'; P <)  
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。 pqkcf \  
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。 K`,nW6\  
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? $dr27tse&<  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: V> 1D1  
XTIu(f|d_;  
template < class Action > y @]8Ep  
class picker : public Action 9$:QLE+t  
  { -MQZiq7H4  
public : B-B?Ff>  
picker( const Action & act) : Action(act) {} g"TPII$  
  // all the operator overloaded :QxL 9&"  
} ; +p8qsT#7  
T-hU+(+hg  
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。 9*7Hoi4Ji  
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: M" xZz  
JTSq{NN  
template < typename Right > d3\OHkM0^  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const `WraOsoY  
  { rSM$E  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); kQqBHA  
} U)SM),bE[  
XhQw+j~1.  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > z"G`o"4 V  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 NvEm,E\|  
r'Hy}HWuF  
template < typename T >   struct picker_maker m OwWg  
  { j` [#Ij  
typedef picker < constant_t < T >   > result; N8Rm})  
} ; L*kh?PS;  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 1}i&HIr!b  
  { ; ,Of\Efc|  
typedef picker < T > result; 5HWwl.D  
} ; # Nu%]  
:;" aUHU'  
下面总的结构就有了: </K%i;l  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 j;1~=j])  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 [] GthF  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 j CTQ sV  
至此链式操作完美实现。 _)HD4,`  
B"pFJ"XR  
L?Kz P.(t+  
七. 问题3 xn%l  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 Qx6,>'Qk'  
}:,o Y<  
template < typename T1, typename T2 > "R@$Wu53|  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const m_{%tU;N  
  { B FzcoBu-  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); $[HcHnf  
} 3K=q)|  
x.0k%H  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: B[) [fE  
VEFwqB1l  
template < typename T1, typename T2 > *" |VNnB  
struct result_2 Q0 uP8I}n  
  { 5Z4(J?n  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; |_hioMVz  
} ;  ~ LJ>WA  
lpM>}0v   
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? w^:V."}-$  
这个差事就留给了holder自己。 oTplxF1  
    ``2QOu 1  
~8KF<2c   
template < int Order > i6!T`Kau  
class holder; ::3iXk)  
template <> b0~H>cnA  
class holder < 1 > Gvt;Q,hH  
  { y(aAp.S>  
public : l|R<F;|  
template < typename T > N$=(1`zM=  
  struct result_1 ;~'cITL  
  { dy2_@/T7  
  typedef T & result; pmow[e  
} ; + d+hvwEM  
template < typename T1, typename T2 > Mp^OL7p^^  
  struct result_2  #{)r*"%  
  { pJ 2:` f<;  
  typedef T1 & result; Z1)jRE2dl  
} ; cuV8#: i  
template < typename T > F #!@}K8  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const =|qt!gY)Y  
  { LK   
  return (T & )r; ei+9G,  
} !]{1h  
template < typename T1, typename T2 > #f|NM7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 'XZI{q2i  
  { A-Q{*{^#  
  return (T1 & )r1; .pB8=_e:  
} 6)uPM"cO  
} ; KG4#BY&^  
CN8@c!mB  
template <> 3$96+A^M*  
class holder < 2 > )JY_eG&2Dx  
  { ^hl]s?"3  
public : g|v1qfK  
template < typename T >  BdE`p{  
  struct result_1 cKi^C  
  { sT[av  
  typedef T & result; E&s'uE=w+  
} ; 4BduUH  
template < typename T1, typename T2 > /A[oj2un  
  struct result_2 *D09P%  
  { HX /GLnY/X  
  typedef T2 & result; |&0"N[t  
} ; .%J?T5D  
template < typename T >  xnRp/I  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const (g iTp@Tp  
  { I\Gp9w0f  
  return (T & )r; 1a=9z'8V  
} 'Tru?y \  
template < typename T1, typename T2 > YP$*;l  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const  23(E3:.  
  { mD^qx0o<  
  return (T2 & )r2; %0~wtZH_!  
} Q~b M  
} ; iX>!ju'V  
kYI(<oTY~  
zT4ulXN  
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> >。 9znx1AsN  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: |=^#d\?]j  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 9pl_V WrQ  
\:q e3Q  
return l(i, j) = r(i, j); JXSqtk=  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) )v!lPpe8  
zV_-rf  
  return ( int & )i; QNa}M{5>h  
  return ( int & )j; IioE<wS)  
最后执行i = j; HgSmAziv  
可见,参数被正确的选择了。 >Xh(`^}SQ*  
)-6s7  
'4^V4i  
\@}$Wjsl  
O)RzNfI^`N  
八. 中期总结 QS=$#Gp  
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: %.Tf u0M  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 {YKMQI^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。 R26tQbwE  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor $*v20  
!6tC[W`  
8SCW.;0  
PkCeV]`w  
Zs5I?R1e8  
"$E!_  
九. 简化 SJ~I r#  
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。 = @Nv:1:r  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 b~haP.Cl :  
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: /c$Ht  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 EYx2IJ  
  +-*/&|^等 ]}l+ !NV<  
2. 返回引用。 D 5r   
  =,各种复合赋值等 @;T #+!  
3. 返回固定类型。 U:P3Z3Y%  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) d-N"mI-  
4. 原样返回。 gh #w%g1g  
  operator, y~A7pzBZ=  
5. 返回解引用的类型。 l-^XW?CfL  
  operator*(单目) NKUI! [  
6. 返回地址。 $vGEY7,  
  operator&(单目) iq^L~RW5e  
7. 下表访问返回类型。 !^w\$cw&  
  operator[] 6kF uMtjc  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 d Xo'#.  
  operator<<和operator>> \2<yZCn  
mN'9|`>V>  
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。 w)m0Z4*  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 9-E>n)  
UQf>5g  
template < typename Left > QV H'06 "{  
struct value_return s-N?Tzi  
  { 9;v"bc Q  
template < typename T > V+a%,sI  
  struct result_1 *r?51*J  
  { + $a:X  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Obc3^pV&  
} ; Ae_ E;[mj  
;gW|qb+#)j  
template < typename T1, typename T2 > bq6{ty"  
  struct result_2 e>zk3\D!  
  { X.AOp  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; !Ub?eJp  
} ; ]qza*ba  
} ; =ci5&B?  
/ ?[gB:s  
$9i5<16  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait XX[Wwt  
WJSHLy<a  
下面我们来剥离functor中的operator() s^t1PfP(,  
首先operator里面的代码全是下面的形式: &?g!}Ky \  
wY ;8UN  
return l(t) op r(t) *T2&$W|_a  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) yg[;  
return op l(t) &|{,4V0%A  
return op l(t1, t2) ty< tv|p  
return l(t) op lPN< rgg  
return l(t1, t2) op IM5^E#-g7  
return l(t)[r(t)] <[5${)  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] \HQb#f,  
*-!ndbf  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: WfbNar[  
单目: return f(l(t), r(t)); W>|b98NPu  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 3Q~&xNf  
双目: return f(l(t)); P_lcX;O  
return f(l(t1, t2)); >T*g'954xF  
下面就是f的实现,以operator/为例 x[>_I1TJ  
k`~br249  
struct meta_divide boOw K?  
  { g~H? l3v  
template < typename T1, typename T2 > <$ZT]pT  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) G~tOCp="p  
  { i|,A1c"*  
  return t1 / t2; _>m*`:Wb  
} |M/ \'pOe  
} ; PZhZK VZx  
OK J%M]<  
这个工作可以让宏来做: {uM{5GSL  
;_\  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ pbvEIa-Y4  
template < typename T1, typename T2 > \ 5)v^ cR?&  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; gwz _b  
以后可以直接用 Qn3+bF4  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ;,})VoC\!  
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 %dU'$)  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) =+=|{l?F  
RH4n0 =2  
DJ [#H  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 U(]5U^  
,$qs9b~  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > :(p rx   
class unary_op : public Rettype r= | |sZs  
  { rtF6Lg  
    Left l; <r`Jn49  
public : >~>[}d;glw  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} lKwT5ma7  
n rB27  
template < typename T > RF2XJJ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _r|yt Q)  
      { !skiD}zd1  
      return FuncType::execute(l(t)); BrcXn@tl  
    } BXv)zE=j  
d1La7|43u  
    template < typename T1, typename T2 > Aq]'.J =4  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~JPzjE  
      { i@^`~vj  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); <0 idG  
    } oNsx Fi:  
} ; P W<wjf,rQ  
J<*Mk  
g):jZU]b  
同样还可以申明一个binary_op (a!,)  
D"f(nVEr  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 4H=sD t  
class binary_op : public Rettype "wC5hj]  
  { f4I9H0d;!  
    Left l; HbSx}bM_9  
Right r; H 7F~+ Q-}  
public : o5 XUDDi  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} uPv?Hq  
0_pwY=P  
template < typename T > ZDmk<}A-U  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const R.`J"J0/~  
      { H&IP>8Dk  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); qWRMwvN{  
    } FOG+[v  
L [M8[~Hy  
    template < typename T1, typename T2 > {$:13AnK   
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "FIx^  
      {  Ph{+uI  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); D?F5o^e"h<  
    } 2`U&,,-Mf  
} ; V\hct$ 7Vm  
13kb~'+&r  
z))[Lg  
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 7uNI  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 be#"517  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ^!Jm/-  
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。 <Pt\)"JA  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! s9bP6N!,  
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。。。 GnaV I  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 cS7!,XC  
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) .Awq(  
下面是修改过的unary_op !I/kz }N@  
S IK{GWX  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > /n7,B}  
class unary_op Jz0S2&  
  { KptLeb:Om  
Left l; @+#p: sE  
  += ~}PF  
public : ;_&L^)~P$  
&L~rq)r/&  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ?.ihWbW_  
qW>J-,61/  
template < typename T > #[yl;1)  
  struct result_1 obolDh a  
  { E_rC"_Zte  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; C8q-gP[  
} ; 8!>pFVNJf  
6D(m8  
template < typename T1, typename T2 > ,sl.:C4  
  struct result_2 6 74X)hB  
  { Qf]!K6eR  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; rWqA)j*!  
} ; m/nn}+*C  
$?{zV$r1  
template < typename T1, typename T2 > CI'5JOqP  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  E/;YhFb[  
  { lM,:c.R  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ksp':2d}  
}  N&.p\T&t  
TaT&x_v^~a  
template < typename T > nCB3d[/B  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const * ?fBmq[j  
  { 1<|I[EI  
  return OpClass::execute(lt(t)); P[i/o#  
} P@?CQvMx  
':$a6f &T  
} ; X5[sw;rk  
rRel\8  
V= PoQ9d  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ^]gl#&"D  
好啦,现在才真正完美了。 {'kL]qLg  
现在在picker里面就可以这么添加了: pBkPn+@  
=^vUb  
template < typename Right > 3)\qt s5  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const _4Pi>  
  { Hefqzu  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); {!h[@f4  
} >,vuC4v-  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 .R5z>:A  
j(JI$  
E}2[P b)e  
h+(s/o?\  
X ii#Qtd.  
十. bind IA `  
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。 b@hoH)<9E  
先来分析一下一段例子 |D:0BATRP  
')cu/  
Z9I./s9  
int foo( int x, int y) { return x - y;} q'tT)IgD  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 iX p8u**  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ]S ,GHPEN  
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。 -NeF6  
我们来写个简单的。 E!M+37/  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: EMbsKG  
对于函数对象类的版本: C:{'0m*jKs  
K%Bi8d  
template < typename Func > XZGyhX7  
struct functor_trait &ii =$4"R  
  { ^pa).B.`T  
typedef typename Func::result_type result_type; _Hk`e}}  
} ; jN0v<_PJED  
对于无参数函数的版本: w2L)f,X  
$h9!"f[|j  
template < typename Ret > "o^zOU  
struct functor_trait < Ret ( * )() > [~wcHE  
  { dM$S|, H  
typedef Ret result_type; M(f'qFY=K  
} ; QNFrkel  
对于单参数函数的版本: VuW19-G  
r_m&Jl@4  
template < typename Ret, typename V1 > [:qX3"B  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > jo~vOu  
  { qFk(UazN  
typedef Ret result_type; is$d<Y&F  
} ; m<4Lo0?nS  
对于双参数函数的版本: ZxW V ,s&p  
L6.R?4B   
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > /o2eKx  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ."O(Ig[  
  { ,e,{6Sg6gl  
typedef Ret result_type; )Be;Zw.|  
} ; \Y$NGB=2[  
等等。。。 J:a^''  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ] W_T(C*  
9'M_tMm5  
template < typename Func > I j /J  
struct func_return =g:\R$lQ  
  { jg(A_V  
template < typename T > ->(B: Cz  
  struct result_1 zqkmsFH{  
  { {PKER$C  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; y (A"g3^=  
} ; o%a$m9I  
3'wBX  
template < typename T1, typename T2 > p:jrqjLp  
  struct result_2 mfvQ]tz_+  
  { D[mYrWHpn  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; jI%yi-<;  
} ; gNeCnf#Xa  
} ; rgCId@R  
eMwf'*#  
 a4yU[KK  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 NO1PGen  
s5HbuyR^  
template < typename Func, typename aPicker > 7^F?key?  
class binder_1 /<@tbZJ*8  
  { !IS ,[  
Func fn; vh C"f*  
aPicker pk; ?m6E@.{  
public : ]2jnY&a5  
G r)+O  
template < typename T > Z6p>R;9n  
  struct result_1 I(.XK ucU  
  { sAb|]Q((  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; H;6V  
} ; o>YR Kb  
2-4%h!  
template < typename T1, typename T2 > oaHBz_pg  
  struct result_2 ~EBZlTN  
  { 0U<9=[~q7@  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; uD"Voh|]=  
} ; =ZQIpc  
IYWD_}_ $  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} A{QS+fa/  
Jj!T7f*-GX  
template < typename T > 3-05y!vbcE  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +vP1DXtj(  
  { w%ForDB>P  
  return fn(pk(t)); D+V^nCcx%  
} 8Y9mB #X  
template < typename T1, typename T2 > 7"NUof?i  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7j Q`i;L}Y  
  { E=y#~W  
  return fn(pk(t1, t2)); M@8(h=  
} }Y[.h=X  
} ; 6=   
vv u((b  
{9)f~EbM!  
一目了然不是么? =k'dbcfO$9  
最后实现bind D|xSO~M5  
pnD#RvmW2e  
.f}I$ "2  
template < typename Func, typename aPicker > EQ28pAZ  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) bke 1 F '  
  { iG ;6e~p  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); x~W&a*WNT  
} ()r DM@  
| 8AH_Fk  
2个以上参数的bind可以同理实现。 pO^ 6p%  
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。 (<ejJPWT  
vq{:=:5'P  
十一. phoenix R1nctA:  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 8wBns)wy@  
vn8Ez6<27  
for_each(v.begin(), v.end(), qRUz;M4  
( yoH6g?!O  
do_ 4avM:h  
[ X#J[Nn>  
  cout << _1 <<   " , " eRGip2^cq+  
] cX*^PSM  
.while_( -- _1), u^ T2  
cout << var( " \n " ) T:si?7CR  
) ."R 2^`  
); W46sKD;\^W  
d; M&X!Y  
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: =Ru i  
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 M! s&<Bi  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ?0.+DB $  
那么我们就照着这个思路来实现吧: xkX, l{6  
o5)U3U1|  
A`@we  
template < typename Cond, typename Actor > f.,-KIiF  
class do_while 9+L! A  
  { Q/< $ (Y  
Cond cd; )P$ IXA\  
Actor act; 3}H94H)]a  
public : !u^(<.xJ   
template < typename T > k8h$#@^  
  struct result_1 ?0%lB=qQ  
  { 39OZZaWL  
  typedef int result_type; *P_TG"^{W  
} ; -X |G  
43/|[  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} x>t:&Y M  
Y A;S'dxY  
template < typename T > ;a68>5Lm*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const y"7?]#$9/  
  { k\EMO\je  
  do ?J>^X-z  
    { 5!?><{k=%  
  act(t); 6Up,B=sX0  
  } w_9:gprf  
  while (cd(t)); 5SDHZ?h  
  return   0 ; j"c"sF\q  
} u~G,=n  
} ; d=xweU<  
m86w{b$8  
p<$z!|7m  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 8(BLS{-"<  
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。 Q<"zpwHR  
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。 f$P pFSY4  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 wZ *m  
下面就是产生这个functor的类: vXyaOZ  
A }dl@  
;'nu9FU*O  
template < typename Actor > ?bbguwo~F  
class do_while_actor 5:O"T  
  { gllXJM^ -  
Actor act; = uOFaZ4  
public : 0`_Gj{:L  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 75{QBlf<  
W$,c]/u|  
template < typename Cond > [/#;u*n  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; z7J#1q~:yY  
} ; [*,`a]z-Q  
27;*6/>,  
b-ZvEDCR  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 / VJ[1o^  
最后,是那个do_ 1MOQ/N2BR  
iA=9Lel  
J7S  
class do_while_invoker +f|u5c  
  { +`\C_i-  
public : 8on2 BC2  
template < typename Actor > p7 |~x@q+  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const :U?Kwv8s  
  { Q~uj:A]n<  
  return do_while_actor < Actor > (act); G:f]z;Xdp  
} H]YPMG<  
} do_; ]{dg"J  
"Sl";.   
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 3 bGpK9M~  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 2c}>} A4  
最后来说说怎么处理break和continue MA"DP7e?v  
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。 M7En%sBp  
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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