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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda rK*hTjVn  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 nz}]C04:-  
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, jg7d7{{SB  
aYqqq|  
9Zs #Ky/  
4p*?7g_WVH  
  class filler 32TP Mk  
  { zkuv\kY/Z  
public : ;&/sj-xJ2  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} #!(Zn:[  
} ; &f$a1#O}dx  
axHxqhO7zp  
"[FCQ  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 5ENov!$H  
::kpl2r\c  
B'NS&7+].  
9)1P+c--  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Bb$S^F(Xq  
Y}85J:q]  
W^-hMT]uD  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Rc;1Sm9\  
 ]v/t8`  
39'X$!  
&3!i@2d;3f  
二. 战前分析 "4J?JR  
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。 :d, >d  
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 oiIt3<BX  
-i| /JH  
g-4gI\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); +#&el//  
  /* --------------------------------------------- */ t sC z+MP  
vector < int *> vp( 10 );  ^xBb$  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); pT|./ Fe  
/* --------------------------------------------- */ H&"_}  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); s0x@ u  
/* --------------------------------------------- */ M'pY-/.  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); {"qW~S90YO  
  /* --------------------------------------------- */ 8^&fZL',  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ! hOOpZ f7  
/* --------------------------------------------- */ @ J?-a m>  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); wWp?HDl"M  
RlG'|xaT  
F(0pru4u  
%Z-TbOX  
看了之后,我们可以思考一些问题: Yj|c+&Ng  
1._1, _2是什么? 0j-F6a*p'1  
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。 G <}7vF  
2._1 = 1是在做什么? XRX7qo(0g  
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。 /v<e$0~s<  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 N^nDWK  
d!a2[2Us  
C.B8 J"T-  
三. 动工 #d7)$ub  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: zIX}[l4EW~  
SLbavP#G  
O&gy(   
 mP`,I"u  
template < typename T > #t5JUi%in*  
class assignment <"j"h=tm}  
  { _dH[STT  
T value; IJL^dXCu  
public : &q"uy:Rd  
assignment( const T & v) : value(v) {} 7KYF16A4  
template < typename T2 > EX[l0]fj  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 2/a04qA#  
} ; 7~Xu71^3s  
,cl"1>lp  
)%-\hl]  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 4cv|ok8P  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment \, X?K  
OP\^c  
O~c+$(  
~a0d .dU  
  class holder 06j)P6Iju  
  { DVeF(Y3&  
public : @Reh?]# v  
template < typename T > $P1d#;rb%  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 'RN"yMv7l  
  { Ezo" f  
  return assignment < T > (t); 3 8ls 4v3  
} "X!_37kQ  
} ; -&HoR!af  
~h~r]tV*+  
&El[  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:  t}* qs  
+L<w."WG  
  static holder _1; ir1RAmt%  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 |<5J  
;_;H(%uY  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); _s=Pk[e  
而不用手动写一个函数对象。 0[3tW[j  
J>&dWKM3  
d&3I>E$UP  
+O%a:d%  
四. 问题分析 Qr xO erp  
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。 4'u|L&ow  
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。 .x9nWa  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 |7 W6I$Xl  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 r>D[5B  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ]mDsUZf<  
#|2g{7 g*  
五. 问题1:一致性 o2t@-dNi  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 4$#ia F  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 O,z%7><  
kA->xjk  
struct holder =V4_DJ(&  
  { 34&$_0zn  
  // '@1Qx~*]e  
  template < typename T > 9/^Bj  
T &   operator ()( const T & r) const q'U-{~q%  
  { H#d! `  
  return (T & )r; w2mlqy2L  
} S@rsQ@PA  
} ; FPM}:c4  
l.LFlwt  
这样的话assignment也必须相应改动: !&:.Uh  
+[go7A$5  
template < typename Left, typename Right > j^R~ Lt4  
class assignment W(3~F2  
  { )SO1P6  
Left l; V3Rnr8  
Right r; j$/uJ`  
public : X/C54%T ~  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 1pBsr(  
template < typename T2 > 3  %{'Uh,  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } x[h<3V"  
} ; ?}>B4Z)  
0yEyt7 ~@  
同时,holder的operator=也需要改动: )SZ,J-H08w  
8`R}L  
template < typename T > bKbpI>;[  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const d%|#m)  
  { 7G #e~,M5  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); '}[L sU  
} pJ@DHj2@  
?. 'oxW  
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。 rD)v%vvr&`  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ?VHwYD.B  
5v03<m0`y  
return l(rhs) = r; AhFI, 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。 B7^n30+L  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: h4xf%vA(;  
jMN@x]6w  
template < typename Tp > ^bgm0,M  
class constant_t 4Fht (B|  
  { !wufoK  
  const Tp t; /[|md0,  
public : ;$&5I9N  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 2SCf]&  
template < typename T > a!]QD`  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const '/)_{Ly  
  { T<~[vjA  
  return t; iZqFVr&JF  
} o+WrIAR  
} ; Rhxm)5+  
loVvr"&g  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 XzwQ,+IAr  
下面就可以修改holder的operator=了 BN> $LL  
AG!a=ufc0  
template < typename T > @9Pn(fd]  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const aLo>Yi  
  { 61;5Yo  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Wn</",Gf  
} 1OGv+b)  
#~qp8 w  
同时也要修改assignment的operator() U@ QU8  
-D':7!@  
template < typename T2 > 9fLP&v  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } h 7P?n.K  
现在代码看起来就很一致了。 [~%;E[ky$  
V$%Fs{  
六. 问题2:链式操作 ?;QKe0I^  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 =1B&d[3;  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 &wC.?w$  
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。 ~Am %%$  
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。 ,> EY9j  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct "4- Nnm  
tTxo:+xg  
template < typename T > OehB"[;+  
struct result_1 *y@]zNPD  
  { Cjb p-  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; !ef)Ra-W  
} ; M L_J<|,J  
;SP3nU))  
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: ZQ8Aak  
Y2$`o4*3  
template < typename T >  JS.' v7  
struct   ref 0-O.*Q^  
  { \crmNH)3  
typedef T & reference; X-WvKH(=w  
} ; s,q!(\{Pv  
template < typename T > R^C;D 2  
struct   ref < T &> K#yH\fn8  
  { R')GQ.yYq  
typedef T & reference; +*~3"ww<  
} ; ~x\ Q\Cxp  
@WE$%dr  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: mM%BO(X{=  
K\r=MkA.>  
template < typename T > g9Qxf%}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const nUu|}11(  
  { s'w 0pZqj  
  return l(t) = r(t); 7oSuLo=  
} ?2/M W27w  
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。 Bd[}A9O[  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 QVhBHAw  
c>k6i?u:X7  
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 cjpl_}'L:  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: spDRQ_qq  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 HC}C_Q5c91  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 b%$C!Tq'  
最后的布局是: |"*:ZSj  
                Add Sgy~Z^  
              /   \ JFkjpBS  
            Divide   5 aDEP_b;  
            /   \  'Z}$V*  
          _1     3 HAdm,  
似乎一切都解决了?不。 zW&W`(  
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。 ^(B*AE.  
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。 "61n?Z#,M[  
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: sZ$ ~abX  
8=Ht+Br  
template < typename Right > /! 3:K<6@  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const L4-Pq\2  
Right & rt) const Y'R1\Go-  
  { ,~w)@.  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 06O  
} 0\ ;a:E.c  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 hidweg*7  
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。 t0(hc7`  
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。 ,5WDYk-  
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。 |e(x< [s5  
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。 L0~O6*bk  
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? s2kynQ#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: MeS$+9jV(  
2F]MzeW  
template < class Action > s o s&  
class picker : public Action ttRH[[E(  
  { zW.sXV,  
public : CAO{$<M5m  
picker( const Action & act) : Action(act) {} MQu6Tm H  
  // all the operator overloaded vnpX-c  
} ; W5{e.eI}|  
,B!Qv3bn  
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。 Ss}0.5Bq  
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: 7Kjq1zl;  
^5F/=TtE G  
template < typename Right > i>}z$'X  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const e2F7G>q:5  
  { sP!qv"u  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); mer{Jy s  
} E$ rSrT(  
W,+91rup  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > aKO@_R,:  
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。 VVOt%d  
W=:+f)D  
template < typename T >   struct picker_maker N<WFe5  
  { tDVdl^#  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Uk4">]oct  
} ; R PQ)0.O7  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   >  X'<xw  
  { ;C%EF  
typedef picker < T > result; 1C{n\_hR  
} ; b*i+uV?  
&kBs'P8>  
下面总的结构就有了: zKr(Gt8  
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。 [x,&Gwa  
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。 K<(R Vh  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 [OSUARm v  
至此链式操作完美实现。 &$f?XdZ7  
4YC`dpO'  
?0X.Ith^.  
七. 问题3 9OBPFF  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 &rubA  
&9>d  
template < typename T1, typename T2 > }z #8vE;  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 'cv/"26#  
  { YoA$Gw2  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); O&uOm:/(  
} C/=ZNl9"fn  
J^cDa|j  
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: I(SE)%!%S  
w93,N+es6  
template < typename T1, typename T2 > *yx:nwmo  
struct result_2 FqfeH_-U  
  { Sz&`=x#  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; cA kw5}P   
} ; P<~ y$B  
@U5o;X!qU  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? &[uGfm+@  
这个差事就留给了holder自己。 CDhk!O..  
    q6dq@   
S6 *dp68  
template < int Order > c-F&4V  
class holder; >8so'7(  
template <> vbp)/I-h  
class holder < 1 > )C[8#Q-:  
  { +]X^bB[  
public : yI)2:Ca*  
template < typename T > v*pVcBY>  
  struct result_1 RD^o&VXO  
  { 2#!D"F  
  typedef T & result; 9^n ]qg^  
} ; pFh2@O  
template < typename T1, typename T2 > D? ($R9t  
  struct result_2 R\^tr  
  { [(XKqiSV  
  typedef T1 & result; Ue7~rPdlR  
} ; '4iu0ie>D  
template < typename T > Jx]`!dP3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 'E9jv4E$n  
  { =0Mmxd&o=M  
  return (T & )r; o,L!F`W  
} ;%}  
template < typename T1, typename T2 > [(hENX}o :  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const rlq8J/0/+  
  { j,Y=GjfGM  
  return (T1 & )r1; 7K~=QEc  
} Rs dACP   
} ; N^ )OlH  
hn-S$3')`  
template <> ;rX4${h  
class holder < 2 > X!m/I i$q  
  { ty ~U~  
public : ^t"\PpmK<d  
template < typename T > <m!\Ma  
  struct result_1 @m6E*2Gg  
  { +.=a R<Q  
  typedef T & result; kciH  
} ; F n\)*; ^  
template < typename T1, typename T2 > 2neiUNT  
  struct result_2 q(C+D%xB  
  { ev>: 3_ s  
  typedef T2 & result; +Fk.B@KT,  
} ; P)3e^~+A  
template < typename T > BkcOsJIz  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const nxG vh4'i8  
  { jGt[[s  
  return (T & )r; _$\T;m>'A  
} Ky+TgR  
template < typename T1, typename T2 > D_@^XS  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const b |EZ;,i  
  { JSM{|HJxh  
  return (T2 & )r2; ~o+u:]  
} j=7]"%  
} ; `'~|DG}a  
/)|*Vzu  
#8'%CUF*<8  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 [mhY_Hmz]  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: [bAv|;  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: b3Do{1BV  
*@yYqI<1a  
return l(i, j) = r(i, j); Kh27[@s  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) PpbW+}aCF  
SkY|.w.   
  return ( int & )i; %FwLFo^v  
  return ( int & )j; 1iUy*p65:  
最后执行i = j; BQm H9g|2  
可见,参数被正确的选择了。 T =:^k+  
E| No$QO)  
I)6)~[:'  
%f@]-  
C@K@TfK!M  
八. 中期总结 b747eR 7E  
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: lGxG$0`;;  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 46*?hA7@r(  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 "kMpa]<c-6  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor bH&[O`vf  
q*2ljcb55  
il*bsnwpZv  
9khD7v   
hNQ,U{`;^  
6,k}v:  
九. 简化 !dZHG R  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 A w83@U  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 L|v1=qNH4  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: En1pz\'  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 xX}vx hN  
  +-*/&|^等 IKpNc+;p  
2. 返回引用。 67d0JQTu  
  =,各种复合赋值等 -E.EI@"  
3. 返回固定类型。 AE@*#47  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) F$)Ki(m q  
4. 原样返回。 t.NG ]ejZ  
  operator, J|s4c`=  
5. 返回解引用的类型。 JTx&_Ok#  
  operator*(单目) REw!@Y."  
6. 返回地址。 tvI~?\Ylj  
  operator&(单目) 3dXyKi  
7. 下表访问返回类型。 Hq=RtW2  
  operator[] {<bByHT!  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Ix"uk6 h  
  operator<<和operator>> i2EB.Zlv  
o#G7gzw)  
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。 .x}ImI  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Dk:Zeo]+my  
F`'e/  
template < typename Left > B6,"S5@  
struct value_return 9v^MZ ^Y{  
  { 8%Pjx7'<  
template < typename T > zL1H[}[z+  
  struct result_1 2OEO b,`  
  { #qHo+M$"  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; *Bc= gl$  
} ; (G:$/fK  
o <sX6a9e  
template < typename T1, typename T2 > /z6NJ2jb  
  struct result_2  y!!p:3  
  { Aj-}G^>#  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; W*gu*H^s~  
} ; [&6l=a  
} ; y 2&G0y  
 Q9{%  
}56"4/  Z  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait f:e~ystm  
!qT.D:!@zF  
下面我们来剥离functor中的operator() H+F'K XP*K  
首先operator里面的代码全是下面的形式: EY':m_7W  
 s(F^P  
return l(t) op r(t) a(!:a+9WOP  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) A:>G:X5t  
return op l(t) jPhOk>m  
return op l(t1, t2) 9J*m!-hOY  
return l(t) op (m})V0/`  
return l(t1, t2) op 3. fIp5g  
return l(t)[r(t)] om|M=/^  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] yjc:+Y{5'  
!\^c9Pg|v  
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: #|)GarDG  
单目: return f(l(t), r(t)); VMsAT3^w  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); J=5G<  
双目: return f(l(t)); 5{VrzzOK}  
return f(l(t1, t2)); 9_oIAn:<  
下面就是f的实现,以operator/为例 o1 QK@@}  
@:X~^K.  
struct meta_divide %=%jy  
  { KR#Bj?fz-H  
template < typename T1, typename T2 > [p|-G*=00  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) buq3t+0  
  { Fod2KS;g  
  return t1 / t2; IYb@@Jzo  
} xqX~nV#TB  
} ; @zW'!Ol  
d2Bn`VI  
这个工作可以让宏来做: 1P@&xcvS\  
J8~3LE )G  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ WADNr8.  
template < typename T1, typename T2 > \ g.Z>9(>;Y  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ~\(U&2t  
以后可以直接用 P*Uu)mG)G  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) |&o%c/  
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 {])F%Q_#cD  
(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。。。) >?'cZTNk]  
~"iCx+pr  
(F +if  
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 % =br-c  
 Hi|'  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > %BC*h}KGH  
class unary_op : public Rettype GjfY   
  { x/R|i%u-s  
    Left l; l0 r Zril  
public : {eMu"<  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} >n{(2bcFs  
9co1+y=i{  
template < typename T > k5P&F  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Kw+?Lowp  
      { X2/ `EN\  
      return FuncType::execute(l(t)); s+$l.aIO!  
    } %HpTQ   
*4dA(N\k"  
    template < typename T1, typename T2 > ~W_m<#K(  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #92 :h6  
      { 1ki##v[ W8  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 8J7 xs6@  
    } ]@)X3}"!  
} ; W:ih#YW_F  
%DbL|;z1  
y!h$Z6.  
同样还可以申明一个binary_op Da0E)  
]+{Cy\*kR  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > bo4 :|Z  
class binary_op : public Rettype ebcGdC/%>  
  { X )$3sTj  
    Left l; ;Z%ysLA  
Right r; 25NZIal<  
public : fr4#< 6,  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} }b\e2ZK  
a{mtG{Wc  
template < typename T > @q}.BcSg  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j_H{_Ug  
      { s 'u6Ep/V  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ^8a,gA8.  
    } ck){N?y  
(&=-o(  
    template < typename T1, typename T2 > SL? ! RQ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D: NBb!   
      { MLG%+@\  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); "[q/2vC  
    } FAzshR  
} ; k9vr6We'  
DyD#4J)E  
E;fYL]j/oZ  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 Hl8-1M$&  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 v[q2OWcL  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ;oH17  
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。 }3!83~Qbx  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! snK$? 9vh  
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。。。 Zm >Q-7r9  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 4/&Us  
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) ><mZOTn e;  
下面是修改过的unary_op TxoMCN?7c  
ce0TQ  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > nw+L _b  
class unary_op $6L gaz  
  { &.y:QVR,!  
Left l; BuCU_/H  
  MMqkNe  
public : rUvqAfE&+  
Xp[[ xV|  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} eu@-v"=w  
O5CIK}A  
template < typename T > L=O,OS+  
  struct result_1 Cg?D<l4  
  { #'^!@+)  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; tV<}!~0,*  
} ; KwndY,QD  
gYn1-/Z>I  
template < typename T1, typename T2 > 3k` "%R.H  
  struct result_2 17I{_C  
  { @Y 1iEL%\y  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; R rs?I,NV  
} ; cKEf- &~  
D}XyT/8G3  
template < typename T1, typename T2 > b8P/9D7K?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const F#Uxl%h  
  { >eQ;\j  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); iNUisl  
} q(M[ij  
.h~M&d!  
template < typename T > qAUqlSP5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \K.i8f,  
  { 2f9~:.NgF  
  return OpClass::execute(lt(t)); 'S@%  
} iA3d[%tBb  
FbO-K-  
} ; $Q{)AN;m  
8>RGmue  
{mY<R`Ee  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug s-Q-1lKV,  
好啦,现在才真正完美了。 tSV}BM,  
现在在picker里面就可以这么添加了: ,>A9OTSN\  
TviC1 {2  
template < typename Right > @C62%fU{5  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ywXerz7dUk  
  { f50qA;7k  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); O&.^67\|  
} oUIa/}}w5  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 <mjH#aSy  
gQ3Co./  
)tl=tH/$  
*/sVuD^b`  
Z#BwJHh  
十. bind H=?v$! i  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 0 60<wjX6  
先来分析一下一段例子 l~!Tnp\M  
&Y%Kr`.h  
"%dWBvuO  
int foo( int x, int y) { return x - y;} \j !JRD+j  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 %Rj:r!XB:  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 W?mn8Y;{`  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 QMea2q|3$  
我们来写个简单的。 %_;q<@9)  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: \u ?z:mV  
对于函数对象类的版本: M7^PWC  
[X0Wfb}{  
template < typename Func > JM!rop^  
struct functor_trait 3P3x^NI  
  { H$zjN8||"  
typedef typename Func::result_type result_type; (C*G)Aj7  
} ; LH@)((bi4v  
对于无参数函数的版本: E#JDbV1AC  
jv>l6)  
template < typename Ret > E@^`B9 ;Q7  
struct functor_trait < Ret ( * )() > o\vIYQ   
  { )28Jz6.I  
typedef Ret result_type; q4@n pbx  
} ; kU$P?RD  
对于单参数函数的版本: e.hHpjWi?Z  
z=<x.F  
template < typename Ret, typename V1 > `=Pn{JaD  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Izm8 qt=m  
  { xfCq;?MupW  
typedef Ret result_type; REDh`Wd  
} ; Ay;=1g)8+f  
对于双参数函数的版本: p)vyZY[  
EQ1wyKZS2g  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > GQhzQM1HS  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ]^$&Ejpe#  
  { =;!C7VS  
typedef Ret result_type; V9z/yNo  
} ; wr,X@y%(!  
等等。。。 i`Fg kABw  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 4N& VT"  
|(N4ZmTm  
template < typename Func > *X8<hYKZq  
struct func_return vT"T*FKh:  
  { tX$%*Uy  
template < typename T > ^eQK.B(  
  struct result_1 Sq8` )$\  
  { Ar7vEa81  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; L^3~gZ  
} ; ,u7: l  
!q=ej^(S  
template < typename T1, typename T2 > sCU<1=   
  struct result_2 W4Rs9NA}  
  { c7X5sMM,  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; F?&n5R.  
} ; b7Jk{x #u  
} ; Q+'mBi}  
+!Q<gWb  
))V)]+  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 [R*UPa  
GqBZWmAB  
template < typename Func, typename aPicker > j:B?0~=  
class binder_1 x~C%Hp*#  
  { /{ Lo0  
Func fn; uoR_/vol8  
aPicker pk; ?.~E:8  
public : hz{=@jX  
U">w3o|  
template < typename T > CM?dB$AwX  
  struct result_1 J[2c[|[-  
  { +F$c_ \>  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; n,}\;Bp  
} ; Fl<|/DCg  
)w_0lm'v{r  
template < typename T1, typename T2 > If>k~aL7I  
  struct result_2 ,0O9!^  
  { ;4p_lw@  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Bpt%\LK\~O  
} ; Pd9qY 8CP  
{jO:9O @  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 'MH WNPG0  
 "_t2R &A  
template < typename T > ]8FSs/4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @T[}] e  
  { nylrF"'e  
  return fn(pk(t)); mlc0XDS%  
} Rl90uF]8  
template < typename T1, typename T2 > (4=NKtA^G  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9gR@Q%b)  
  { NwbB\Wl  
  return fn(pk(t1, t2)); k2DT+}u7G  
} 19O /Q,9  
} ; MLg+ 9y  
p+#$S4V  
:@# '&(#~  
一目了然不是么? E+-ah vk  
最后实现bind 5<h7+ %?t9  
I:M]#aFD  
{#"[h1  
template < typename Func, typename aPicker > w&<-pIa`  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) l?GN& u  
  { 7\I,;swo  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); /KGVMBifM  
} w6 0I;.hy  
jx B  
2个以上参数的bind可以同理实现。 :H($|$\h  
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。 7(c7-  
6S7 =+>  
十一. phoenix TpXbJ]o9  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: j"o8]UT/  
s8;/'?K  
for_each(v.begin(), v.end(), t;X  !+  
( #rnO=N8  
do_ [~e{58}J|  
[ Wg X9k J  
  cout << _1 <<   " , " kU^*hd ]  
] K. [2uhB)  
.while_( -- _1), Xm,w.|dx  
cout << var( " \n " ) 1KwUp0% &  
)  Za,rht  
); )fSO|4   
S%J$.ge  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: =_~bSEqyRI  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor :uwB)G  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 sk* AlSlM  
那么我们就照着这个思路来实现吧: j6x1JM  
n<RvL^T=  
m/}(dT;  
template < typename Cond, typename Actor >  g=W1y  
class do_while K[} 5bjh>  
  { Q'-g+aN  
Cond cd; :: IAXGH)  
Actor act; S5B12P  
public : e(nT2E  
template < typename T > #+$pE@u7A  
  struct result_1 n?uVq6c  
  { L[v-5u)  
  typedef int result_type; .3Ex=aQcX  
} ; *^agwQ`  
es]S]}JV  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} o[<lTsw<  
fePt[U)2  
template < typename T > 9?M>Y?4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .A 12Co  
  { }EFMJ,NQ  
  do ^|Bpo(  
    { -jN:~.  
  act(t); G.Z4h/1<  
  } Z*r;"WHB  
  while (cd(t)); bEx8dc`Q  
  return   0 ; NlLgXn!  
} Tgxxm  
} ; B#Sg:L9Tr'  
;yd[QT<I<  
S#gIfb<D  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). !l2=J/LJj  
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。 J*4byu|  
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。 }M_Yn0(3  
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。 #"PI%&  
下面就是产生这个functor的类: (H=7(  
z +NxO !y  
4q%hn3\  
template < typename Actor > m3o+iYkMD  
class do_while_actor WEX6I 16  
  { :.xdG>\n3  
Actor act; [+7 Nu  
public : f( =3'wQ  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Hz A+Oi  
BEU^,r3z  
template < typename Cond > y9<]F6TT  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; <$m=@@qg  
} ; d:|(l^]{r  
V* :Q~ ^  
42 6l:>D(  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 gZ{q85C.>  
最后,是那个do_ fMg3  
sqKLz  
h5@v:4Jjo~  
class do_while_invoker LojEJ  
  { 6:PQkr  
public : E]Wnl\Be  
template < typename Actor > J})#43P  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const kd0~@rPL  
  { b \pjjb[  
  return do_while_actor < Actor > (act); <|qh5Scp  
} ;;6e t/8  
} do_; , Oqd4NS  
L H>oG$a  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? &RSUB;y mL  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ' pnkm0=`  
最后来说说怎么处理break和continue ]U9f4ODt  
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。 MSef2|"P#  
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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