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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda M:cW/&ZJ  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 eWU@ @$9  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, Usf7 AS=  
w/Y6m.i1  
@{o3NR_  
=6< Am  
  class filler i3U_G^8  
  { Ztj~Q9mu  
public : Z=[?T f  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} xOBzT&  
} ; ">!<OB  
A&7~] BR\  
??h4qJ  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: %TS8 9/  
OQ*rxL cA  
q+cx.Rc#  
r>;6>ZMe  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ,n/^;. _1  
BiCC72oig  
GOj<>h}r  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 YZQF*fj  
]hjA,p@Q  
X'.*I])  
*k<{nj@y  
二. 战前分析 2; ~jKR[~  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 (sL!nRw  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 #*x8)6Ct  
jZP~!q  
[ @`Ki  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 7$|L%Sk  
  /* --------------------------------------------- */ W B7gY\Y&M  
vector < int *> vp( 10 ); [FN4_  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); f1 TYQ?e  
/* --------------------------------------------- */ $p~X"f?0  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 'D17]Lp~.  
/* --------------------------------------------- */ UY`U[#  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); H3Sfz'  
  /* --------------------------------------------- */ P#N@W_""YD  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); P=PVOt@ b  
/* --------------------------------------------- */ VY_<c98v  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 82A[[^`  
RZ GD5`n  
XpoEZ|0  
CvB)+>oa  
看了之后,我们可以思考一些问题: X@up=%(  
1._1, _2是什么? U!Eo*?LU$  
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。 0 \}%~e  
2._1 = 1是在做什么? ODE^;: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。 y-k]Tr  
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。 1zlBkK   
P h/!a6y  
2kV{|`1  
三. 动工 ,n\'dMNii  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: /I@Dv?  
eO?@K$I  
k(%h{0'  
I%gDqfdL  
template < typename T > BY!M(X jrZ  
class assignment M?m)<vMr*  
  { .C?rToCY  
T value; 9w08)2$ Na  
public : VKb'!Ystl  
assignment( const T & v) : value(v) {} 8V(-S,  
template < typename T2 > $<v{$UOh  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } $5S/~8g(  
} ;  SE D_^  
D?6ah=:&R  
V{+5Fas^l  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 iIO_d4Z  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment &HIG776  
GK\`8xWE  
J6W"t  
HVkq{W|w  
  class holder %MUh_63bB  
  { EhK5<v}  
public : XX;MoE~MM  
template < typename T > XTPf~Te,=  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 2nA/{W\hC  
  { kNDN<L  
  return assignment < T > (t); -eSZpzp  
} j%@wQVxq  
} ; tG}cmK~%  
aH+n]J] =)  
0Er;l|  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: CHo(:A.U>  
!3T,{:gyrI  
  static holder _1; ,~^BoH}  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 {c\KiWN  
mb_~ "}A  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); o u*`~K|R  
而不用手动写一个函数对象。 jg+q{ ^  
}"o,j>IP  
1KWGQJ%%s  
R#w9%+  
四. 问题分析 Y~C;M6(P  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 q>H f2R  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 "+GKU)  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 .L'eVLQe  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 :3$-Qv X  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 +ZU@MOni  
\qB:z7I2  
五. 问题1:一致性 IolKe:'>@  
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?| :HTV8;yc  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ^DWhIxBh  
/O/pAu>  
struct holder _q /UDf1  
  { 6nP-IKL  
  // NNM+Z:  
  template < typename T > *^_ywqp  
T &   operator ()( const T & r) const ];VJ54  
  { "O j2B|:s&  
  return (T & )r; 6-vQQ-\  
} - BE.a<  
} ; &ytnoj1L(  
_8eN^oc%  
这样的话assignment也必须相应改动: sUEvL( %nY  
6y d/3k  
template < typename Left, typename Right > 0b~{l;  
class assignment NP?hoqeKs  
  { @/yJTMcf  
Left l; F4`5z)<*  
Right r; byB ESyV!O  
public : x;L.j7lzA;  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 'hn=X7  
template < typename T2 > /ig'p53jL  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 1j":j%9M  
} ; +kN/-UsB  
s_`=ugue  
同时,holder的operator=也需要改动: c[RkiV3  
`SH#t3 5,  
template < typename T > oM4Q_An  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const >L{s[pLJ  
  { _}RzJKl@  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 8R;A5o,  
} Mu?hB{o1  
t3b64J[A{  
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。 UI}df<Ge  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ~|t 7  
}W)c-91  
return l(rhs) = r; ]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。 JZM:R  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 3duWk sERC  
yQ{xRtNO  
template < typename Tp > c4AkH|  
class constant_t qJ8@A}}8  
  { 13v#  
  const Tp t; ~DJ>)pp  
public : 6}aH>(3!A  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} d5z?QI  
template < typename T > S+7:fu2?+  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Zz@0Oj!`  
  { 5C&]YT3 )  
  return t; _Boe"   
} Sy?O(BMo  
} ; +_h1JE_}D  
qh<h|C]V  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 _xVtB1@kLM  
下面就可以修改holder的operator=了 1s@%q <  
Y::I_6[eV  
template < typename T > 5\6S5JyIL  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const pf'-(W+  
  { $Z8=QlG>  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); k@i+gV%  
} @=kDaPme92  
/^F$cQX(  
同时也要修改assignment的operator() h;(#^+LH  
M]JD(  
template < typename T2 > f6d:5 X_  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } n,+/%IZ  
现在代码看起来就很一致了。 `*`@ro  
MsL*\)*s  
六. 问题2:链式操作 aOr'OeG(=e  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 $%ts#56*  
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。 I8RPW:B;B  
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。 5u=(zg  
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。 :UrS@W^B  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct j(*ZPo>oD  
Gj%cU@2  
template < typename T > 2V*<HlqOif  
struct result_1 RIDzNdM>U  
  { }hPFd  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; <E`Ygac  
} ; ,(  ?q  
I2R" Y<  
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: G?t<4MT v  
yK #9)W-  
template < typename T > jhN]1t /\X  
struct   ref :@H&v%h(u  
  { ",hPy[k  
typedef T & reference; 5[py{Gq  
} ; Qq.ht  
template < typename T > xpb,Nzwt^  
struct   ref < T &> NLz[ F`I  
  { E>}(r%B  
typedef T & reference; F/ODV=J-  
} ; PqO PRf  
4%(\y"T  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: [A.ix}3mm  
scsN2#D7U/  
template < typename T > I!L`W _  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const l; ._ ?H  
  { T|{1,wP  
  return l(t) = r(t); wM"P JG  
} `~hB-Z5dI  
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。 /7)l22<  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 L/U^1=Wi*O  
\:To>A32  
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 v9<'nU WVR  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: C" W,  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 *x;&fyR  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ?Bdhn{_  
最后的布局是: !FqJP OGm  
                Add ka^sOC+Y  
              /   \ K9*vWoP'  
            Divide   5 122%KS  
            /   \ 8-2e4^ g(  
          _1     3 yyj?hR@rZ  
似乎一切都解决了?不。 w4m)lQM  
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。 <h*r  
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。 R.FC3<TTv  
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: }KBz8M5  
`}Of'i   
template < typename Right > jOYa}jm?  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ^Pq4 n%x  
Right & rt) const f[AN=M"B"s  
  { ;9+[t8Y)D  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); lD%Fk3  
} M_+"RKp  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 w Bi'KS  
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。 $hn=MOMc  
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。 j0XS12eM  
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。 Y2j>@  
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。 R0l5"l*@+  
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? TvbkvK  
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: nI63Ns  
(&W&1KT  
template < class Action > C[Ap&S  
class picker : public Action ]r^/:M  
  { #}8l9[Q|M  
public : w[5uX>  
picker( const Action & act) : Action(act) {} /{[Y l[{"<  
  // all the operator overloaded DxFmsjX[L  
} ; S^Lu RF]F  
rW8.bMmM  
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。 aw\\oN*  
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: LR:v$3 G(  
x e~lV  
template < typename Right > *WHQ1geI8  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const V+A9.KoI  
  { G<2OL#Y-  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); S[2uez`  
} ?>p (*  
&$1ifG   
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > &^v5 x"  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 pn:) Rq0  
X{ZcJ8K  
template < typename T >   struct picker_maker Z8X=Md8=  
  { ;V=Y#|o  
typedef picker < constant_t < T >   > result; bc?\lD$ $  
} ; b6mSPH@  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > >o]!-46  
  { R 2{kS  
typedef picker < T > result; 95wi~^^  
} ; ji|+E`Nii  
_6tir'z  
下面总的结构就有了: o4%H/|Oq.  
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。 /e2CB"c   
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。  ^n5rUwS>  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 e2~$=f-  
至此链式操作完美实现。 z f rEM  
7z_EX8^  
JJHfg)  
七. 问题3 _|'e Az   
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 hyHeyDO2  
z!M8lpI M  
template < typename T1, typename T2 >  4 Wb^$i!  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const hLv~N}  
  { lBpy0lo#  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); '^npZa'%sW  
} r+0<A.''a  
Z}8khNCYr  
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: y:m ;_U,%c  
z(8:7 G  
template < typename T1, typename T2 > vuNt+  
struct result_2 !R 2;]d*  
  { KWq&<X5  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; @PaOQ@  
} ; T4M"s;::1  
oc^j<!Rh  
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? 'P:u/Sq?m  
这个差事就留给了holder自己。 i7%v2_  
    B2R^oL' }  
uIvAmc4  
template < int Order > 1(q &(p  
class holder; Xxz_h*  
template <> >!U oS  
class holder < 1 > `GBa3  
  { `X:o]t@  
public : K1gZ>FEY|N  
template < typename T > M2$.Y om[  
  struct result_1 \~(scz$  
  { mSg{0_:  
  typedef T & result; }Ai_peO0a  
} ; T"b'T>Y  
template < typename T1, typename T2 > MMQ^&!H  
  struct result_2 BidTrO  
  { y^*o%2/  
  typedef T1 & result; t1Zcr#b>  
} ; ~YH'&L.O  
template < typename T > 3w>S?"W#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const kL7n`o  
  { #Ns]l<  
  return (T & )r; ]UMt  
} f*:DH4g }B  
template < typename T1, typename T2 > {\-9^RL  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const &2P+9j>  
  { M3 TsalF  
  return (T1 & )r1; xk#q_!(j  
} w|k?2 ?&  
} ; ~fht [S?@M  
S{0iPdUC  
template <> ?_@_NV MY  
class holder < 2 > BM vGw  
  { ^?~WIS  
public : xnR;#Yc  
template < typename T > y37c&XYq  
  struct result_1 |*T`3@R;3  
  { >iKbn  
  typedef T & result;  jO5,PTV  
} ; -5 Q gJ  
template < typename T1, typename T2 > zUIh^hbFf  
  struct result_2 R/O>^s!Co  
  { TdCC,/c 3  
  typedef T2 & result; B1U<m=Y  
} ; sU=7)*$  
template < typename T > +wHrS}I#g  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const HkL:3 E.  
  { Fcz}Gs4  
  return (T & )r; 'bb *$T0=  
} Xa xM$  
template < typename T1, typename T2 > P&=H<^yd  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const # h/#h\  
  { %aB RL6  
  return (T2 & )r2; jY+u OH  
} FB>^1B]]  
} ; 'Zket=Sm;  
&Rp/y%9  
0#d:<+4D  
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> >。 @CUYl*.PD  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: B*3<(eI  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: E5+-N  
* q$O6B-  
return l(i, j) = r(i, j); +@"Ls P  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) <Crbc$!OeX  
~ubcD6f  
  return ( int & )i; h6(\ tRd!\  
  return ( int & )j; i>aIuQ`pe  
最后执行i = j; /7CV7=^d,  
可见,参数被正确的选择了。 us7t>EMmB  
/n3Qcht  
^D5+ S`V  
QUO'{;,  
'~\\:37+  
八. 中期总结 xW. ~Jt  
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:  {S$61ut  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 sd,KB+)  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 @km@\w  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor =H_vRd  
h0oe'Xov  
NW4tQ;ad  
]/6i#fTw  
6.'j \  
'o]kOp@q  
九. 简化 AeR*79x  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 oWb\T 2!m  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 L:_GpZ_  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: s|[CvjL#0  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 hQ@E2Xsv  
  +-*/&|^等 )C>8B`^S  
2. 返回引用。 EpU}~vC9C  
  =,各种复合赋值等 =fcM2O#$  
3. 返回固定类型。 |*%i]@V=  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) %}}?Y`/W )  
4. 原样返回。 ^5n#hSqZ=M  
  operator, ]RxJ^'a63  
5. 返回解引用的类型。 3%(,f,  
  operator*(单目) c\le8C3  
6. 返回地址。 wA2^ I70-  
  operator&(单目) vI20G89E  
7. 下表访问返回类型。 {WvYb,  
  operator[] ;Xl {m`E+  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ,v#O{ma  
  operator<<和operator>> | r,{#EE  
^jE8 "G*  
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。 Vj[hT~{f  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: VVw5)O1'  
SajasjE!^1  
template < typename Left > D4O^5?F)|  
struct value_return nIWY<Z"  
  { :X}fXgeL  
template < typename T > V<ii  
  struct result_1 RpwDOG  
  { <<PXh&wu0  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; yioX^`Fc(~  
} ; Q%:Z&lg y  
5c0$oyl)M  
template < typename T1, typename T2 > 'Ll'8 ps  
  struct result_2 NpH9}, 1i  
  { [0!*<%BgK'  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; pv,z$3Q  
} ; ~NTKWRaR  
} ; +y^'\KN  
Gc_KS'K@$  
Fh4Exl@6  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Vy6~O|68=  
eExI3"|Q  
下面我们来剥离functor中的operator() :W#?U yo  
首先operator里面的代码全是下面的形式: j dkqJ4&i  
?-'GbOr!  
return l(t) op r(t) 7ufTmz#j<  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) v0(_4U]/  
return op l(t) 8Oa+,?<0x  
return op l(t1, t2) j8+>E ?nm  
return l(t) op 7- |N&u  
return l(t1, t2) op _ BoA&Ism  
return l(t)[r(t)] ,0eXg  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] IEe;ygL#  
,n`S ,  
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: 3G'cDemc  
单目: return f(l(t), r(t)); K j~!E H"  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); yQ !keGj  
双目: return f(l(t)); nG$+9}\UlP  
return f(l(t1, t2)); U ]7;K>.T  
下面就是f的实现,以operator/为例 ';m;K (g  
3 bT?4  
struct meta_divide F_&H*kL L3  
  { .hjN*4RY  
template < typename T1, typename T2 > >`<qa!9  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 8\G"I  
  { w,j;XPp  
  return t1 / t2; fNV-_^,R9  
} ]MC5 uKn  
} ; E)|Bl>  
$wbIe"|  
这个工作可以让宏来做: ANfy+@  
*J{E1])<a  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ hxt;sQAo{  
template < typename T1, typename T2 > \ Y?-Ef sK  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; TPLv]$n  
以后可以直接用 1@9M[_<n5  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 53?Ati\Y)  
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 CdMV(  
(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。。。) |E;+j\   
t^2$ent  
_UY=y^ c0>  
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 {Es1bO  
ZG? e%  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > KL*+gq0k  
class unary_op : public Rettype w_DaldK*  
  { 7`e<H8g  
    Left l; Wz#ZkNO  
public : b;nqhO[f}  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} +11 oVW  
aimf,(+  
template < typename T > wL}X~Xa3i  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const m}]QP\  
      { $M~`)UeV_  
      return FuncType::execute(l(t)); H%Z;Yt8^gt  
    } Lhrlz,1  
=1xVw5^F  
    template < typename T1, typename T2 > /O`R9+;  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const y'n<oSB}  
      { vu&ny&=`  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); x![G'I  
    } gZ-:4G|J  
} ; @1U6sQ  
"ZA`Lp;%w  
.-[]po  
同样还可以申明一个binary_op v- p8~u1N  
iRqLLMrn  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > rB|4  
class binary_op : public Rettype 1lJ^$U  
  { (`u+(M!^  
    Left l; ?}S!8;d  
Right r; 44KWS~  
public : c(Fo-4K  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} O;T)u4Q&3  
+;Gvp=hk  
template < typename T > ca,c+5  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L`fT;2  
      { 9*Fc+/  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); dj}P|v/;z  
    } f# hmMa  
SRU#Y8Xv|  
    template < typename T1, typename T2 > XhN?E-WywQ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,mKUCG  
      { - s2Yhf  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); {UF|-VaG  
    } }.=@^-JBA5  
} ; ;!OME*?m<  
5d}bl{  
84s:cO  
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 [|YJg]i-  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ,S~A]uH'  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ZS@R?  
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。 vkW;qt}yO  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! :K(+ KN(  
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。。。 Jq+@%#G  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 e`)zR'As  
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) }/g1  
下面是修改过的unary_op ?3i<^@?  
B0gs<E  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > "IWL& cH3  
class unary_op 0 4oMgH>Vd  
  { SL_JA  
Left l; 9'KOc5@l^  
  2#' "<n,G  
public : L_!}R  
Kn2W{*wD  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} wB<cW>6  
lH"VLO2l  
template < typename T > *P`k|-  
  struct result_1 wqyF"^It"  
  { |8{ \j*3  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ff aMF~+  
} ; )1O|+m k  
={{q_G\WD  
template < typename T1, typename T2 > cWI7];/d;  
  struct result_2 7}tXF  
  { T3-/+4$0v  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 'jKCAU5/0;  
} ; ,~NJ}4wP  
@X_)%Y-^O  
template < typename T1, typename T2 > 1\5po^Oioy  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l585L3i  
  { mf2Qu  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); _~!c%_  
} GEki34 n0  
jYW-}2L  
template < typename T > t\\<+^[%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `,FhCT5  
  { :/;;|lGw  
  return OpClass::execute(lt(t)); hP jL  
} YRj"]= 5N  
s6I/%R3  
} ; tCu9 D  
u/5)Yx+5_  
59(} D'lw>  
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 yuF\YOA9  
好啦,现在才真正完美了。 ~JOC8dO  
现在在picker里面就可以这么添加了: VQpwHzh  
fc%C!^7  
template < typename Right > Z'c9xvy5  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ?lIh&C8]X  
  { :) T#.(mR  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); +qyx3c+  
} TZ PUVOtL_  
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。 4n2*2 yTg  
=n M Aw&`  
{JW_ZJx  
fyv S1_  
Kj|\ALI':  
十. bind 8|rlP  
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。 4HyD=6V#  
先来分析一下一段例子 3:gF4(.  
<rNz&;m}  
BNbz{tbX"  
int foo( int x, int y) { return x - y;} oh >0}Gc8  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Dfd%Z;Yu  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 |TuFx=~5v  
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。 R"e533  
我们来写个简单的。 oF5~|&C  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: <GoZ>  
对于函数对象类的版本: wmit>69S  
D}bCMN <  
template < typename Func > ]U5/!e  
struct functor_trait e:=+~F(f  
  { E^V4O l<  
typedef typename Func::result_type result_type; 'k9 1;T[  
} ; 1zY" Uxp  
对于无参数函数的版本: k)S'@>n{u  
O)}5`0@L  
template < typename Ret > ?,*KAGg%  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 9 H~OC8R:  
  { s!/Q>A  
typedef Ret result_type; +v|]RgyW)  
} ; 7gT^ZL  
对于单参数函数的版本: &y:SK)  
);ZxKGjc4  
template < typename Ret, typename V1 > n7'X.=o7  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 7By&cdl  
  { qbQH1<yS<  
typedef Ret result_type; @Yh%.#\i%  
} ; AJ85[~(lX  
对于双参数函数的版本: s;YuB#Z  
1Ozy;;\-9  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > wnbKUlb  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > |kkg1M#  
  { & 13#/  
typedef Ret result_type; 6?KJ"Ai9  
} ; )zq sn  
等等。。。 UWq[K&vQZ  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy #Ue_  
C(5B/W6  
template < typename Func > dO\irv)  
struct func_return ^EmI;ks  
  { [V.#w|n  
template < typename T > R3@$ao  
  struct result_1 Y @[Dy  
  { OG}m+K&<  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ER*Et+ >  
} ; TTzvH;S  
Cw&U*H  
template < typename T1, typename T2 > =9#cf-?  
  struct result_2 ':_1z5  
  { W\JwEb9Y  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [5TGCGxP{  
} ; ^%k[YJtB=i  
} ; @If ^5s;z  
fr([g?F%D  
`f+l\'.s  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Q{+N{/tF  
gN/6%,H}  
template < typename Func, typename aPicker > V.Ki$0>  
class binder_1 E]j2%}6Z%  
  { 8\@&~&(y:  
Func fn; Id;YIycXe  
aPicker pk; mu}T,+9\  
public : *T{P^q.s~[  
BX=YS)  
template < typename T > U<H< !NV  
  struct result_1 @ 80Z@Pj  
  { j^'op|l  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Z 7s (g]  
} ; iN+Tig?c  
yYM_  
template < typename T1, typename T2 > R#UcwX}o  
  struct result_2 ]K(>r#'nH  
  { 7BDRA},o  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; bI?YNt,  
} ; L#^'9v}Hb  
;.4A,7w#  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} {@8TGHKv  
DYKJVn7w  
template < typename T > }- P ='AyL  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }+4^ZbX+:  
  { PtT=HvP!k  
  return fn(pk(t)); ZW0gd7Wh  
} LCMCpEtY*K  
template < typename T1, typename T2 > >uN)O-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &hb:~>  
  { ;>d uY\$<  
  return fn(pk(t1, t2)); g:sn/Zug]  
} "\9!9U#!  
} ; lSzLR~=Au  
[spJ%AhV  
E8=8OX/{Y  
一目了然不是么? VaIFE~>E&  
最后实现bind W%xg;uzp  
*$I5_A8,.  
t<|S7EqIL  
template < typename Func, typename aPicker > @rO4BTi>O  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) {T0f]]}Q  
  { 3. kP,  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ymxYE#q  
} 1j7sJ" *  
K2u$1OKv  
2个以上参数的bind可以同理实现。 &Q85Bq  
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。 $YX\&%N  
nK" XyZ&  
十一. phoenix < c}cgD4  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: j JxV)AIY  
;%_fQNFb  
for_each(v.begin(), v.end(), dvAvG.;U  
( &F*L=Ng  
do_ KfO$bmwmx  
[ vy t$  
  cout << _1 <<   " , " ecoi4f  
] $&@L[[xl  
.while_( -- _1), [=63xPxs.  
cout << var( " \n " ) 5f:Mb|. ?  
) 8KQ]3Z9p  
); &3SQVOW ~T  
r pv`%  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: @C]Q;>^|  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor \m3;<A/3n  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 S+d@RMdes  
那么我们就照着这个思路来实现吧: :+9KNyA  
ndIf1}   
/$ -^k[%  
template < typename Cond, typename Actor > |]d A`e&y  
class do_while SA| AS<  
  { 8J P{`)  
Cond cd; 1mLd_ ]F'F  
Actor act; FY^[?lj  
public : P,2FH2Eyj  
template < typename T > = h _>OA  
  struct result_1 n( |~z   
  { .o(XnY)cgJ  
  typedef int result_type; l Ikh4T6i  
} ; +J^-B}v  
;\F3~rl  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} %6\e_y%  
_&Hq`KJm  
template < typename T > IA\CBwiLj  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &i&k 4  
  { |mSFa8G@  
  do eY)JuJ?  
    { U#I 8Rd I,  
  act(t); qno8qF*  
  } 3;wAm/Z:Q  
  while (cd(t)); b h%@Lo  
  return   0 ; }klET   
} }9&Z#1/  
} ; 8X6F6RK6,1  
(v11;kdJB  
0Q81$% @<  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). I[r  
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。 7oj ^(R,  
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。 :^c ' P<HM  
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。 P}] xz Vy  
下面就是产生这个functor的类: LciSQ R!  
PSOW}Y|q  
Htg,^d 5  
template < typename Actor > 'y(;:Kc  
class do_while_actor q5jLK)  
  { |\yVnk!c  
Actor act; k 8C[fRev  
public : &+@~;p 5F  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} V/X4WZs|i  
83 O+`f  
template < typename Cond > ' }G! D  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; >/*wlY!E  
} ; [(Z sQK  
~FnB!Mh}?  
J^}w,r *=  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 (zW;&A  
最后,是那个do_ LaI(  
8db J'  
L*;XjacI]  
class do_while_invoker Who7{|M\'  
  { X67.%>#3  
public : KC+C?]~M  
template < typename Actor > -8sm^A>C  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 3=6`'PKRQ  
  { yZ {H  
  return do_while_actor < Actor > (act); m!{}Y]FZn  
} 4dkU;Ob  
} do_; ]zGgx07d  
S >E|A %  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? tc go 'V  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ,XD'f  
最后来说说怎么处理break和continue SfKm]Z>Hp  
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。 _{.=zv|3  
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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