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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda $m]~d6  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 R ,-y  
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, 3U9]&7^  
D_ybgX?0:  
F/sXr(7  
/PH+K24v~  
  class filler qMD6LWJ  
  { Kf2Ob 1  
public : #m{K  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} n0q5|ES  
} ; R}IMX9M=  
3 &.?9  
t<mT=(zt*  
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: h<U<K O  
lp3 A B  
0 {#c  
t-*oVX3D  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); N>!RKf:ir  
Vui5ZK  
4vKp341B  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 -f IX6  
??0C"8:[  
F#>?i}  
/{Ksi+q  
二. 战前分析 nQ 2V  
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。 w|!>>W6J  
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 xzTTK+D@  
$o"S zy  
RO"c+|Py  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); <;< _f U  
  /* --------------------------------------------- */ 3qU#Rg ;7  
vector < int *> vp( 10 ); )/kkvI()l  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); :fz&)e9  
/* --------------------------------------------- */ [u\E*8  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); t<s:ut)Q!  
/* --------------------------------------------- */ gBfYm  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); rM<|<6(L  
  /* --------------------------------------------- */ M7!>-P  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); b-R!oP+vP  
/* --------------------------------------------- */ gp'9Pf;\[  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); aZEi|\VU  
:#W40rUb  
)\#w=P  
TD:NL4dm  
看了之后,我们可以思考一些问题: '7AlE!7%  
1._1, _2是什么? ?;Dh^mc  
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。 aHx(~&hRcL  
2._1 = 1是在做什么? ov&4&v  
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。 (PAkKY}  
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。 2>BWu  
P @N7g`u3}  
d\&{Ev9v  
三. 动工 KPO?eeT.WZ  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ?,~B@Kx  
dU%Q=r8R  
\|9@*]6:  
SXkUtY$  
template < typename T > h{xC0NC)  
class assignment _Kdqa%L !  
  { [r,a0s  
T value; Au Ib>@a  
public : ^UI{U1N~Bz  
assignment( const T & v) : value(v) {} Pqiw[+a$  
template < typename T2 > }= OI (Wy  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 6[fpe  
} ; _h|rH   
/RD@ [ 8  
A;~lG3j4  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 $D{ KXkrd  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment IB9[Lx  
K%AbM#o<  
I3 /^{-n  
M^^5JNY  
  class holder M#o.$+Uh  
  { ZC}'! $r7  
public : umPd+5i  
template < typename T > >iD&n4TK  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ct,B0(]  
  { {A2EGUmF2  
  return assignment < T > (t); }uWIF|h~  
} "f^s*I  
} ; O.61-rp  
f Z8%Z   
WAr;g?Q8  
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: }diB  
irj{Or^k  
  static holder _1; _dOR-<  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 q@K8,=/.#  
1k-YeQNe  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); n^F:p*)Q%  
而不用手动写一个函数对象。 ZlaU+Y(_[  
)1 ]P4  
cp D=9k!*K  
U caLi&  
四. 问题分析 X!=E1TL  
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。 kLc}a5;  
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。 M"cB6{st[  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。  zxN,ys  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 U*Q1(C  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 +/!kL0[v  
2.''Nt6|  
五. 问题1:一致性 "},0Cs  
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?| c6 O1Z\M@\  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 :r5DR`Rfm  
-+1_ 1!  
struct holder {+D 6o  
  { \#1*r'V8  
  // tE&@U$0>o  
  template < typename T > xd[GJ;xvs  
T &   operator ()( const T & r) const S b0p?  
  { zJ-_{GiM*L  
  return (T & )r; 3&H#LGoV$  
} <*D{uMw  
} ; 2hZ>bg  
}^T7S2_Qy  
这样的话assignment也必须相应改动: B 4s^X`?z  
NBLiwL37{  
template < typename Left, typename Right > ZUDdLJ  
class assignment LW+a-i  
  { lr >:S  
Left l; ?-'m#5i"  
Right r; 2oY.MQD7iW  
public : >j5,Z]  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} <d2?A}<  
template < typename T2 > q. i2BoOd  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } !m7`E  
} ; l/=2P_8+Z  
*t_"]v-w  
同时,holder的operator=也需要改动: j$2rU'  
X<pg^Y0  
template < typename T > fW /G_  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const !v^{n+  
  { 4!%@{H`3  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); .Vohd@s9l  
} ;3 N0)  
(#|CL/&  
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。 pN\YAc*@:  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 uc0 1{t0,  
"c0I2wq  
return l(rhs) = r; J[Ck z]  
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。 C*+gQeK  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ny(`An  
nFRU-D$7  
template < typename Tp > 4*j6~  
class constant_t O)0}yF$0  
  { NNKI+!vg  
  const Tp t; E_fH,YJ?9  
public : {P'_s ]B)  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} JbV\eE#KrC  
template < typename T > VR8 kY&  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ^Y;}GeA,  
  { GJu[af  
  return t; ^M:Y$9r_s  
} \&{a/e2:S  
} ; {;z{U;j  
SG5GJCkc  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 oFO)28Btv  
下面就可以修改holder的operator=了 {Xw6]d  
:,@"I$>*/  
template < typename T > e;|:W A  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const R6(sWN-  
  { _1c0pQ^}3  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); PRdyc+bf  
} n7|8`? R^  
Fjs:rZ#{  
同时也要修改assignment的operator() j&(Yk"j+  
vz$_Fgsc.  
template < typename T2 > GiZv0>*x  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } v>XAzA  
现在代码看起来就很一致了。 ;+Dq 3NE  
L:.z FW,  
六. 问题2:链式操作 qG6?k}\\  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 {h}0"5  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 Q[vQT?J7  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 Y94 ^mt-  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 X7bS{GT  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 3P.v#TEst  
[%uj+?}6O  
template < typename T > Qm"&=<  
struct result_1 H|.cD)&eYy  
  { 8opd0'SNaB  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; #VvU8"u  
} ; A2 r\=for  
(^G @-eh  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: Uh w:XV@m  
{^T_m)|n  
template < typename T > :Rroz]*  
struct   ref +W%3VV$  
  { ppP0W `p  
typedef T & reference; ?mA%`*=q  
} ; hr/H vB  
template < typename T > $(r/N"6)O2  
struct   ref < T &> q:/3uC7   
  { QVR8b3T@  
typedef T & reference; iW9o-W a  
} ; P3k@ptc-K  
rqi/nW  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: mm:g9j  
8#{DBWU  
template < typename T > +V` *  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const )ppIO"\  
  { \3WQ<t)W  
  return l(t) = r(t); k d9<&.y{  
} Bnfp_SM  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 =j~vL`d2]  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 y2o~~te  
P?o|N<46  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 2X,`t%o  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: vveL|j  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 IZs NMY  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ~QngCg-5q  
最后的布局是: U~GQ JR  
                Add wj2z?0}o  
              /   \ 'Z8=y[l  
            Divide   5 ["1Iz{  
            /   \ 7t3ps  
          _1     3 _]t^F9l  
似乎一切都解决了?不。 EM7Z g 65  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 j[${h, p?  
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。 _Q9I W  
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: HZ[.,DuW  
sW&5Mu-  
template < typename Right > x(+H1D\W   
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 1W'0h$5^"  
Right & rt) const 'w8p[h (,  
  { U BWUq  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); a797'{j#PI  
} "O/ 6SV  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 gVI{eoJ  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 #SX-Y)> 1@  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 |" ag'h  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 Dnp><%  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 hEq-)-^G  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? Z</57w#-7  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: .$ X|96~$  
}u]7x:lh  
template < class Action > R.Kz nJ  
class picker : public Action \YPv pUg  
  { +-:o+S`q~  
public : oV'G67W  
picker( const Action & act) : Action(act) {} -sxu7I  
  // all the operator overloaded im@QJ :  
} ; /RI"a^&9A  
8?LHYdJ  
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。 %J8uVD.2  
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:  a"D'QqtH  
U&W/Nj  
template < typename Right > $DW__h  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const L:\>)6]Ls  
  { :3[;9xCHj  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); TPn#cIPG  
} mLfY^&2Pr  
& zv!cf  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ^B!()39R?  
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。 _%u t#  
E:y^= Y  
template < typename T >   struct picker_maker ^p~QHS/  
  { >P ~j@Lv  
typedef picker < constant_t < T >   > result; $IqubC>O  
} ; biPj(Dd  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > *).!  
  { T037|k a{  
typedef picker < T > result; +ryB*nT  
} ; jLn|zK  
O1 !YHo  
下面总的结构就有了: 3oV2Ek<d  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 7Vu f4Z5  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 f!F5d1N  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 KQ^|prN?y  
至此链式操作完美实现。 P#}vi$dZ  
(Q=:ln;kM  
1DlXsup&?#  
七. 问题3 &3Lhb}m  
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。 zt!7aVm n  
1a mEQ  
template < typename T1, typename T2 > $o/i / wcj  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I|wC`VgB  
  { @Z5,j)  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); j`#H%2W\;  
} UOyM=#ipY  
w3#0kl  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 7K1_$vd  
<"8F=3:uk  
template < typename T1, typename T2 > L)qUBp@MW  
struct result_2 r4d#;S9{o  
  { qcC(#0A>  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; bokr,I3  
} ; $y{.fjy3  
(*kKfg4Wj  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? =!)x`1j!S  
这个差事就留给了holder自己。 uw/N`u  
    jz S iw z  
y\,,hs  
template < int Order > ^Vi{._r  
class holder; {pdPp|YDZ-  
template <> -3 Sb%V\  
class holder < 1 > '<QFf  
  { -q8l"i>h=  
public : V`9*_8Dx2  
template < typename T > o'Fyo4Qd  
  struct result_1 QNXoAx%I  
  { ?op;#/Q(  
  typedef T & result; 6"NtVfui  
} ; <Mu T7x-  
template < typename T1, typename T2 > gW<4E=fl  
  struct result_2 'h^Ya?g  
  { EdTL]Xk  
  typedef T1 & result; l-Ha*>gX[j  
} ; "G,,:H9v  
template < typename T > `$XB_ o%@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const dkY JO!  
  { YQyI{  
  return (T & )r; _s<s14+od  
} \ueCbfV!Z4  
template < typename T1, typename T2 > %YbL%i|U  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ;Qi!~VsP;  
  { uF1&m5^W  
  return (T1 & )r1; VFMn"bYOB  
} FS=LpvOG)  
} ; vexF|'!}0#  
?|pP&8r  
template <> ]*gf$D  
class holder < 2 > @!j6y (@  
  { d`C$vj  
public : X|/RV4x@Cq  
template < typename T > gK(G1  
  struct result_1 }p-/R'  
  { ,0ilNi>  
  typedef T & result; J}+N\V~  
} ; KhP_U{)D  
template < typename T1, typename T2 > >56fa6=3@  
  struct result_2 Bo14t*(  
  { iz)r.TJ  
  typedef T2 & result; )q.ZzijG/  
} ; , s otZT  
template < typename T > SAj#+_db  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const j%D{z5,nKm  
  { XA(.O|VZ  
  return (T & )r; +> d;%K  
} FCOa|IKsN  
template < typename T1, typename T2 > m@lUJY  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const VbMud]40F  
  { r> Xk1~<!  
  return (T2 & )r2; Q+wO\TtE  
} b:r8r}49  
} ; lkly2|wA  
$E[M[1j  
r[T(R9k  
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> >。 2VUN  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: a(*"r:/lD  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: m/jyc# L:u  
6V ncr}  
return l(i, j) = r(i, j); :Ny[?jt c  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) :-<30LS $  
#_`p 0wY  
  return ( int & )i; x7G)^  
  return ( int & )j; |(TEG.<g  
最后执行i = j; nd,\<}uP9  
可见,参数被正确的选择了。 \x:U`T  
K'e,9P{  
N6p0`  
ZMr[:,Jp  
{T,}]oX  
八. 中期总结 isy[RAP<  
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: <P ?gP1_zi  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 [u=yl0f  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 &cTOrG  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor =qoOr~  
ujN~l_ 4  
Gd`7Tf)'  
MxI*ml8z?  
%X^qWKix}m  
[`s.fkb8  
九. 简化 -P-8D6   
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。 ;I80<SZ  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 w-$iKtb.  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: &OE-+z  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ntB#2S  
  +-*/&|^等 ?~T(Cue>  
2. 返回引用。 {oF;ZM'r  
  =,各种复合赋值等 ]q4LN o  
3. 返回固定类型。 [{#T N  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) q4Bw5 ~n  
4. 原样返回。 6/Yo0D>M$  
  operator,  f<$*,P  
5. 返回解引用的类型。 B0p;Zh  
  operator*(单目) 5D?{dA:Rq  
6. 返回地址。 l+@k:IK  
  operator&(单目) c+7I  
7. 下表访问返回类型。 l Le&q  
  operator[] ?/5<}W#7}  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 z.\\m;s  
  operator<<和operator>> $FIJI^Kd7  
=jpRv<X|,  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 Pg`+Q^^6S  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: !>!jLZ0  
'/Vm[L$d  
template < typename Left > >gq=W5vN(  
struct value_return |0>rojMq  
  { $sb@*K}:4  
template < typename T > $7xfLS8Vo  
  struct result_1 dD'KP4Io@  
  { <;>k[P'  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; D'{ o3Q,%K  
} ; sAs`O@  
EV* |\ te  
template < typename T1, typename T2 >  tj8o6N#  
  struct result_2 !B{(EL=g  
  { RtxAIMzh?  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; OI:=>Bk  
} ; [I'q"yRu]i  
} ; &gC)%*I 4  
k%-UW%  
A,4} $-7  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Bd;EI)JT  
W$l4@A  
下面我们来剥离functor中的operator() =*6frC~  
首先operator里面的代码全是下面的形式: JJM!pD\h  
wa&:86~l?  
return l(t) op r(t) EL2z&  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) %wu,c e]*  
return op l(t) ; +Ie<oW  
return op l(t1, t2) LS# _K-  
return l(t) op Sn.I{~  
return l(t1, t2) op u8<Fk !  
return l(t)[r(t)] -%[6q  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] :,/ \E  
ogdAJw6 9  
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: @}+B%R  
单目: return f(l(t), r(t)); ^;\6ju2  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); CJ#Yu3}  
双目: return f(l(t));  Bv%dy[I  
return f(l(t1, t2)); NX]6RZr-  
下面就是f的实现,以operator/为例 w#bdb;  
IWhe N  
struct meta_divide N a.e1A&?j  
  { :4"b(L  
template < typename T1, typename T2 > Pb@$RAU6 3  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) WS@8Z0@RD  
  { MpIP)bdq7  
  return t1 / t2; IY(;:#l  
} 5(Xq58nhxI  
} ; n.P $E  
Z$)jPDSr  
这个工作可以让宏来做: g%4=T~  
:{Iv ]d  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ BT5~MYBl  
template < typename T1, typename T2 > \ IF?  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ]U 1S?p  
以后可以直接用 4&`d$K  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) =VZ0+Yl  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 zn\$6'"  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 2QIo|$  
>LEp EMJ\  
%-NG eN8  
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 v(jZ[{x@  
:Ui'x8yt  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > o-]8)G>~M  
class unary_op : public Rettype TiI3<.a!  
  { _#o75*42tT  
    Left l; k,[[ CZ0j  
public : jouT9~[L'  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 9z?B@;lMc  
'[[*(4 a3  
template < typename T > v,c:cKj  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d1d:5 b  
      { -/6Ms%O  
      return FuncType::execute(l(t)); {_J1m&/  
    } 7!8R)m^1[  
JB!KOzw  
    template < typename T1, typename T2 > =Xb:.  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |DoD.?v  
      { dxWG+S  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Pill |4c<  
    } xgB-m[Xi  
} ; &uu69)u  
kS(v|d  
#K[6Ai=We}  
同样还可以申明一个binary_op ~`Rooh3m  
Cv1CRmqq%  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 1`EkN0iZ  
class binary_op : public Rettype 3VmF1w 2  
  { @>hXh +!2h  
    Left l; }kb6;4>c  
Right r; mF] 8  
public : gS ^Y?  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} $PKUcT0N9  
=doOt 7Rj  
template < typename T > YH$whJ`W0  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ndB*^nT  
      { ]Saw}agE[%  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 83YQ c  
    } Je;HAhL  
*6 P)HU@  
    template < typename T1, typename T2 > H=7Nh6v  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tY $4k26  
      { u1i ?L'  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Fpf-Fa-K\b  
    } R//S(eU68\  
} ; C*,PH!$k  
$ &fm^1  
u}IQ)Ma  
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 c9N5c  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 !3Me 6&$O  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Z?tw#n[T  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 q|7$@H^*  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! [+Y;w`;Fq  
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。。。 cvl1 X"  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 n!t][d/g+  
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) 92S,W?(  
下面是修改过的unary_op [}bPkD  
rpO>l  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Z:s:NvFX  
class unary_op 07tSXl5!  
  { `tZ`a  
Left l; ZpQ8KY$ 5  
  OLM}en_L  
public : Di8;Tq  
0I@Cx {$  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} iKN800^u  
rCdf*;  
template < typename T > P_3U4J  
  struct result_1 &24z`ZS[w6  
  { E?Ofkc$q  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; v"a.%" oN8  
} ; 5uufpvah  
=)Q0=!%-  
template < typename T1, typename T2 > mMRdnf!Uid  
  struct result_2 @s@67\  
  { vswBK-w(Z  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; !~~j&+hK\  
} ; mjz<,s`D  
CuD^@  
template < typename T1, typename T2 > PofHe  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const '}q1 F<&  
  { k|c=O6GO  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); jB-)/8.qk  
} .}l&lj@#  
d~b#dcv$"  
template < typename T > CAD:ifV  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !1\j D  
  { !p~K;p,  
  return OpClass::execute(lt(t)); HGjGV]N5  
} T>;Kq;(9  
xz$S5tgDQK  
} ; ';z5]O~  
W^^}-9  
h8MkfHH7{  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug M%NapK  
好啦,现在才真正完美了。 ].eY]o}=  
现在在picker里面就可以这么添加了: *t+E8)qL  
>O{/%(9  
template < typename Right > =_L  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const sC .R.  
  { %aszZP  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); .{|AHW&0<  
} FiQx5}MMhu  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 9#;UQ.qA  
+i[w& P  
*G{Zo*2< i  
O<x53MN^  
RO"*&o'K'  
十. bind [n_H9$   
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。 D?w-uR%Y  
先来分析一下一段例子 '*KP{"3\  
^<e"OV  
'd"\h#  
int foo( int x, int y) { return x - y;} d%istFL)  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Vo%UiVHy  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 2rw<]Ce  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 O;A/(lPW+  
我们来写个简单的。 e XU;UO^  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 8bX\^&N  
对于函数对象类的版本: ~%Ws"1  
rr[9sk`^H  
template < typename Func > Xm`K@hJ@  
struct functor_trait X |f'e@  
  { ^saJfr x  
typedef typename Func::result_type result_type; Oed&B  
} ; pg~`NN  
对于无参数函数的版本: "gCSbMq(Vq  
Kg@9kJB  
template < typename Ret > >NwrJSx  
struct functor_trait < Ret ( * )() > oh;F]*k6  
  { `,(1'  
typedef Ret result_type; `.dTkL  
} ; &-+&`h|s  
对于单参数函数的版本: )^!-Aj\x  
-}UC daQ3  
template < typename Ret, typename V1 > tS2lex%  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > T^GdN_qF  
  { -o#0Yt}3  
typedef Ret result_type; r _r$nl  
} ; su=.4JcK  
对于双参数函数的版本: Smk]G))o{  
[jumq1  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > aG |)k,  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ,)L.^<  
  { [uRsB5  
typedef Ret result_type; /KKX;L[D(  
} ; 2 ;B[n;Q{  
等等。。。 3iWLo Qm  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 73xI8  
qrX6FI  
template < typename Func > Gz*U?R-T  
struct func_return GZ'hj_2%<  
  { .yWdlq##  
template < typename T > z|P& 8#txM  
  struct result_1 & 8&WY1cU  
  { u gfV'  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; v!`M=0k  
} ; db%`- UST  
"Ln\ZYB]  
template < typename T1, typename T2 > ;U`HvIch  
  struct result_2 b'-gy0  
  { hV8A<VT  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; cRg$~rYd  
} ; 8'cDK[L  
} ; oW+R:2I~O  
eB]ZnJ2^=  
U3U eTa_  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ac&tpvij  
HRw,D=  
template < typename Func, typename aPicker > E_yh9lk  
class binder_1 rz.`$b  
  { uPp(l4(+  
Func fn; Sdt @"6  
aPicker pk; Ahebr{u  
public : 7I.[1V`  
c&_3"2:  
template < typename T > Kc{wv/6}T  
  struct result_1 XnG!T$  
  { ?NwFpSB2  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; HxM-VK '  
} ; l;;:3:  
igQyn|  
template < typename T1, typename T2 > 1IsR}uLh  
  struct result_2 <St`"H  
  { {l1;&y?  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; "{:*fI;!  
} ; (nzzX?`nY  
5s|gKM  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} j"dbl?og  
@rdC/=Y[  
template < typename T > P"#^i<ut@T  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const SVHtv0Nx  
  { 9!OpW:bR|  
  return fn(pk(t)); &, )tD62s  
} U9q*zP_jV  
template < typename T1, typename T2 > cP Y^Bf5)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }qg!Um0  
  { XU54skN  
  return fn(pk(t1, t2)); n#R!`*[  
} {F4:  
} ; ,8 .`;  
~+g5?y  
)Qc$UI8L  
一目了然不是么?  e?7paJ  
最后实现bind | jkmh6  
*SW,pHYnLb  
ubQ(O uM"  
template < typename Func, typename aPicker > 6 qq7:  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) t Z%?vY~!  
  { nGt8u4gcP  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ~,:f,FkSQ  
} J B|I/\(A  
QJ /SP  
2个以上参数的bind可以同理实现。 3,[2-obmi  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 `#]\Wnp~y  
p#kC#{<nE  
十一. phoenix f.= E.%  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 2*M*<p=v  
9NT;^K^ I  
for_each(v.begin(), v.end(), cm]]9z_<  
( LWI~m2  
do_ >g[W@FhT'k  
[ "Wm~\)t(  
  cout << _1 <<   " , " ,uv$oP-  
] J-}NFWR;t  
.while_( -- _1), =%3nKSg  
cout << var( " \n " ) VPHCPGrk  
) cC4T3]4l'  
); coWBKWF  
{OOt+U!  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 6"GpE5'*  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor p{rS -`I  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 `T70FsSJ  
那么我们就照着这个思路来实现吧: :3B\,inJ  
qo@dFKy  
x}{VHp`|ld  
template < typename Cond, typename Actor > ng*%1;P  
class do_while <IVz mzpL  
  { ! Cl/=0$[L  
Cond cd; K>[H@|k\k  
Actor act; aW"!bAdx`,  
public : R*X2Z{n  
template < typename T > *3$,f>W^  
  struct result_1 W(aRO  
  { z(3"\ ^T  
  typedef int result_type; { rT`*P~  
} ; j;)6uia*A  
9HX+sB M  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Y9;Mey*oW  
E: GJ$I  
template < typename T > 4*x!B![]y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const lQBM0|n  
  { F :S,{&jB  
  do ^%&x{F.  
    { iIE(zw)H  
  act(t); 1c#'5~nB  
  } $]kg_l)  
  while (cd(t)); s3{s.55{m  
  return   0 ; d8HB2c5y0i  
} Db(_T8sU  
} ; sw|:Z(`  
?Z>.G{Wm@  
|L;psK  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). X:lPWz!7{  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 rf->mk{  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 N}fUBX4k  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 |A0$XU{  
下面就是产生这个functor的类: m>ycN  
IY6_JGe_w  
~lqGnNhh 7  
template < typename Actor > V:BX"$ J1  
class do_while_actor .dT;T%3fO  
  { ex \W]5  
Actor act; ( 'n8=J  
public : U5!f++  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} .vS6_  
i ,pN1_-  
template < typename Cond > JA(fam~{  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Q)`gPX3F  
} ; &_d/ciq1f  
Wi[m`#  
XcMJD(!  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 |90 +)/$4  
最后,是那个do_ :KSor}t  
pXh~#o6 V  
.^lb LN^2  
class do_while_invoker pP* ~ =?  
  { l(#ke  
public : }{xN`pZ  
template < typename Actor > oL Vtu5  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Zknewv*sS4  
  { ggI=I<7M  
  return do_while_actor < Actor > (act); }l( m5  
} ]1d,O^S  
} do_; #RM3^]h  
EeJqszmH  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Y/,$Y]%g  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 OR\DTLIl  
最后来说说怎么处理break和continue 'B (eMnLg  
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。 o}MzqKfu  
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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