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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda |o@U L  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 h~O^~"jc  
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, +`!>lo{X  
j|{ n?  
Q x&7Ceu"  
mZ.gS1Dq  
  class filler =h.` ey  
  { qRq4PQ@  
public : En4!-pWHQ  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} O\h%ZLjfO  
} ; #"C!-kS'=  
M|R\[ Zf  
3,J{!  
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: GGU wS  
+jO#?J  
bGK-?BE5+A  
^ Z3y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); &PX!'%X68h  
'r1X6?d J  
:_Iz( 2hV  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 u/xP$  
i O$ ?No  
[7  t  
C8=rsh  
二. 战前分析 ->Fsmb+R  
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。 U&SSc@of  
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 9t8ccr  
A,c_ME+DVB  
 O`Htdnu  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ~*`wRiUhis  
  /* --------------------------------------------- */ O{Q+<fBC9  
vector < int *> vp( 10 ); VBW][f  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); -b34Wz(  
/* --------------------------------------------- */ IR32O,)  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); R _2#7Xs  
/* --------------------------------------------- */ {c7@`AV]  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); M XuHA?  
  /* --------------------------------------------- */ uE>m3Y(aP  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); TCi0]Y~a  
/* --------------------------------------------- */ }%<cF i &  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); -s ^cy+jd  
4b}'W}  
NOf{Xx<#k  
N:EljzvP}  
看了之后,我们可以思考一些问题: =6N=5JePB  
1._1, _2是什么? ReGT*+UN  
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。 3@* ~>H  
2._1 = 1是在做什么? Iz&d S?p_  
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。 ?"kU+tCxg  
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。 S_s;foT  
L!fIAd`  
@Ph'!  
三. 动工 [ C!m,4  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: X?]Mzcu  
"#pN  
C;ME"4,(  
:Ye~I;" 8  
template < typename T > &E@mCQ1  
class assignment #v4^,$k>  
  { fT<3~Z>m  
T value; {;o54zuKf  
public : qat'Vj,  
assignment( const T & v) : value(v) {} YB4|J44Y  
template < typename T2 > )&-n-m@E  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 3%u: c]-wF  
} ; VeH%E.:  
.5tXwxad"  
'=d y =  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 P<9T.l  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment )=5*iWe  
}ee3'LUPX  
j`_Z`eG  
9h<iw\ $'  
  class holder iztgk/(+G  
  { !Wy&+H*0  
public : mn(MgJKQ\  
template < typename T > ANR611-a  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const [P]M)vJ**  
  { Q[lkhx|.B  
  return assignment < T > (t); &m{~4]qWpM  
} I,V'J|=j  
} ; bHzZ4i  
[3qJUJM  
>f;oY9 {m  
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: lxBcO/  
}}wSns  
  static holder _1; [mF=<G"  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 {@Z*.G^  
$$R- >  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); N8!e(Y K_  
而不用手动写一个函数对象。 r)<n)eXeD  
s yb$%  
{q&A/  
p4K 8L'nZ  
四. 问题分析 }@53*h i(  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 GF0Utp:Zf;  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 rNgAzH  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ul"Z% 1]  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 vmW`}FKW  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 4Cvo^k/I  
(e<p^T J]  
五. 问题1:一致性 `2'*E\   
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| K81&BVx/  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 + Cq&~<B  
1+-F3ROP  
struct holder l%`~aVGJ  
  { s ZokiFJ  
  // _$v$v$74^  
  template < typename T > ^AO2%09.S  
T &   operator ()( const T & r) const DyQvk  
  { @!(V0-  
  return (T & )r; L.a~vk 1  
} OW8TiM mK  
} ; ; d}  
;bq EfV0`2  
这样的话assignment也必须相应改动: ^{g+HFTA@  
|G)bnmi7  
template < typename Left, typename Right > |mz0 ]  
class assignment ,UD5>Ai  
  { ?_/T$b ]  
Left l; u#Uc6? E  
Right r; UZE%!OWpeK  
public : p+{*w7?8"[  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} y{nX 6  
template < typename T2 > HGW;]8xl  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } {dV!sQD  
} ; {1GIiP-U  
"~IGE3{  
同时,holder的operator=也需要改动: ";59,\6  
utw@5  
template < typename T > ]8opI\  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const q,j` _ R4  
  { lpefOnO[  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); vpk~,D07yR  
} 1{wOjq(4  
_?>f9K$1  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 l3kBt-m  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 l`{JxVg  
oF0*X$_X  
return l(rhs) = r; m RtE~~p  
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。 8SMa5a{  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: |CjdmQ u  
+@#-S  
template < typename Tp > j<i: rk|  
class constant_t VHU,G+ms  
  { Rs 0Gqx  
  const Tp t; .eDI ZX  
public : ':,p6  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} N,`<:'  
template < typename T > , p r ",=  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const k12mxR/  
  { $h'>Zvf  
  return t; 65pC#$F<x  
} uvGFo)9q3  
} ; " gi 1{  
@nF#\  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 I4 4bm?[S  
下面就可以修改holder的operator=了 Ea3 4x  
qd?k#Gw&  
template < typename T > %5 ?0+~  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const [2ZZPY9?Q  
  { HLDg_ On8  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ekuRGG  
} ` _]tN  
g ??@~\Ov  
同时也要修改assignment的operator() `)eqTeW  
C$EvcF% 1  
template < typename T2 > 1He'\/#  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } RIxGwMi%  
现在代码看起来就很一致了。 *AN2&>Y  
jo=,j/,l  
六. 问题2:链式操作 KRP)y{~o  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Hk;) l3oB  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 gUxJ>~  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 [a1}r=6~  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 p\7(IhW@  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 'q=Ly?9  
;-T%sRI:|  
template < typename T > D|!^8jHj  
struct result_1 zLLe3?8:  
  { E@\bFy_!>b  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; uCpk1d  
} ; B (dq$+4  
m/W)IG>  
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: FA;uu\  
|(a< b  
template < typename T > pUaGrdGxzQ  
struct   ref N{6Lvq[8  
  { ySwvjP7f  
typedef T & reference; H?axlRmw3  
} ; 4]]1J L(Ka  
template < typename T > `;!v<@:i2  
struct   ref < T &> 9l :Bum)9  
  { <CUe"WbE)  
typedef T & reference; #x|h@(y|  
} ; ~ugK&0i[2  
efF>kcIC  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Y r^C+Oyg  
NbnuQPb'  
template < typename T > 9rsty{J8  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Af>Ho"i  
  { `$D2w|  
  return l(t) = r(t); ?$xZ$zW  
} u9"1%  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 rz%=qY  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ]`x\Oj &  
Awad!_VdHS  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 T!N,1"r  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: nAJ<@a  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 t`X-jr)g  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 lvz&7Zb  
最后的布局是: +kKfx!  
                Add <t0o{}^P*  
              /   \ OQON~&~  
            Divide   5 85 tQHm6j  
            /   \ D=nuK25  
          _1     3 'WG%O7s.  
似乎一切都解决了?不。 [/ E_v gZ  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 wDV%.Cc  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 Yg6 f  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: qwU,D6  
TY3WP$u  
template < typename Right > D'Gmua]I  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const L.z`>1  
Right & rt) const NK+iLXC  
  { j6KGri  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ,IW$XD  
} cO"7wgg  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 QX'/PO  
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。 tc@([XqH  
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。 AtN=G"c>_  
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。 wV;qc3  
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。 "[(I*  
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? J!o[/`4ib  
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: 5h^U ]Y#  
MNKB4C8 >  
template < class Action > KS/1ux4x  
class picker : public Action -$4#eG%3  
  { PXk+Vi,%k  
public : "1H?1"w~  
picker( const Action & act) : Action(act) {} nkp!kqJ09  
  // all the operator overloaded (:>: tcE  
} ; X#mppMU  
]kuMzTH  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 ozbu|9 +v  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: F.b;O :  
sSC yjS'T  
template < typename Right > c"3 a,&  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const fRe$}KX  
  { [*O#6Xu  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Kd _tjWS  
} {<a(1#{  
!'No5  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > &LO<!WKQ  
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。 (ROurq"  
|:s 4#3  
template < typename T >   struct picker_maker A`4j=OF\  
  { :mU,g|~55  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 42?X)n>  
} ; Pgs^#(^>  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > O>z M(I+p  
  { wY2#xD  
typedef picker < T > result; >`a)gky%~  
} ; YB h :  
fo$iV;x`  
下面总的结构就有了: ,o}!pQ  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 fMn7E8.  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 z F'{{7o  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 -bK#&o,  
至此链式操作完美实现。 h:3`e`J<h  
HPAd@5d(  
) w.cCDL c  
七. 问题3 C G~ )`  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 /I3#WUc;![  
MC!K7ji  
template < typename T1, typename T2 > 5r qjqfFa  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const cjf}yn  
  { :Xv3< rS<  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); mfO:#]K  
} }*m:zD@8$  
9N|O*h1;u  
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: Dcq\1V.e`W  
BW}^n  
template < typename T1, typename T2 > M=$y_9#  
struct result_2 +d6/*}ht  
  { &3mseU  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Pq~"`-h7:  
} ; BYN<|=  
UK2Y<\vD  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? x"~F=jT  
这个差事就留给了holder自己。 8@|_];9#.  
    #F.;N<a  
qx<`Kc4  
template < int Order > lztPexyXZ  
class holder; KL!k'4JNY  
template <> P8e1J0A  
class holder < 1 > [1'`KJ]  
  { Zr_{Z@IpU  
public : MI|DOp  
template < typename T > \BaN?u)a  
  struct result_1 '|<+QAc  
  { Xd>4n7nb$`  
  typedef T & result; lNQt  
} ; NjVuwIm+  
template < typename T1, typename T2 > 3uCC_Am  
  struct result_2 =*qu:f\y  
  {  B&#TbKp  
  typedef T1 & result; SC`.VCfc.  
} ; 0O?B!Jr]RM  
template < typename T > 0 ]U ;5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const &"fMiK3  
  { u4NMJnX  
  return (T & )r; PIn'tV  
} b5 YE4h8%  
template < typename T1, typename T2 > |Sy |E  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const g>x2[//pk  
  { H1f){L97wR  
  return (T1 & )r1; /] ce?PPC  
} _CP e  
} ; {IJV(%E   
+/7UM x1  
template <> {%@zQ|OO0  
class holder < 2 > }-k<>~FA  
  { @0?Mwy!  
public : |cJyP9}n  
template < typename T > [[QrGJr  
  struct result_1 _wKFT>  
  { [kgT"?w=  
  typedef T & result; Q <EFd   
} ; (F]f{8  
template < typename T1, typename T2 > /s(/6~D|  
  struct result_2 QP)-O*+AA  
  { 1b E$x^P  
  typedef T2 & result; JJq= {;  
} ; ;_M .(8L  
template < typename T > n[CESo%[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ~qLbyzHaB  
  { I)V2cOrXM  
  return (T & )r; tS8*l2Y`   
} LC K   
template < typename T1, typename T2 > 'O8"M  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const -]R7[5C:  
  { RS#)uC5/%  
  return (T2 & )r2; C 7YZ;{t  
} b4!(~"b.  
} ; q/Ba#?sen  
MftW^7W-  
{bl&r?[y  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ^6mlE+WY  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Xdsd5 UUM  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: |dpOE<f[  
VjSb>k   
return l(i, j) = r(i, j); K0yTHX?(.  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) rv1kIc5Za<  
2J^6(vk  
  return ( int & )i; U5z^R>k  
  return ( int & )j; y. @7aT5  
最后执行i = j; (EIdw\  
可见,参数被正确的选择了。 9`i=kp  
s<H0ka@  
K& <|94_k  
]y@9 z b  
L{ ?& .iA  
八. 中期总结 z9U<Z^4z+  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: Vc$x?=  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 _+N*4  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Ku*@4#<L6h  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor "2}04b|"  
6 9ia #  
9 bYoWw  
!m^;Apuy  
s\1h=V)!H  
7gfNe kr~W  
九. 简化 q-eC=!#}  
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。 G/J5aj[  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 R+#|<e5@%o  
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: 49^;T;'v  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 #+|{l*>  
  +-*/&|^等 !>Db  
2. 返回引用。 SfyZ,0  
  =,各种复合赋值等 )TFaG[tj  
3. 返回固定类型。 VZ'[\3J  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) [MdVgJ9'  
4. 原样返回。 HvN!_}[  
  operator, R5NDT4QYU  
5. 返回解引用的类型。 ZOK2BCoW  
  operator*(单目) f{FW7T}O2  
6. 返回地址。 y/h~oGxy  
  operator&(单目) {*ATY+  
7. 下表访问返回类型。 wAkpk&R  
  operator[] g+t-<D"L5  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ]C3{ _?=  
  operator<<和operator>> /+.Bc(`  
]Vo;ZY_\  
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?DHLM  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: OGh9^,v  
eZIqyw  
template < typename Left > y!u)q3J0&  
struct value_return "yXKu)_  
  { lPSyFb"  
template < typename T > d+rrb>-OU  
  struct result_1 =21$U[  
  { |Nd!+zE$Z  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; G)]'>m<y  
} ; K>l$Y#x}k  
F?\XhoJ3G  
template < typename T1, typename T2 > H)}>&Z4  
  struct result_2 Ij` %'/J  
  { 0#<q]M?hW  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 'Xoif"  
} ; " JFx  
} ; %/"I.\%d  
2Hw&}8  
!'wh hi  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Xt^ldW  
c [sydl  
下面我们来剥离functor中的operator() U BzX%:A  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Z,)4(#b =  
? [l[y$9  
return l(t) op r(t) 6X~.J4  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) z85%2Apd  
return op l(t) j uG?kL.  
return op l(t1, t2) }pdn-#  
return l(t) op H<#M)8  
return l(t1, t2) op bGOOC?[UX  
return l(t)[r(t)] /W1!mih  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] t6m3lq{  
Bha#=>4FU  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: '#!nK O2<  
单目: return f(l(t), r(t)); K'%2'd  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); zsFzF`[k  
双目: return f(l(t)); xHq"1Vs=  
return f(l(t1, t2)); U(P^-J<n1  
下面就是f的实现,以operator/为例 FkY}6  
X]8(_[Y  
struct meta_divide Q^prHn*@  
  { px8988X  
template < typename T1, typename T2 > a$r- U_?  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) $nF|n+m  
  { < aJl i   
  return t1 / t2; qq.M]?Z  
} S[J eW  
} ; 3u#bx1  
U$v|c%6  
这个工作可以让宏来做: `-W.uOZ0  
SK [1h3d  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ `)%zk W  
template < typename T1, typename T2 > \ r+n0M';0  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; <*EMcZ  
以后可以直接用 ?!^ow5"8  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) n75)%-  
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 k>E^FB=  
(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。。。) fb-Lp#!T39  
q;Tdqv!Ju  
WD# 96V  
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 +Ac.@!X}%  
~k\Dde  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > WJWi'|C4  
class unary_op : public Rettype k-IL%+U  
  { p[R4!if2  
    Left l; Q,R>dkS  
public : (VD Y]Q)  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} SW5V:|/  
uonCD8  
template < typename T > #(swVo:+E  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]8q#@%v }  
      { [ )3rc}:1  
      return FuncType::execute(l(t)); */c4b:s  
    } Lh%z2 5t  
WoM;)Q  
    template < typename T1, typename T2 > -]el_:H  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]l4\Tdz  
      { ]H| O  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 9<n2-l|)  
    } Ln:6@Ok)5%  
} ; $inlI_  
fwQVxJe  
YBh|\  
同样还可以申明一个binary_op ,]`|2j  
~_Q~AOFM  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > $mxm?7ZVR  
class binary_op : public Rettype GWFF.Mo^  
  { yq.<,b=87  
    Left l; f~Y;ZvB  
Right r; 4`yE'%6.}  
public : ezimQ  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ! Gob `# r  
]1hyvm3  
template < typename T > /pY-how%!  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const GDF/0-/Z  
      { aeZ$Wu>]W  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); pwvzs`[;  
    } eH HY.^|  
(#kKL??W  
    template < typename T1, typename T2 > Hjhgu=  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &~mJ ).*  
      { '8J!(+  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); YRg"{[+#]k  
    } <O Y (y#x  
} ; [|".j#ZlK  
srPczVG*  
<W] RyEg`  
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 o|:c{pwq  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 n%|og^\0  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) PRJ  
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。 8[b_E5!V  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ES-V'[+jDy  
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。。。 T:T`M:C.  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 K|pg'VT"  
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) D:] QBA)C  
下面是修改过的unary_op X)e#=w!fi3  
O22Q g  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > |d$4Fu(M~  
class unary_op 6ChFsteGFr  
  { r7)qr%n  
Left l; s\+| ql  
  mT:NC'b<9  
public : vtq$@#?~ b  
;b{yu|  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} kEgpF{"%n  
clG@]<a`_  
template < typename T > 7|5X> yt  
  struct result_1 Ii9[[I  
  { F f{,zfN+3  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; BLN|QaZ  
} ; 3 daI_Nx>  
acrR  
template < typename T1, typename T2 > AH{#RD  
  struct result_2 cY5w,.Q/!  
  { LZ34x: ,C  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ;NOmI+t0w&  
} ; g,9&@g/  
3 ,zW6 -}  
template < typename T1, typename T2 > M>E~eb/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qk~m\U8r  
  { X=+|(A,BdY  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); w73?E#8  
} fB80&G9  
6ao~f?JZ  
template < typename T > aFaioE#h(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xa.tH)R  
  { Ul_ 5"3ze  
  return OpClass::execute(lt(t)); #M%K82"  
} 0G31Kou  
&szYa-K*  
} ; V408u y-M  
]]0Yh  
PYBE?td  
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 2E8G 5?qe)  
好啦,现在才真正完美了。 @U3:9~Q  
现在在picker里面就可以这么添加了: {d XTj7  
N4#D&5I",  
template < typename Right > Ngj&1Ta&[  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const yR? ./M!  
  { fy]c=:EmD  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); UX+vU@Co[  
} ollsB3]]  
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。 `Of D^Q=  
SJ91(K  
Q^;:Kl.b  
ua"2nVxK_K  
s+~GQcj<T  
十. bind )=#e*1!b  
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。 Esu {c9,  
先来分析一下一段例子 tLi91)oG  
g<@Q)p*ow  
),CKuq>  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ? cXW\A(  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 /IN#1I!K  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 5 w(nttYH  
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。 HKr}"`I.  
我们来写个简单的。 43x2BW&&  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Lb)rloca  
对于函数对象类的版本: 6DU~6c=)  
_p>F43%p  
template < typename Func > ,-hbwd~M  
struct functor_trait n$`+03a  
  { | p!($  
typedef typename Func::result_type result_type; ufCpX>lNF  
} ; q}+zN eC  
对于无参数函数的版本: %ufh  
"={*0P  
template < typename Ret > F^$;hMh%  
struct functor_trait < Ret ( * )() > n$N$OFuO  
  { {nXygg J  
typedef Ret result_type; Cdy,8*   
} ; LPBa!fq  
对于单参数函数的版本: Ui!l3_O  
d)S`.Q  
template < typename Ret, typename V1 > RyP MzxV  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > I?S t}Tl  
  { 5D.Sg;\  
typedef Ret result_type; j g//I<D  
} ; e pp04~  
对于双参数函数的版本: 7*j!ZUzp  
m";..V  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 9Vqy<7i1  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > >s 6ye  
  { ^D5Jqh)  
typedef Ret result_type; pmUf*u-  
} ; J^`5L7CO  
等等。。。 iMt3h8  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy rrr_{d/  
d|oO2yzWv  
template < typename Func > ]/kpEx  
struct func_return i^e8.zgywF  
  { F|{uA/P{  
template < typename T > 3rB0H   
  struct result_1 ,,BP}f+l$  
  { =/_uk{  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; +}N'Xa/Jt  
} ; t/Y0e#9,  
Bcarx<P-p  
template < typename T1, typename T2 > 4xEw2F  
  struct result_2 mE`qA*=?  
  { SOq:!Qt  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; b~}$Ch3ymW  
} ; 9sT5l"?g  
} ; $:%E<j 4Dn  
}04mJY[  
JLnv O  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 w8>h6x "  
OtoM  
template < typename Func, typename aPicker > hiBsksZRnk  
class binder_1 GyWa=KW.u  
  { 71\53Qr#U  
Func fn; 3ZI7;Gw  
aPicker pk; &}[P{53sr  
public : C<AW)|r_  
&n )MGg1%  
template < typename T > &:g:7l]g  
  struct result_1 (z>t4(%\  
  { i?Pnyi  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ^l|b>z"0ao  
} ; B Z|A&;  
1Vdi5;dn  
template < typename T1, typename T2 > F'b%D  
  struct result_2 ,#UZp\zZ*  
  { Jr( =Y@Z '  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 4[@YF@_=M  
} ; t|eH'"N%o  
EC;>-s  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Cp(2]Eb  
Nw'03Jzx_  
template < typename T > 7Vsp<s9bj  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A$3Rbn}"  
  { IO)#O<  
  return fn(pk(t)); m9oOH5@K~  
} H:]cBk^[,  
template < typename T1, typename T2 > {?eUAB<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <kdlXS>J.  
  { 3}<U'%sd  
  return fn(pk(t1, t2)); zk FX[-'O  
} N=BG0t$  
} ; (_zlCHB  
*$g!/,  
k_L`  
一目了然不是么? GeTk/tU  
最后实现bind nFNRiDx  
*u1q7JFQk  
&jHsFS  
template < typename Func, typename aPicker > v^b4WS+.:  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) (tX3?[ii  
  { NC%hsg^0/  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 4}h}`KZZ  
} yl~_~<s6  
^~;ia7V&2  
2个以上参数的bind可以同理实现。 +Cw_qS"=  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 W~'xJ  
)"pvF8JR%3  
十一. phoenix R~4X?@ZB  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Q !;syJBb.  
RyJy%| \-S  
for_each(v.begin(), v.end(), xKG7d8=  
( );h(D!D,  
do_ ^obuMQ;  
[ 9pqsr~  
  cout << _1 <<   " , " x/umwT,ov  
] Bzrnmz5S  
.while_( -- _1), 3T)rJEN A  
cout << var( " \n " ) E7fQ9]  
) I_<XL<  
); ixu*@{<Z(  
ki9&AFs2X  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: !k)6r6  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor yov~'S9  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ^ ~Eh+  
那么我们就照着这个思路来实现吧: F'Y ad  
cRVL1ne  
. ,^WCyvq  
template < typename Cond, typename Actor > TU0-L35P1  
class do_while D=-}&w_T"  
  { v.Ba  
Cond cd; Q?k *3A  
Actor act; {R!yw`#^B  
public : ZwS:Te9-  
template < typename T >  ma~#E$i&  
  struct result_1 \b"rf697 ,  
  { E$)|Kv^  
  typedef int result_type; WR)=VE   
} ; ^)Hf%  
Plp.\N%f3  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} R@\}iyM  
}`B .(3n  
template < typename T > _]`7et\=  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [s>3xWZ+a  
  { fY!?rZ)$  
  do X_TjJmc  
    { 0SIC=p=J  
  act(t); 2!^=G=H/  
  } ! I@w3`  
  while (cd(t)); <?nIO  
  return   0 ; *p}mn#ru-  
} gF{ehU%  
} ; v|%41xOsr  
bmv8nal<Y  
E 5&Z={  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). :(n<c  
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。 I}4 PB+yu  
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。 =Z^5'h~  
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。 Y@+Rb  
下面就是产生这个functor的类: ;5j|B|v  
%":3xj'EEI  
IL].!9  
template < typename Actor > Z+El(f x  
class do_while_actor <b:%o^  
  { Hb=#`  
Actor act; jSY[Y:6md  
public : VsQ|t/|#  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ] 3{t}qY$A  
Sa= tiOv  
template < typename Cond > N(&{~*YE  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; f^$,;  
} ; Hf`i~6  
GJ,&$@8)  
3f7zW3F  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 =?RI`}vw_H  
最后,是那个do_ {@InOo!4w]  
KZppQ0  
?"x4u#x  
class do_while_invoker C}8#yAS9M  
  { b(*\4n  
public : E3uu vQ#|  
template < typename Actor > u&:N`f  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const = l`)b  
  { NIV}hf YF  
  return do_while_actor < Actor > (act); #fuUAbU0X  
} v"G1vSx)BT  
} do_; y]j.PT`Cw  
YN8x|DLi?  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Mn0.! J "  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 2)f_L|o,m  
最后来说说怎么处理break和continue pbVL|\oB}  
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。 54_}9_g  
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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