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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda y& Gw.N}<r  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 /Ir 7 DZK  
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, X]>[Qz)K^  
]lC4+{V  
<4SF~i  
~n)]dFy  
  class filler gS0,')w  
  { W>UjUq);  
public : ">0 /8]l  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 9 ?[4i'  
} ; rUhWZta  
)Ep@$Gv|S  
(p'/p  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 0!)U *+j,  
-U&098}<K  
vHoT@E#}'  
!k ;[^>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ~6=Wq64  
%,h!: Ec^c  
~p0 e=u  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 XP3QBq  
"4k"U1  
F5Cqv0H V  
%YsRm%q  
二. 战前分析 GWVEIZ  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 qsQ]M^@>  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 F\I5fNs@  
#zh6=.,7  
|2tSUOZ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); S;G"L$&\  
  /* --------------------------------------------- */ 75' Ua$  
vector < int *> vp( 10 ); *(>F'>F1"  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 8yNRx iW:  
/* --------------------------------------------- */ Z{j!s6Y@{  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Iht mD@H}  
/* --------------------------------------------- */ }C9VTJs|  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); &n,xGIG  
  /* --------------------------------------------- */ 0f EZD$  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); xow6@M,  
/* --------------------------------------------- */ \r)_-  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); * <Nk%`  
& C!g(fS  
EVby 9!  
n/,rn>k7:  
看了之后,我们可以思考一些问题: :cIu?7A  
1._1, _2是什么? ?^F*"+qI  
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。  'lSnyW{  
2._1 = 1是在做什么? #h}IUR  
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。 OpbszSl"y  
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。 h/fb<jIP1  
$u(M 4(}  
Mr@<ZTw  
三. 动工 AiR%MD  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: D"1vw<Ak  
Zi15wE  
1D#T+t`[  
KR+aY.  
template < typename T > 4C2>0O<^s  
class assignment |~1rKzZwF  
  { }Etd#">  
T value; 10a=YG  
public : =2GP^vh  
assignment( const T & v) : value(v) {} D~t"9Z\  
template < typename T2 > E#WjoIk  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } !ds"88:5^  
} ; 1VPfa  
:d:|7hlNQ  
QqT6P`0u  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 &eLQ;<qO*|  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Hj-<{#,  
;RTrRh0v  
0|qx/xo|-  
QZz{74]n  
  class holder TWD|1 di0  
  { 3<Pyr-z h  
public : bRY4yT  
template < typename T > X8NO;w@z#  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const EusfgU:  
  { K%.YNVHHC  
  return assignment < T > (t); xOX*=Wv  
} .j]OO/,  
} ; D{3 x}5  
;NN(CKZ9A  
2*3B~"  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: v\r7.l:hf  
8kn]_6:3i  
  static holder _1; 071E%u,  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 NC[GtAPD3  
6O[wVaC1u  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); C$]%1<-Iv]  
而不用手动写一个函数对象。 ,sQ0atk7ma  
Ra15d^  
2rE~V.)%  
&d &oP  
四. 问题分析 {O3oUE+  
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。 yScov)dp(  
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。 F"HI>t)>  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 0'`8HP  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 (Mire%$h  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 '"G %0y  
WP#_qqO  
五. 问题1:一致性 ""U?#<}GD  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| t,r&SrC  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 8=zM~v)   
p7ns(g@9  
struct holder W@uH!n>k  
  { \p=W4W/  
  // `!>dbR&1  
  template < typename T > ~_^o?NE,  
T &   operator ()( const T & r) const Yqz[sz5+m  
  { }i/2XmA )  
  return (T & )r; c<t3y7  
} qyG636i  
} ; e8ig[:B>+  
cM7k){  
这样的话assignment也必须相应改动: 1RUbY>K#U  
9OO_Hp#|9  
template < typename Left, typename Right > ^: rNoo  
class assignment ,oi`BOh  
  { wDC/w[4:  
Left l; +e3WwUx  
Right r; %?9r(&  
public : ^Hhw(@`qf  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} )DZ-vnZ#t0  
template < typename T2 > Lw+1|  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ^J}$y7  
} ; ~m;MM)_V  
+68K[s,FD  
同时,holder的operator=也需要改动: +hvIJv ?  
U(&nh ?  
template < typename T > '|A5a+[  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const =QKgsgLh  
  { q9]^+8UP  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); {ALBmSapK"  
} A%czhF  
yU8Y{o;:  
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。 +]~w ?^h  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 UC LjR<}  
H* L2gw  
return l(rhs) = r; TWR#MVMI  
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。 zl0:U2x7  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:  _I}L$  
cPBy(5^  
template < typename Tp > I~5fz4Q  
class constant_t 2;(iTPz +  
  { ,5+X%~'  
  const Tp t; /KvPiQ%  
public : m+8b2H:V  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} xS\QKnG.  
template < typename T > 0jZ{?  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const E["t Ccg  
  { V<7K!<g)b  
  return t; eYSGxcx  
} JW.&uV1Z  
} ; wj :3  
%LZM5Z^  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 VOK$;s'9}  
下面就可以修改holder的operator=了 f;XsShxr  
\t(r@q q  
template < typename T > f]6` GsE  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const bz@=zLBt  
  { 7'/2:"  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); J ]^gF|  
} uV$d7(N}"  
]\mb6Hc  
同时也要修改assignment的operator() Fh4w0u*Q  
].T;x|  
template < typename T2 > yc4f\0B/  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } h/bYtE  
现在代码看起来就很一致了。 ?UhAjtYIS  
W me1w\0  
六. 问题2:链式操作 }/}`onRZ  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 eHyuO)(xH1  
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。 h+u|MdOY\  
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。 ez:o9)N4  
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。 IV#My9}e  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ]}L1W`n  
l )V43  
template < typename T > KXbYv62  
struct result_1 f I-"8f0_  
  { F$yFR  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; h \cK  
} ; #cF8)GC  
ao5yW;^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: ^V,/4u  
E6-(q!"A  
template < typename T > ?,e:c XhE2  
struct   ref Bv]wHPun  
  { $>s@T(  
typedef T & reference; G`lhvpifG  
} ; Z q>.;>  
template < typename T > QM=436fq  
struct   ref < T &> FT<*  
  { z>g& ?vo2  
typedef T & reference; Ywk[VD+.  
} ; 5*za]   
c(g^*8Pb  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: @O0 vh$3t0  
Uk ;.Hrt.  
template < typename T > [a*>@IR  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ]BD5+>;  
  { ~{$'sp0  
  return l(t) = r(t); (gC^5&11  
} V+ ~2q=  
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。 MCpK^7]k  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 @gGuV$Mw  
^M5uLm-_s  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 "8TMAF|i4  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: rL/7wa  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 He;%6OG{  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 'eY[?LJ]U  
最后的布局是: ddhTr i'f  
                Add \ iSBLU  
              /   \ ?G<I N)  
            Divide   5 v") W@haU  
            /   \ %9)J-B  
          _1     3 %D0Ws9:|  
似乎一切都解决了?不。 '=Y~Ir+  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 3o/ a8  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 |i}g7  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 7+r5?h|  
-^Va]Lk  
template < typename Right > ]-L E'Px|  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const RtQfE+  
Right & rt) const .u3W]5M|  
  {  o*1`,n  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); {X"]92+  
} j=QjvWD  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 &c ~)z\$  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 X^^D[U  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 TL:RB)- <  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 h;[Nc j]  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 T=Q{K|JE  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? ,IATJs$E  
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: hd%F7D5  
)`7h,w J[1  
template < class Action > 5R G5uH/-<  
class picker : public Action dj**,*s  
  { ]>T/Gl1  
public : ZWEzL$VWi  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ) hB*Hjh  
  // all the operator overloaded <L#r6y~H  
} ; t4f\0`jN  
VO?NrKyeW  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 rrRC5h  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: "evV/Fg (  
5LH ]B  
template < typename Right > >9|+F [Fc  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const )Q?[_<1Y+  
  { D$ z!wV  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); C}E ea~  
} %z(=GcWm  
X/749"23  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > "!?Ya{  
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。 d_B5@9e#  
W)O'( D  
template < typename T >   struct picker_maker niBpbsO  
  { L]")TQ  
typedef picker < constant_t < T >   > result; p4_uY7^6  
} ; `"4EE}eQc  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > IDZn ,^  
  { (E[hl  
typedef picker < T > result; xc3Q7u!|  
} ; X[6 z  
Z`M Q+  
下面总的结构就有了: 'J$NW  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ![jP)WgF  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 v 0H#\p  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Pw.+DA  
至此链式操作完美实现。 /RJSkF+!  
3|3lUU\I  
&t4(86Bmq  
七. 问题3 Vd~k4  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 8=uljn/  
0[Aa2H*  
template < typename T1, typename T2 > mj~CCokF{?  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y [S^&pF  
  { FFGTIT# {"  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); sBL^NDqa2  
} ,_O[; L  
{eV_+@dT  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: u1<kdTxA N  
[%:NR  
template < typename T1, typename T2 > 1]~}0;,  
struct result_2 a}\JA`5;)Z  
  { -XB>&dNl)T  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;  1qF.0  
} ; XwMC/]lK<  
d?.x./1[qi  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? R\?!r4  
这个差事就留给了holder自己。 _Qas+8NW  
    24fWj?A|^  
{ q<l]jn9  
template < int Order > v>R.ou(  
class holder; =c'LG   
template <> A:Z:&(NtE:  
class holder < 1 > &5<lQ1  
  { #$E vybETx  
public : ,5:86'p  
template < typename T > +0DIN4Y(4  
  struct result_1 ~Ji A  
  { _u; UU$~  
  typedef T & result; HL]?CWtGP  
} ; xm5D$m3#  
template < typename T1, typename T2 > P2kZi=0  
  struct result_2 huIr*)r&p  
  { ~ 5b %~:  
  typedef T1 & result; 107SXYdhI  
} ; wd *Jq  
template < typename T > E3qX$|.$/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ~MX@-Ff  
  { ^y,ip=<5\3  
  return (T & )r; 3ssio-X  
} P.0-(  
template < typename T1, typename T2 > `Ii>w b  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const .wywO|  
  { *RO ~%g  
  return (T1 & )r1; [A47OR  
} sh 1fz 6g  
} ; j06DP _9M  
?}.(k/  
template <> {U9jA_XX  
class holder < 2 > Df9}YI ;?  
  { 57r)&8  
public : .IgQn|N  
template < typename T > jQhf)B  
  struct result_1 03PVbDq-  
  { =Ao;[j)*!  
  typedef T & result; I~I%z'"RQd  
} ; F 7=-k/k  
template < typename T1, typename T2 > -uZ^UG!K  
  struct result_2 ~+F: QrXcI  
  { {mDaK&]Oh  
  typedef T2 & result; 5V0=-K  
} ; V4>P8cE  
template < typename T > 6`i'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const @tA.^k0`  
  { S^u!/ =&  
  return (T & )r; v3p..A~XZ.  
} j.K yPWO  
template < typename T1, typename T2 > ,\M'jV"S K  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ?g&]*zc^\  
  { {SJLM0=Z  
  return (T2 & )r2; c?d#Bj ?  
} TJ<PT  
} ; ?cJ$=  
jL# akV  
*=8)]_=f  
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> >。 +2?[=g4;}  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ?/\;K1c p  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: C"}x=cK  
xl3U  
return l(i, j) = r(i, j); !l~hO  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) :1iw_GhJf  
O]>Or3oO  
  return ( int & )i; km^AX:r1  
  return ( int & )j; z(ajR*\#  
最后执行i = j; B@4#y9`5  
可见,参数被正确的选择了。 E_OLf%um  
x[X.// :  
D7 @10;F}[  
u0,~pJvX  
`'>>[*06:a  
八. 中期总结 La!PG Z{  
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: }MX`WW0\]Z  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ~?p > L  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ms$o,[  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor %wO~\:F8  
X}ZOjX!  
1li`+~L F  
(#:Si~3  
;9~z_orNQZ  
}yw\+fc  
九. 简化 {*2A% }S  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 I4*N  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ^Iz.O  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: }X UHP%  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ?:ZH%R_`a  
  +-*/&|^等 ;(sb^O  
2. 返回引用。 X:Zqgf  
  =,各种复合赋值等 [H& m@*UO  
3. 返回固定类型。 ; ^$RG  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) |!|`Je3 K  
4. 原样返回。 0K!9MDT}*  
  operator, yP-Dj ,  
5. 返回解引用的类型。 I}:/v$btM  
  operator*(单目) *n47.(a2i  
6. 返回地址。 9 7g\nq<  
  operator&(单目) 'fB`e]_  
7. 下表访问返回类型。 wK3}K  
  operator[] V*?,r<(  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值  D;5RcZ  
  operator<<和operator>> s^U^n//  
F,D &  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 V$@2:@8mo  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: vD(;VeW[  
7+c@pEU]  
template < typename Left > r'8e"pTi  
struct value_return 3S,pd0;  
  { ex['{|a{  
template < typename T > kSDV#8 uZ  
  struct result_1 `XD$1>  
  { :+6m<?R)T  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; "[%NXan  
} ; j}|6k6t  
<D=%5 5  
template < typename T1, typename T2 > z/TRqD  
  struct result_2 BP7_o63/G  
  { ka5>9E  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; X[|>r@Aa!  
} ; )KNFS,5  
} ; R6!3Y/Q@  
2@H~nw 0  
$OJ*Kul  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait o%dtf5}(,  
>ko;CQR  
下面我们来剥离functor中的operator() ."lY>(HJ  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ED6H  
Q.N^1?(>k  
return l(t) op r(t) WgIVhj  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) V=c&QPP  
return op l(t) f="}.  
return op l(t1, t2) ;9^B# aTM  
return l(t) op 0e:aeLh  
return l(t1, t2) op 6(z.(eT  
return l(t)[r(t)] ^a(q7ZfY  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] u]}Xq{ZN  
W=DQ6.   
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: MDlC U  
单目: return f(l(t), r(t)); >):b AfI  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); R38 w!6{  
双目: return f(l(t)); l})uYae/  
return f(l(t1, t2)); \!%3giD5!  
下面就是f的实现,以operator/为例 (d (whlF  
M,9WF)p)V  
struct meta_divide 0t9G $23  
  { Fm@GU  
template < typename T1, typename T2 > LR^b?.#>  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) IuTTMAt  
  { LvR=uD  
  return t1 / t2; c{E-4PYbah  
} t512]eqhb(  
} ; T^79p$  
)&w\9}B:  
这个工作可以让宏来做: ^!}lA9\gY  
Ug9o/I@}C  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ {C3bCVQ]o  
template < typename T1, typename T2 > \ g ` Wr3  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; rg $71Ir  
以后可以直接用 {c$W-t):U|  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)  $% jV%k  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 ~E)I+$,  
(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。。。) a{HvrWs?Q  
u_uC78`p  
)I*V('R6|  
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 }3+(A`9h f  
I[R?j?$}>  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > xv)7-jlx  
class unary_op : public Rettype !is8`8F8  
  { ZpwB"%e$  
    Left l; G1D(-X4ALZ  
public : Um|:AT}`^  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} { u;ntDr  
3(CUC  
template < typename T > X4o8  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  l[ L{m7  
      { i#C?&  
      return FuncType::execute(l(t)); 6=zme6D  
    } IX3r$}4  
gU 8'7H2  
    template < typename T1, typename T2 > &r_:n t  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const is6JS^Q  
      { ZJx:?*0a  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Q8P;AN_JS  
    } !?KY;3L:  
} ; x|Q6[Y  
Y!SD^Ie7!  
Pukq{/27  
同样还可以申明一个binary_op c,+oH<bZZs  
`T mIrc  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > wp@c;gK7  
class binary_op : public Rettype t!K|3>w  
  { tV<A u  
    Left l; t!PFosFp  
Right r; 1e&`m~5K+  
public : h[ t OY  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 8`im4.~#%  
No[>1]ds  
template < typename T > d+/d)cu  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const amPQU  
      { upX/fL c  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); q-uYfXZ{j  
    } +tuC845  
jx-W$@  
    template < typename T1, typename T2 > D7=gUm >  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 94n,13  
      { jdhhvoQ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ~#g Vs*K  
    } )2R:P`U  
} ; Kyv$yf 9  
$H5Xa[  
HC$_p,9OV  
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 LNr2YRpyz  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 8I@_X~R  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) (+9@j(  
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。 D,J's(wd  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! }F^c*xt[  
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。。。 $ccI(J`zux  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 V{(ve#y7`{  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) Ao0F?2|  
下面是修改过的unary_op T,;6q!s=  
inp=-  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > a1s=t_wT  
class unary_op ne;,TJ\  
  { &oAuh?kTq  
Left l; T6{IuQjXs  
  i8 dv|oa  
public : [t0gXdU 6  
5~ jGF  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} m+1MoeR  
^d!-IL_  
template < typename T > fa$ Fo(.  
  struct result_1 {At1]>  
  { ]2v31'  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; S c@g;+#QU  
} ; }<XeZ?;  
}n8,Ga%  
template < typename T1, typename T2 > `m3C\\9;  
  struct result_2 c1Dhx,]ad  
  { 1z*]MYU  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 1z{Azp MZ  
} ; )82x)c<e  
n|{x\@VeF  
template < typename T1, typename T2 > |3vQmd !2}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const * \f(E#wa  
  { ;o#dmG  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); .O~)zM x  
} (3W<yAM+  
[ UQzCqV  
template < typename T > *-g S u  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +   
  { tV%M2 DxS  
  return OpClass::execute(lt(t)); }`>u+iH#a  
} qA&N6`  
'%)7%O,2  
} ; cl^tX%  
c6Wy1d^  
F!N;4J5u  
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 e PlEd'Z  
好啦,现在才真正完美了。 )(y&U  
现在在picker里面就可以这么添加了: bp;)*  
E5.)ro=$  
template < typename Right > /J1O{L  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const C <]rY  
  { 0;o`7f  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); H<"{wUPT0  
} :Iw)xd1d}\  
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。 O+c@B}[!  
m &s0Ub  
=XyK/$  
[O9(sWL'  
)7:2v1Xr]  
十. bind nB"q  
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。 "o% N`Xlx  
先来分析一下一段例子 %Wn/)#T|  
~E#>2Mh  
9fyk7~ V  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Fj -mo>"  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 O Y/QA  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ss |<\DE+  
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。 omY%sQ{)  
我们来写个简单的。 <(;"L<?D<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: s +^YGB  
对于函数对象类的版本: mJ[LmQ<:  
'V .4Nhd  
template < typename Func > Spt[b.4mF  
struct functor_trait ^[lg1uMW  
  { _q M'm^z5  
typedef typename Func::result_type result_type; N%n#mV;  
} ; *p p1U>,  
对于无参数函数的版本: eQJLyeR+  
{WT"\Xj>B?  
template < typename Ret > ?}lgwKBHl;  
struct functor_trait < Ret ( * )() > @4_W}1W  
  { 5c`DkWne%  
typedef Ret result_type; v~uQ_ae$>  
} ; "\]kK @,  
对于单参数函数的版本: %TvunV7NQS  
@D Qg1|m  
template < typename Ret, typename V1 > hekAics6S  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 8&f}GdZh  
  { +u:8#!X$RD  
typedef Ret result_type; 'l)@MX bGL  
} ; ?}bSQ)b  
对于双参数函数的版本: WUMx:a0!  
&YDb/{|CIC  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > XBdC/DM[  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > No!P?  
  { !nC Z,  
typedef Ret result_type; B$_F)2%m;  
} ; m},nKsO  
等等。。。 wnN@aO6g*  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 9c46|  
dGr Ow)  
template < typename Func > 5d<-y2!M  
struct func_return coiTVDwA  
  { j"yL6Q9P  
template < typename T > v5RS<?o  
  struct result_1 _LxV)  
  { Yk6fr~b  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 's(0>i  
} ; <~<I K=n  
aG?'F`UQ  
template < typename T1, typename T2 > 0&$e:O'v  
  struct result_2 LPvyfD;Zy  
  { *.~hn5Y|?  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; )j]S ;Mr  
} ; Lb{~a_c  
} ; !s9<%bp3  
`9kjYSd#E  
7a-> "W  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 >/ECLP  
'h([Y8p{  
template < typename Func, typename aPicker > f @Hp,-  
class binder_1 Bm;{dO  
  { XGk8Ki3w  
Func fn; ^4`q%_vm  
aPicker pk; WB"$NYB  
public : tlA4oVII  
N"2P&Ho]  
template < typename T > RT F9;]Ti  
  struct result_1 Z[slN5]([  
  { 1Hy  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; tt6ElP|D  
} ; 2sk^A ly  
<~u.:x@ R  
template < typename T1, typename T2 > b=Zg1SqV  
  struct result_2 ph<Z/wlz  
  { na?jCq9C  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; HEhdV5B  
} ; EX='\~Dw  
cs8bRXjHa  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 7E%ehM6Y  
}$Q+x'  
template < typename T > I,l%6oPa  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const iS hB ^  
  { 0/#XUX 4  
  return fn(pk(t)); iePpJ>(  
} fc+P`r  
template < typename T1, typename T2 > ?A8Uf=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4&R\6!*s  
  { POtDge  
  return fn(pk(t1, t2)); fu?>O /Gn/  
} Mw\/gm_3  
} ; {o*ziZh  
mO?G[?*\  
|0b$60m$!t  
一目了然不是么? BT2[@qH|qF  
最后实现bind +wY3E*hU  
@lc1Ipfk"  
Km 'd=B>Jy  
template < typename Func, typename aPicker > VjMd&>G  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) \V7Hi\)  
  { "a?k #!E  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 6T;C+Y$  
} /thCu%%9A  
*$1*\oCtz  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ^8 AV#a  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 hOO)0IrIM*  
ePrb G4xv  
十一. phoenix s3uT:Xw3rW  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: `g6ZhG:W  
/?9e{,\s  
for_each(v.begin(), v.end(), VCX})sp  
( 0d9rJv}~  
do_ ;TEZD70r  
[ YEXJ h!X  
  cout << _1 <<   " , " aCMF[ 3j  
] F<Z"W}I+6  
.while_( -- _1), o//N"S.)  
cout << var( " \n " ) kVe^g]F  
) *O$kF.3q  
); @>ONp|}@qI  
b! PN6<SI  
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: )qzJu*cQ  
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 )d>"K`3  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 >Djv8 0  
那么我们就照着这个思路来实现吧: sq@Eu>Ng(X  
$*G]6s  
<$Q&n{  
template < typename Cond, typename Actor > .Uh-Wi[  
class do_while 8:huWjh]M  
  { sog?Mvoq  
Cond cd; #v89`$#`2  
Actor act; SdnqM`uFo  
public : aS'G&(_  
template < typename T > DJr 8<u  
  struct result_1 :uu\q7@'  
  { 1k-^LdDj  
  typedef int result_type; nm*1JA.:  
} ; 7V 2%  
[77]0V7  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} =uKK{\+|Y  
RRV@nDf   
template < typename T > ZZ]/9oiF%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const E$ F)z  
  { bpzB}nEp  
  do YZr^;jfP  
    { ucJR #14  
  act(t); 29,`2fFr  
  } Kcsje_I-M  
  while (cd(t)); q.K >v'  
  return   0 ; Mff_j0D  
} +M-' K19  
} ; +ulX(u(,  
L((z;y>q|  
["Z]K'?P  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ~ W52Mbf  
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。 0aQNdi)b  
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。 a_x$I? ,  
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。 I]~xs0$4#  
下面就是产生这个functor的类: m&Ms[X  
qWw@6VvoQ  
eq(|%]a=  
template < typename Actor >  T~ /Bf  
class do_while_actor I@pnZ-5  
  { \^|ncu:T  
Actor act; :*0k:h6g  
public : ?rk3oa-  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} L7X._XBO[  
TcauCL  
template < typename Cond > ` *$^rQS  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; HR['y9 U  
} ; 0}Kl47}aD  
K*7*`6iU  
_^#PV}  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 03$Ay_2  
最后,是那个do_ o1GWcxu*\  
<2}"Y(zwKl  
4y>G6TD^  
class do_while_invoker ]L}<Y9)t  
  { s]U'*?P  
public : %do|>7MO@  
template < typename Actor > l*B;/ >nR  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const hYb!RRGn  
  { +:/`&LOS-  
  return do_while_actor < Actor > (act); I/XVo2Ee  
} ~4XJ" d3L  
} do_; @^k$`W;  
l]oGhM;  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ;,Lq*x2s  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 YHvmo@  
最后来说说怎么处理break和continue J5@_OIc1y  
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。 4)v\Dc/9i  
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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