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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 6" |+\  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 sU;aA0kz  
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, qm|T<zsDY#  
pR7D3Q:^7  
d1n*wVl  
]L9$JTGF`w  
  class filler {KM5pK?,BJ  
  { q|kkdK|N/Y  
public : VB@M=ShKK  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} H(ds  
} ; ~19&s~  
O"f|gc)GLz  
_2nNCu (  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: mY!&*nYn|  
n]snD1?KX  
ZR@PqS+O/  
W3Dtt-)E  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); DeGcS1_?  
^:,I #]  
[ h~#5x  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 T |ZJ$E0  
.?;"iv+  
U$AV"F&!&}  
Oh/2$72  
二. 战前分析 F@jyTIS^  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 Oo8"s+G  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 4'U #<8  
Wf5ohXm>  
S'%!KGVe  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); o 9{~F`{p  
  /* --------------------------------------------- */ -%>.Z1uj  
vector < int *> vp( 10 ); ql%]t~HR0  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Xjnv8{X  
/* --------------------------------------------- */ +<\.z*  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); W,p?}KiO T  
/* --------------------------------------------- */ mNnt9F3Eq  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ~{f[X3m^  
  /* --------------------------------------------- */ h . R bdG  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); !F~*Q2PZ9  
/* --------------------------------------------- */ Afo qCF  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); gukKa  
4: S-  
3NxwQ,~  
FOD_m&+  
看了之后,我们可以思考一些问题: z.]  
1._1, _2是什么? O`Ge|4  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 zua=E2  
2._1 = 1是在做什么? e$=0.GWT  
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。 t+m ug  
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。 %TA@-tK=  
`=VN\W^&  
m{ C  
三. 动工 x /xd  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 9ZXEy }q57  
3ew`e"s  
;-@v1I;  
hF7#i_UN<  
template < typename T > 4/M~#  
class assignment 2N[S*#~*e  
  { <R @w0b>  
T value;  v{ *#  
public : @G:aW\Z  
assignment( const T & v) : value(v) {} N!W2O>VS  
template < typename T2 > 0ntf%#2{  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } = , ^eQZR:  
} ; T{Y;-m  
3( `NHS~h  
oJbMUEQQq  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ]Z#=w  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment MNZD-[  
~x 0x.-^A  
6[l{@*r"  
ELqpIXq#  
  class holder R3ru<u>k&  
  { NY9\a[[^[8  
public : Gtpl5gQH  
template < typename T > xcA5  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const l8Ks{(wh  
  { jj8h>"d  
  return assignment < T > (t); @O Rk  
} l~i&r?,]^  
} ; % C.I2J`_  
Qfd4")zhG  
[ #1<W`95  
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: 'Z=8no`<  
wJKP=$6n_  
  static holder _1; `UDB9Ca  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 D4e!A@LJ  
<u%&@G$F>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 5 Yf T  
而不用手动写一个函数对象。 1T@#gE["Ic  
n#lZRwhq  
^-GzWT  
N#"(  
四. 问题分析 2%*mL98WK  
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。 YqSkz|o}m  
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。 ,z+7rl  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 X23#y7:  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 F ;;\I  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 RNB ha&  
C!Oz'~l  
五. 问题1:一致性 B+8B<xZ  
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?| SWrP0Qjc  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 mcFJ__3MAV  
% A8dO+W  
struct holder /3ty*LQT  
  { }4A $j{\  
  // L5-Kw+t  
  template < typename T > U#=5HzE  
T &   operator ()( const T & r) const m0zbG1OE  
  { `rLy7\@;  
  return (T & )r; -U#e  
} TaI72"8  
} ; 8) 1+j>OQ  
xpjv @P  
这样的话assignment也必须相应改动: aHdXlmL  
3(n+5~{e  
template < typename Left, typename Right > ?<"H Io  
class assignment s2rwFj8 |  
  { qkk!1W  
Left l; *8?0vkZZ2  
Right r; J;AwC>N  
public : Y3RaR 9  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} W+&<C#1|]  
template < typename T2 > FT/STI  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 6)_svtg  
} ; ltH?Ew<]  
qZz?i  
同时,holder的operator=也需要改动: s}5,<|DL  
e0; KmQjG  
template < typename T > SZ'2/#R>  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const U 3UDA  
  { }2nmfm!  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ? f\ ~:Gm/  
} k9Xv@v  
F&= X/  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ;:5Ahfo \  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 _)U[c;^6  
U&}v1wdZ3  
return l(rhs) = r; VQ,;~^Td  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 l k?@ =U~  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ta'{S=^j  
pni*#W*n  
template < typename Tp > @W+m;4HH  
class constant_t S7Tc9"oqV  
  { 2Sg^SZFH+o  
  const Tp t; ,/uVq G  
public : nhZ^`mP  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ,6iXlch  
template < typename T > Je1'0h9d  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Q?uHdmY*X  
  { C@#KZ`c)  
  return t; : 3 aZ_  
} Q eZg l!  
} ; S_ELV#X  
JsZLBq*lP  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 o$%I{}9x  
下面就可以修改holder的operator=了 P/e6b .M  
7)Y0D@wg  
template < typename T > gf\F%VmSN  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Z;qgB7-M  
  { 7i@vj7K  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Z| f~   
} '1r<g\ l  
Uxl7O4J@H  
同时也要修改assignment的operator() p}:"@6  
{`>;I  
template < typename T2 > @7j$$  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } sJ !<qb5!  
现在代码看起来就很一致了。 Y :-O/X  
^0fe:ac;  
六. 问题2:链式操作 Y$\c_#/]  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 C1ZuDL)e  
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。 r]<?,xx [  
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。 5H!6 #pqM  
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。 LeT OVgjA|  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct )U5Ba^"fI  
xb22 :  
template < typename T > 8EBy5X}US  
struct result_1 dtDT^~  
  { zHu w[  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; '] $mt  
} ; 5dXDL~/2p  
OKO+(>A Q  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 7(W"NF{r  
snm1EPj  
template < typename T > 7~2c"WE  
struct   ref E-?@9!2 &  
  { %~$coZY^  
typedef T & reference; JMVh\($,x  
} ; Sz'H{?"  
template < typename T > :5, k64'D  
struct   ref < T &> 1[k.apn  
  { *MM8\p_PuT  
typedef T & reference; OS]FGD3a  
} ; W#sCvI@   
*Q XUy  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Y-fDYMm  
XRx^4]c  
template < typename T > Yj'/ p  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const hvo7T@*'  
  { \>N"{T  
  return l(t) = r(t); L2}p<?f  
} n{8v^x  
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。 z\zqmW6  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 agUdPl$e\  
.jK,6't^  
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 %SKJ#b  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是:  57`*5X  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 YU6D;  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 9J4gDw4<  
最后的布局是: 55K(]%t  
                Add #-{^={p "  
              /   \ H5X.CcI&}  
            Divide   5 r t\eze_5A  
            /   \ "Iu Pg=|#  
          _1     3 8d|#W  
似乎一切都解决了?不。 8=Aoj% l#  
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。 W%_Cda5,  
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。 >V|KS(}s  
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: =OR "Bd:O  
?j|i|WUD  
template < typename Right > >m'n#=yap  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const jx[g;7~X  
Right & rt) const ,/Usyb,`  
  { m!LJK`gA  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Zv^n  
} =Yt)b/0b9  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 k+;XQEH  
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。 V \Sl->:  
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。 YX{c06BHs  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 E*G {V 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。 /pYp, ak  
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? ,cCBAO ueO  
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: )FSa]1t;x  
lSK<LytB  
template < class Action > r$<4_*  
class picker : public Action * G0I2  
  { -]!zj#&  
public : 2Mw^EjR  
picker( const Action & act) : Action(act) {} >^ TcO  
  // all the operator overloaded {}DoRp q=  
} ; .F^372hH3  
JGG(mrvR  
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。 q:vc ;y  
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: 6u [ B}%l  
07#e{   
template < typename Right > ds "N*\.  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 9D,/SZ-v  
  { @l %x;`E  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); y\@INA^  
} 1T/ 72+R0  
X|Rw;FY  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ;q&2$Mb  
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。 kH">(f  
-&QTy  
template < typename T >   struct picker_maker #CTeZ/g  
  { 9?.  
typedef picker < constant_t < T >   > result; =niT]xf  
} ; mT&?DZ9<  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > u)9YRMl  
  { =kDh:&u%  
typedef picker < T > result; +Vw]DLWR  
} ; Y |'}VU  
6O| rI>D  
下面总的结构就有了: CA]u3bf~  
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。 2kW*Z7@D  
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。 GB8>R  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Y@2v/O,\  
至此链式操作完美实现。 ;Yu|LaI\<m  
2P2/]-6s#r  
"fOxS\er  
七. 问题3 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。 B*&HQW *u  
ihBIE  
template < typename T1, typename T2 > RZbiiMC>  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *RJiHcII  
  { zY2o;-d|4  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); cg).b?g  
} ?AYb@&%  
B'8T+qvA  
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: {N'<_%cu  
~fY\;  
template < typename T1, typename T2 > SI9PgC  
struct result_2 ]CGH )4Pe  
  { 49-wFF  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; mJ JF  
} ;  Vl`!6.F3  
\kEC|O)8  
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? a_U[!`/ w  
这个差事就留给了holder自己。 q:<vl^<j  
    ~=k?ea/>  
q"$C)o  
template < int Order > JL!:`#\  
class holder; (g3@3.Kk)  
template <> `L7Cf&W\l8  
class holder < 1 > |{9&!=/qf  
  { -s&7zqW  
public : ^k5#{?I  
template < typename T > tf4clzSTa  
  struct result_1 C8AR ^F W  
  { !P@4dG  
  typedef T & result; P0ZY;/e5h  
} ; W-<`Vo'  
template < typename T1, typename T2 > Rgb&EnVW  
  struct result_2 nUScDb2|  
  { -7(,*1Tk  
  typedef T1 & result; 6!Uk c'r  
} ; 7g-{ <d  
template < typename T > Ls/*&u  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const C"R}_C|r)*  
  { >9,:i)m_  
  return (T & )r; c!]Q0ib6  
} _3zJ.%  
template < typename T1, typename T2 > Iwe  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const i0'g$  
  { Sv t%*j  
  return (T1 & )r1; W<T Ui51Y  
} (kL(:P/  
} ; rAh|r}R  
,*Wp$  
template <> %hi]oz  
class holder < 2 > tu6<>  
  { P1dFoQz  
public : hr`,s!0Y  
template < typename T > y/;DA=  
  struct result_1 dZuPR  
  { ~WKWx.ul  
  typedef T & result; hp$1c  
} ; p Cgm!t?/  
template < typename T1, typename T2 > 0y3C />a  
  struct result_2 DqA$%b yyE  
  { FYIz_GTk  
  typedef T2 & result; GC7W7B  
} ; yi*EE%  
template < typename T > hCob^o  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const g"v6UZ\  
  { _*-b0}T   
  return (T & )r; +zZ]Txb(  
} fE1VTGfd:  
template < typename T1, typename T2 > (o4':/es  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const t@!A1Vr@  
  { WXd#`f%  
  return (T2 & )r2; IAMtMO^L  
} H^<?h6T  
} ; DWupLJpk;c  
+do* C =z  
RmJ|g<  
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> >。 J~)JsAXAI  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: uvJmEBL:  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: V\=%u<f  
#6mr'e1  
return l(i, j) = r(i, j); xtK}XEhG!  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 6\USeZh  
@?5pY^>DK  
  return ( int & )i; @./ @"mR<  
  return ( int & )j; L'O=;C"f  
最后执行i = j; )!=fy']  
可见,参数被正确的选择了。 ??z&w`Yy,  
]0=THq\H  
sN ZOm$  
J|C CTXT  
3{M0iNc1  
八. 中期总结 .p%V]Ka  
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: O)c3Lm-w  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 o.wXaS8  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 z`sW5K(A  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor I].ddR%  
7>f)pfLM  
~^>g<YR[  
(dP9`Na]  
2XyC;RWJ%  
DI[  
九. 简化 !eP0b~$/^J  
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。 0s6eF+bs  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Awe'MGp%  
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\pygzQ/  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 e#@u&+K/f  
  +-*/&|^等 irMBd8WG  
2. 返回引用。 Ct]? /  
  =,各种复合赋值等 /w2NO9Q  
3. 返回固定类型。 F41gMg  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 4%7Oaf>9  
4. 原样返回。 rEoOv  
  operator, 0yxwsBLy  
5. 返回解引用的类型。 @B9#Hrc  
  operator*(单目) w:2yFC  
6. 返回地址。 ]W7&ZpF  
  operator&(单目) O@>{%u  
7. 下表访问返回类型。 at(gem  
  operator[] (I;lE*>  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 A_+*b [P  
  operator<<和operator>> R)Dh;XA  
[ZD`t,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。 X/H2c"!t  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: )2J#pz?.  
A:*$rHbzl  
template < typename Left > {'cdi`  
struct value_return %:y"o_X_  
  { d.k'\1o  
template < typename T > j6Au<P  
  struct result_1 PMe3Or@  
  { qot {#tk d  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; w[J.?v&^  
} ;  (Kj>Ao  
#-/_J?  
template < typename T1, typename T2 > 4Yd$RP  
  struct result_2 |UN#utw{^Y  
  { A/.z. K  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; |`Be(  
} ; qG0gc\C}  
} ; $}P>_bq  
x5,|kJ9S  
_#w5hX cu  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait P7!gUxcv9Y  
\>+BvF  
下面我们来剥离functor中的operator() JB HnJm  
首先operator里面的代码全是下面的形式: [yVcH3GcjI  
'h 7n}  
return l(t) op r(t) cyWDtq  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) kS_3 7-;  
return op l(t) 3Z74&a$  
return op l(t1, t2) ]o`FF="at  
return l(t) op ar@ysBy  
return l(t1, t2) op M+lI,j+  
return l(t)[r(t)] \p\rPf Y{>  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] dq3"L!0u  
aW b5w  
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: /_r{7Gq.  
单目: return f(l(t), r(t)); a2H_8iQ!  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); y|Y hDO  
双目: return f(l(t)); =GLMdhD]  
return f(l(t1, t2)); s_76)7  
下面就是f的实现,以operator/为例 I2C1mV  
5S4`.'  
struct meta_divide r`C t/]c  
  { XNkQ0o0  
template < typename T1, typename T2 > 7` t,   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ? \NT'CG  
  { 0!`!I0  
  return t1 / t2; eb<' >a  
} g= s2t"&  
} ; X($@E!|  
!}HT&N8[r  
这个工作可以让宏来做: (ce"ED`1  
v9Ez0 :)  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ bM $WU?Z  
template < typename T1, typename T2 > \ #4!6pMW(&7  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 0WAOA6 _x  
以后可以直接用 BF]+fs`  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) UFUm-~x`  
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 rE\.[mFI  
(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。。。) 'deqF|Iox  
zuvP\Y=V`  
PSa"u5O  
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  U66oe3W  
9R4q^tGR\  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ooT~R2u  
class unary_op : public Rettype ]yA_N>k2K  
  { ^X slj  
    Left l; @fSqGsSk  
public : ,YmTx  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} )X-TJ+d  
mOx>p"n  
template < typename T > XwdehyPhT2  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ys |} ;*  
      { }ABHGr5[  
      return FuncType::execute(l(t)); xiQ;lE   
    } tNCKL. yU  
; ,:w % .  
    template < typename T1, typename T2 > LzkwgcR  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  [T#9#3  
      { NGb\e5?  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); _xU2C<)1&  
    } _1P8rc"Dx  
} ; z>W'Ra6  
*5;#+%A  
WK6|e[iP  
同样还可以申明一个binary_op JKs&!!  
'>r"+X^W  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > M \3Zj(E/  
class binary_op : public Rettype 1(WNrVm;  
  { %R1$M318  
    Left l; -j"2rIl4#  
Right r; l&v&a!EU  
public : ZNG{:5u,  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Hsz).u  
X.!|#FWb+  
template < typename T > !Ql&Ls  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const z c, Q  
      { lDhuL;9e  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); }K\m.+%=d  
    } < 5#}EiT5  
{ Sn J  
    template < typename T1, typename T2 > SiSx ym  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -pm^k-%v  
      { FBJ Lkg0  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Po82nKAh  
    } 5R7DD5c[  
} ; _ ?Z :m  
!RwOU Ck  
o9uir"=  
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 _D?`'zN  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 dz Z75  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) %1VfTr5  
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。 W02swhS  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 4PAuEM/z  
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。。。 <',bqsg[  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Lj03Mx.2S  
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) Vt D:'L-  
下面是修改过的unary_op \)n'Ywr  
>0qe*4n|M  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > iu 6NIy7D  
class unary_op . 'rC'FT  
  { SV96eYT<  
Left l; O<?z\yBtS^  
  -|~tZuf  
public : ,BG L|5?3z  
9N]V F'  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} o2M4?}TpIV  
Y:} !W  
template < typename T > \@HsMV2+zN  
  struct result_1 )$e_CJ}9e  
  { 7cJh^M   
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; w(Hio-l=  
} ; 42mZ.,<  
uKocEWB=/F  
template < typename T1, typename T2 > gT~Yn~~b  
  struct result_2 ;nB.f.e`  
  { 1Qz1 Ehz>  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; $q~:%pQv  
} ; s>^$: wzu  
!q_fcd^c  
template < typename T1, typename T2 > 3fWL}]{<a  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const h\i>4^]X.  
  { jh&WL  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 4w5mn6MxR  
} u$?t |Ll  
R3=]Av46  
template < typename T > Fxr$j\bm  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const D27MT/=7  
  { J#^oUq  
  return OpClass::execute(lt(t)); i+HHOT  
} _Y gvLz %  
J_Pb R b  
} ; b)Px  
oCftI':@  
o|BEY3|  
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 To"J>:l  
好啦,现在才真正完美了。 ir ^XZVR  
现在在picker里面就可以这么添加了: wNgS0{}&`  
*N #{~  
template < typename Right > k)l^ ;x-  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const VU[4 W8f  
  { .;xt{kK  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); AH#eoKu  
} `vFYe N;  
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。 ;<=B I!  
~'9>jpnw  
 1ZF>e`t8  
\.%GgTF  
Ce0YO~I  
十. bind *U=%W4?W  
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。 mt(2HBNoz  
先来分析一下一段例子 qOk=:1`3  
^1^mu c[  
r g$2)z1  
int foo( int x, int y) { return x - y;} M@/Hd0$  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 KLn.vA.  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ;{k`nv_6  
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。 G*;6cV19  
我们来写个简单的。 eJ23$VM+9  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Cg! ]x o  
对于函数对象类的版本: TE.O@:7Z  
ZOK,P  
template < typename Func > Dqw?3 KB  
struct functor_trait Z/S7ei@56  
  { VTt{ 0 ~  
typedef typename Func::result_type result_type; QP {V  
} ; +$F_7Hx  
对于无参数函数的版本: ny]R,D0  
n(MVm-H  
template < typename Ret > /.u0rxoRP}  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Rn-RMD{dh  
  { wA#w] 8SM  
typedef Ret result_type; c= }#8d.  
} ; :sY pZX1  
对于单参数函数的版本: XJ`!d\WL/!  
> v~?Vd(  
template < typename Ret, typename V1 > rIt#ps  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 9"H]zfW  
  { VHlN;6Qlff  
typedef Ret result_type; -W:te7  
} ; n!B*n(;!u  
对于双参数函数的版本: H^c8r^#  
i.e1?Zk1  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ; =FSpZ@  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > d/k70Ybk  
  { azxGUS_i<  
typedef Ret result_type; #Wz7ju;  
} ; w)hH8jx{  
等等。。。 8"zFTP*;u  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy d,_Ky#K5b  
n!r<\4I  
template < typename Func > {Di()]/  
struct func_return : ;nvqbd  
  {  J(  
template < typename T > M%evk4_27  
  struct result_1 ]R$ u3F  
  { 5)rMoYn25  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; s5DEuu>g  
} ; V4PV@{G  
_^2rRz  
template < typename T1, typename T2 > hw@ `Q@  
  struct result_2 e7(iMe  
  { OUd&fUmH  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ?4kM5NtP  
} ; t@`w}o[#  
} ; _i=431Z40  
7$l!f  
._uXK[c7P  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 "lFS{7  
^11y8[[  
template < typename Func, typename aPicker > 6i6m*=h  
class binder_1 <QUjhWxDb  
  { +ti_?gfx  
Func fn; 5u<F0$qHc  
aPicker pk; I,*zZNv Ri  
public : atW=xn  
^Lx(if WJ  
template < typename T > ,co~@a@9  
  struct result_1 \lJCBb+k  
  { w&vZ$n-|  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; m M> L0  
} ; 5@YrtZI  
h&t/ L  
template < typename T1, typename T2 > @2Lp I*]C  
  struct result_2 s\)0f_I  
  { zPonG d1  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; LRJY63A  
} ; gH+s)6  
<}G*/ z?/  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 0%Y8M` ~s7  
; S(KJV  
template < typename T > )(?,1>k`Z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3tO=   
  { _M;n.?H  
  return fn(pk(t)); 4@iMGYR9!s  
} =N62 ){{  
template < typename T1, typename T2 > 9vQI ~rz?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y ]xFe>  
  { Z%Kkh2-uh  
  return fn(pk(t1, t2)); %j.B/U$  
} #%~PNki  
} ; (R.l{(A  
o =oXL2}  
S,ENbP%0r  
一目了然不是么? |XDbf3^6  
最后实现bind E%[2NsOM]  
X]Aobtz  
N)kZ2|oD  
template < typename Func, typename aPicker > u<VR;p:y  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 0tL#-47  
  { ftr8~*]O  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); x1@`\r#0  
} .T2P%Jn.  
c Y C@@?  
2个以上参数的bind可以同理实现。 'n>v}__&|  
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。 YB`;<+sY  
_d[4EY  
十一. phoenix 0^0Q0A  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: \>DMN #  
Jq5](F!z  
for_each(v.begin(), v.end(), c%jW'  
( !08\w@  
do_ 7f$ hg8  
[ |7pi9  
  cout << _1 <<   " , " TtWE:xE  
] fn~Jc~[G|  
.while_( -- _1), LX!MDZz  
cout << var( " \n " ) _^k9!V jo  
) @@ 1Sxv_  
); `|rr<Tsy\  
[U^@Bkh  
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: 6T qs6*  
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 7)i6L'r  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 -p-<mC@<&S  
那么我们就照着这个思路来实现吧: z#( `H6n:  
|z+K]R8_  
sTb@nrRxH  
template < typename Cond, typename Actor > 38gHM9T xh  
class do_while * NB:"1x  
  { G-DvM6T  
Cond cd; !W4X4@  
Actor act; dsUt[z1w5  
public : k"L?("~   
template < typename T > ,&q Q[i  
  struct result_1 z'!sc"]W6  
  { )LdS1%  
  typedef int result_type; o6v'`p '  
} ; #cAX9LV  
ev LZ<|  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 0dKv%X#\  
7`G FtX}  
template < typename T > t0"2Si  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const W]-c`32~S  
  { vJ a?5Jr  
  do *#| lhf'  
    { VGVb3@  
  act(t); ImG7E w  
  } jgyXb5GY  
  while (cd(t)); skeXsls  
  return   0 ; H!81Pq~  
} V49[XX  
} ; UWPzRk#s"  
3c|u2Pl  
P'Gf7sQt7  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). DOa%|H'P  
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。 ukAE7O(W&  
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。 :W6R]y  
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。 KB\A<(o,  
下面就是产生这个functor的类: ,QZNH?Cp/  
xV+cX*4h  
q Q/<\6Sl  
template < typename Actor > *@-a{T}  
class do_while_actor AnD#k ]  
  { |{j\7G*5  
Actor act; {I9<W'k{  
public : i\yp(tE%^  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} _KSlIgQ }0  
g4U`Qf3  
template < typename Cond > bPL.8hX   
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; U~l.%mui  
} ; b&_u+g  
-nL!#R{e  
X[;-SXq  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 d+iV19#i  
最后,是那个do_ 6z3`*B  
}[O/u <Z  
c) q'" r  
class do_while_invoker '#ow 9w+^  
  { -n#fj;.2_  
public : 1<n'F H3  
template < typename Actor > j3$\+<m]  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Ae3=o8p  
  { tsys</E&  
  return do_while_actor < Actor > (act); G{!adBna  
} #BOLq`9 f  
} do_; 6EY W:o  
11Y4oS  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? s<b(@L 1  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 9_&N0>OF  
最后来说说怎么处理break和continue U3rpmml  
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。 RGC DC*\  
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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