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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda  @Fx@5e  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 _Bk U+=|J  
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, _;e\:7<m  
D,rZ0?R  
Z+idLbIs  
+?d}7zh  
  class filler HDS"F.l5  
  { 97!5Q~I  
public : xl] ;*&  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} =B(mIx;m  
} ; G6O/(8  
PZM42"[&  
MF.[8Zb  
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: ixw(c&gL  
% vS8?nG  
8tQ|-l *  
F2>%KuM  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); d6.}.*7Whc  
s AE9<(g&@  
)=H{5&e#u  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 <_:zI r,  
(pYYkR"  
H(qm>h$bU  
:vQM>9l7  
二. 战前分析 /iC_!nu  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 WE.Tuo5L  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码  5$Kf]ZP  
GGE[{Gb9  
_#'9kx|)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); oR %agvc^^  
  /* --------------------------------------------- */ JTUNb'#RZ  
vector < int *> vp( 10 ); lrys3  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Tbh'_ F6  
/* --------------------------------------------- */ nj2gs,k  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); +ld;k/  
/* --------------------------------------------- */ Hed$ytMaGz  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); OM!=ViN(=  
  /* --------------------------------------------- */ I; j3*lV_  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); s4t0f_vj`  
/* --------------------------------------------- */ E`AYee%l  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 3N< & u   
}kPVtSQ  
25em[Q:  
4lz{G*u  
看了之后,我们可以思考一些问题: J{ ~Rxa  
1._1, _2是什么? \ 4gXY$`@  
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。 t[2i$%NVM  
2._1 = 1是在做什么? zj20;5o>U&  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 xo~g78jm7,  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ]!Zty[  
f\}22}/  
-e*BqH2t  
三. 动工 9X]f[^  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: D/s?i[lb  
D'L{wm  
 ;Qa;@  
detLjlE  
template < typename T > &O tAAE  
class assignment t)I0lnbs  
  { \"d?=uFe  
T value; ?}sOG?{  
public : v*r9j8  
assignment( const T & v) : value(v) {} g rbTcLSF  
template < typename T2 > B>|5xpZM12  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } <]Y[XI(kr  
} ; z5EVG  
[hU=m S8=^  
K0<yvew  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 kp`0erJqw  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 3*WS"bt  
F]5\YYXO  
O5;-Om  
o!Fl]3F  
  class holder H#+xKYrp  
  { tpU D0Z)  
public : <SQ(~xYi  
template < typename T > QS\ x{<e/  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const v@_in(dk  
  { @^CG[:|  
  return assignment < T > (t); {!=2<-Aq  
} ;3 UvkN  
} ; uaxB -PZ  
:qnokrGzB  
1nB@zBQu -  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: sqG`"O4W  
xF8 :^'  
  static holder _1; DHzkRCM  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 7;xKy'B\  
q\H7& w  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 1+^n!$  
而不用手动写一个函数对象。 $L&BT 0  
F+*Q <a4  
%6]\^  
4oJ$dN  
四. 问题分析 U**)H_S/~  
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。 Nza; O[  
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。 J3&Sj{ o  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 JS7dsO0;  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 F< |c4  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 *?N<S$m  
<E}N=J'uJ  
五. 问题1:一致性 )ddsyFGW  
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?| P6we(I`"2  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 xid:"y=_&  
\7 Mq $d  
struct holder ~:Ixmqi}R  
  { o)!m$Q~v  
  // #=x+ [d+  
  template < typename T > & rQD`E/  
T &   operator ()( const T & r) const |EeBSRAfe  
  { o7 arxo\  
  return (T & )r; BWEv1' v  
} sVoR?peQ  
} ; : ;TYL[  
]xrD<  
这样的话assignment也必须相应改动: :c<*%*e  
SG`)PW?  
template < typename Left, typename Right > #eLN1q&Z  
class assignment O PiaG!3<  
  { M.[wKGX(  
Left l; K;C_Z/<%  
Right r; 8[HZ@@  
public : kaO{#i2-  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} yoW> BX  
template < typename T2 > 5)*6V&  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } -fPT}v  
} ; e YDUon  
2Oi'E  
同时,holder的operator=也需要改动: % $.vOFP9  
' =}pxyg  
template < typename T > X <FOn7qf  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const %,;gP.dh7  
  { %/%gMRXG2  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ^S=cNSpC  
} ~o Fh>9u  
;NG1{]|Z  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 OQc{ V  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 N(BiOLZL6  
j%5a+(H,z;  
return l(rhs) = r; 6Pijvx^0  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 HTN$ >QTI  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 3W'FcE)|E  
o}W;Co  
template < typename Tp > 4Pf+]R  
class constant_t "ZqEP R)  
  { ZM 8U]0[X  
  const Tp t; BPiiexTV9  
public : jYk5~<\k  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} dq2@6xd  
template < typename T > Z>h{` X\2  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const yDuq6`R*  
  { Pl?}>G  
  return t; vG3M5G  
} 952V@.Zp  
} ;  < GU  
Of&"U/^  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ?V?<E=13  
下面就可以修改holder的operator=了 yF;?Hg  
sL8>GtVo  
template < typename T > GVZTDrC  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const "?[7#d])  
  { -U:2H7  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); `/c@nxh  
} 1~L\s}|2d  
5f{wJb2  
同时也要修改assignment的operator() [x|)}P7%s  
~.H~XK w  
template < typename T2 > *F..ZS'$[  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Onyh1  
现在代码看起来就很一致了。 n5\}KZh  
w -M7opkq  
六. 问题2:链式操作 J7Sx!PQ  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 u9,=po=+7f  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 aC}p^Nkr"k  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 s"N\82z)  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 Ta^.$O=F  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 2;h+;G  
MU*It"@}2  
template < typename T > cPSti  
struct result_1 pSXEJ 2k  
  { ?F25D2[(  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; eN4t1 $  
} ; St_S l:m$  
1[px`%DR~  
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: >-eS&rma  
S NN#$8\  
template < typename T > RB *P0  
struct   ref ]An_5J  
  { ~7dF/Nn5  
typedef T & reference; xmOM<0T  
} ; 1j+eD:d'  
template < typename T > \:h0w;34O  
struct   ref < T &> 4NJVW+:2  
  { :Nkz,R?  
typedef T & reference; &D^e<j}RQ  
} ; 8a?IC|~Pz  
i"< ZVw  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Pm~,Ky&Hl  
9V.+U7\w  
template < typename T > /K[]B]1NE  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ^SgN(-QH  
  { |Cu1uwy  
  return l(t) = r(t); !*9FKDB{  
} vWuyft*  
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。 KjC[q  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 w gmWo8  
UYH|?Jw!N  
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 4I z.fAw  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: f^~2^p 1te  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 3|jn,?K)N  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 s *K:IgJ/  
最后的布局是: p?}&)Un  
                Add t6j-?c('  
              /   \ ` 4OMZMq  
            Divide   5 p0   
            /   \ I{Rz,D uAL  
          _1     3 =%xIjxYl  
似乎一切都解决了?不。 O0-> sR  
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。 "--/v. Cs  
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。 5VuC U  
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:  I.UjST  
C"k2<IE  
template < typename Right > ~ 0av3G  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const BF>T*Z-Ki  
Right & rt) const 1xq3RD  
  { av"Dljc  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 6V+V zDo  
} =P 1RdyP  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ?U=mcdqd  
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。 PKl]Geg P  
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。  MK<  
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。 Tq.MubaO  
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。 $ V3n~.=  
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? )gL&   
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: xAeZ7.Q&  
bOi};/f  
template < class Action >  |h  
class picker : public Action }5QZ6i#  
  { BDWim`DK"  
public : 0kkRK*fp}x  
picker( const Action & act) : Action(act) {} '9f6ZAnYpQ  
  // all the operator overloaded 7sCR!0  
} ; o7m99(  
6Wf*>G*h  
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。 !."Izz/  
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: D1oaG0  
!IfI-Q  
template < typename Right > ^- u[q- !  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 5`(((_Um+  
  { U f=vs(  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 3| GNi~  
} ,w,ENU0~f  
^qE<yn  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > #(m `2Z`H  
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。 [lmHXf@1C  
PWADbu{+  
template < typename T >   struct picker_maker ^vYVl{$bT  
  { 3WQRN_  
typedef picker < constant_t < T >   > result; w:~nw;.T  
} ; 6 Xzk;p  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > zv8aV2?D  
  { r)) $XM  
typedef picker < T > result; 6-)7:9y  
} ; =x|##7  
Bl>_&A)  
下面总的结构就有了: ho?|j"/7  
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。 yBpW#1=  
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。 $q4XcIX 7  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 sURUQ  H  
至此链式操作完美实现。 c#]'#+aH  
T*7S;<2  
"`gfy  
七. 问题3 )$2%&9b  
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。 ]#vvlM>/  
:DS2zA  
template < typename T1, typename T2 > R[mH35D/  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y&ct+w]%  
  { ujI 3tsl  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); u5  [1Z|O  
} ?^+#pcX]t|  
4d{"S02h  
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: r[C3u[  
D#vn {^c8O  
template < typename T1, typename T2 > tJ(c<:zD  
struct result_2 wgSR*d>y*9  
  { g=8|z#S  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ):|G k Sm  
} ; @&nx;K6h  
^.pE`l%1}  
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? [ZL r:2+z  
这个差事就留给了holder自己。 B|Rpm^ |  
    0 .6X{kO  
,kGw;8X  
template < int Order > N"q+UCRC  
class holder; UUdu;3E=5  
template <> $sd3h\P&R  
class holder < 1 > ];d5X  
  { =]5DYRhX]  
public : y]~+`9  
template < typename T > DK#65H'  
  struct result_1 Nqo#sBS  
  { N \CEocU  
  typedef T & result; 1j${,>4tQ  
} ; =jk-s*g  
template < typename T1, typename T2 > <3],C)Zwc  
  struct result_2 s +y'<88  
  { (Fbm9(q$d  
  typedef T1 & result; } K+Q9<~u  
} ; hJ$C%1;  
template < typename T > jm#F*F vL  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Q G=-LXv:@  
  { ,q'gG`M N  
  return (T & )r; eMpEFY  
} Mc#O+'](f  
template < typename T1, typename T2 > vV:M S O'r  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const WwCK  K  
  { LX(iuf+l  
  return (T1 & )r1; 1?e>x91  
} ~u~[E  
} ; _.Z&<.lJ  
M<M# < kD  
template <> A .jp<>  
class holder < 2 > Xn ZX *Y]"  
  { 4$q )e<-  
public : ' 5OVs:)"^  
template < typename T > lD;,I^Lt6  
  struct result_1 x|,aV=$o  
  { !S > |Qh  
  typedef T & result; ziB]S@U  
} ; N18diP[C  
template < typename T1, typename T2 > Nw3I   
  struct result_2 mvL0F%\.\  
  { +s*l#'Q  
  typedef T2 & result; `DWi4y7  
} ; >zfZw"mEP  
template < typename T > xi1N? pP  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const -!bLMLIg  
  { b*6c. o  
  return (T & )r; 0Z1H6qn  
} "M5ro$qZ}  
template < typename T1, typename T2 > U~){$kpI#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const l6}b{e  
  { o?Tp=Ge  
  return (T2 & )r2; e8P!/x-y  
} |/T<]+X;  
} ; JQbMw>Y  
]` &[Se d  
D"( 3VIglq  
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> >。 tmY-m,U  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: i Ks,i9j  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 3>@qQ_8%~  
ffoo^1}1  
return l(i, j) = r(i, j); 4MF}FS2)  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) b/n8UxA  
wTMHoU*>  
  return ( int & )i; G|6|;   
  return ( int & )j; Ae{4AZ  
最后执行i = j; H>X>5_{}  
可见,参数被正确的选择了。 N`|Ab(.  
13_+$DhU-L  
x4HMT/@AG2  
'j,Li(@}  
OCOO02Wq1  
八. 中期总结 yZ(Nv $[5  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: yK>0[6l  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 q:~`7I  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 }96/: ;:k  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor hO<w]jV,  
meM.?kk(  
|>/&EElD  
/Y\E68_Fh  
Y4 ~wNs6  
!>kv.`|7~  
九. 简化 Zh~Lm  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 i37a}.;  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ]stLC; nI  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: X5oW[  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 T.m)c%]^/  
  +-*/&|^等 4k&O-70y4^  
2. 返回引用。 L ugk`NUvF  
  =,各种复合赋值等 _F/lY\vm  
3. 返回固定类型。 v YmtpKNj%  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) _]~ht H  
4. 原样返回。 84oW  
  operator, o|*|  
5. 返回解引用的类型。 m9<[bEO<$  
  operator*(单目) Ag-?6v  
6. 返回地址。 E[Ws} n.  
  operator&(单目) fF-\TW  
7. 下表访问返回类型。 #+ lq7HJ1  
  operator[] Sc"4%L  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 vL=--#  
  operator<<和operator>> 6`5 @E\"E  
#ZnX6=;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 V 1Z&l  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: )Fr;'JYC1S  
^B6i6]Pd=9  
template < typename Left > \|>`z,;  
struct value_return a^}P_hg}-  
  { J0*]6oD!  
template < typename T > Nec(^|[   
  struct result_1 :_YG/0%I  
  { a$! {Tob2  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; % x*Ec[l  
} ; 3 ws(uF9$  
wyA(}iSq  
template < typename T1, typename T2 > ~G ^}2#5  
  struct result_2 QB|fFj58u  
  { .lF\bA|  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; =wR]X*Pan  
} ; 'hi\98y  
} ; :iNAXy  
5iI3u 7Mn1  
.bBQhf.&"  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ]pP2c[;  
16> >4U:Y  
下面我们来剥离functor中的operator() 674oL,  
首先operator里面的代码全是下面的形式: d|?(c~  
>8fz ?A  
return l(t) op r(t) L9YwOSb.  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) k| cI!   
return op l(t) 2=,Sz1`t  
return op l(t1, t2) [oN> :  
return l(t) op I7z]%Z  
return l(t1, t2) op W*DIW;8p  
return l(t)[r(t)] ZM^;%(  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)]  T[[  
8OtUY}R  
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: WT!\X["FI$  
单目: return f(l(t), r(t)); |%cO"d^ri  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); O2/w:zOg'  
双目: return f(l(t)); aE cg_es  
return f(l(t1, t2)); g*c\'~f;  
下面就是f的实现,以operator/为例 |>}0? '/]  
WKJL< D ]:  
struct meta_divide }nY^T&?`  
  { f]A6Mx6  
template < typename T1, typename T2 > ST8/ ;S#c  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) `"b7y(M  
  { ]j$p_s>  
  return t1 / t2; j}.J$RtW1f  
} `8.32@rUB.  
} ; 4Hpu EV8Q  
utl=O  
这个工作可以让宏来做: GGL4<P7  
hSKH#NS  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Nu2]~W&  
template < typename T1, typename T2 > \ #!&R7/ KdD  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; )"Br,uIv:/  
以后可以直接用 jv=f@:[`I  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) c@#zjJhW]  
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 sCCr%r]zL  
(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。。。) vrnj}f[h  
7>@/*S{X  
t\bxd`,  
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 m;+1;B  
OmjT`,/  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > =yhfL2`aw  
class unary_op : public Rettype ]9< 9F ?  
  { UpseU8Wo  
    Left l; FRQ("6(  
public : jLS]^|  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} {ro!OuA  
7`<? f O  
template < typename T > X6*y/KG N  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &r5%WRzpYT  
      { 8Y~T$Yj^  
      return FuncType::execute(l(t)); gH// TbS  
    } _v=WjN  
p}|wO&4h  
    template < typename T1, typename T2 > y* Q-4_%,  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const m1o65FsY08  
      { ?!j/wV_H  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); rZQHB[^3  
    } lbU+a$  
} ; Y9y*" :&%  
e.ym7L]$O  
Wy>\KrA1  
同样还可以申明一个binary_op E/P53CD  
r_sl~^* :  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 7^ {hn_%;  
class binary_op : public Rettype #I~dv{RX  
  { PH%gX`N  
    Left l; WM )g(i~(  
Right r; 7:q-NzE\6  
public : Or) c*.|\  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} n]c,0N  
Wc;D{p?Lb  
template < typename T > 9,>Y  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1gej$G@  
      { J7^T!7V.  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); xQ 3u  
    } t\d;}@bl  
'?GZ"C2  
    template < typename T1, typename T2 > c O>:n  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6@ ^`-N;  
      { pYUkd!K"  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); .+ o>  
    } S,v>*AF  
} ; 8B+^vF   
_H<OfAO  
J$*["y`+  
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 `2,_"9Z(  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 J,KTc'[  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) -mo ' $1  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 %)ov,p |  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! T\CQ  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 @Hdg-f>y]  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 > 0)`uJ  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) VZbIU[5  
下面是修改过的unary_op ?Cfp=85ea!  
U zHhU*nW  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Pm;*Jv%  
class unary_op p:   
  { F ) ~pw  
Left l; QnLg P7Ft  
  Z*"t]L  
public : TiEJyd`P  
T sW6w  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} &-Er n/[  
eG>Fn6G<g  
template < typename T > IVODR  
  struct result_1 Cs=i9.-A  
  { Qh%vh ;|^  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; jN>UW}?  
} ; ]=<@G.[=  
vg1s5Y qk  
template < typename T1, typename T2 > _!1c.[ \T  
  struct result_2 y+R$pzX  
  { %~XJwy-  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; z4:09!o_  
} ; pvxqeC9`  
W?Abx  
template < typename T1, typename T2 > ?+o7Y1 k,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const T7_rnEOO   
  { 58U[r)/  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 5j5t?G;d,  
} ^q r[?ky]&  
tO3B_zC  
template < typename T > "z4E|s  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const yE{UV>ry  
  { 4zbV' ]  
  return OpClass::execute(lt(t)); io_64K+K  
} iPNs EQ0We  
gipRVd*TA  
} ; SYLkC [0 k  
7O :Gi*MA  
A1T;9`E  
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 sJ()ItU5i  
好啦,现在才真正完美了。 ~3]8f0^%m  
现在在picker里面就可以这么添加了: OZ9j3Q;a$  
k5CIU}H"  
template < typename Right > tvCTC ey  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const sRI8znus  
  { :b)@h|4  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); sOenR6J<$  
} o:ob1G[p%  
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。 m':m`,c!  
-8e tH&  
hV>Ey^Ty  
^E*C~;^S  
)A;<'{t #L  
十. bind f89<o#bm7h  
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。 36UW oo  
先来分析一下一段例子 X)5O@"4 ?  
mz '8  
n&&y\?n  
int foo( int x, int y) { return x - y;} g;@PEZk1  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 3qZ{yr2N[  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Np_6ZUaqz  
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。 obGSc)?j  
我们来写个简单的。 { )K(}~VD  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: m!if_Iq  
对于函数对象类的版本: K?WqAVK  
).b+S>k  
template < typename Func > ZH :X 4!  
struct functor_trait UQr+\ u  
  { I !~Omr@P  
typedef typename Func::result_type result_type; 6h8NrjX  
} ; AlV2tffY^  
对于无参数函数的版本: VQ`O;n6/`  
e@Y R/I8my  
template < typename Ret > dq&d>f1  
struct functor_trait < Ret ( * )() > GrIdQi^8  
  { FA,CBn5%  
typedef Ret result_type; " WL  
} ; _bsfM;u.%  
对于单参数函数的版本: H8U*oLlc  
#k, kpL<a  
template < typename Ret, typename V1 > 6, ~aV  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > gUQCKNw  
  { S?$T=[yY)  
typedef Ret result_type; )I_I?e  
} ; af{K4:I  
对于双参数函数的版本: c8MNo'h  
qI:wm=  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > :#;?dMkTY  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 6 h):o  
  { " OtLJ  
typedef Ret result_type; Dr609(zg^  
} ; f}4h}Cq  
等等。。。 A}# Mrb  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy :=@[FXD4  
i"@?eq#h  
template < typename Func > }_x oT9HUr  
struct func_return 8%B @[YDe  
  { t~`Ef  
template < typename T > ( d.i np(  
  struct result_1 >6j`ZWab>  
  { zQJbZ=5Bu"  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; b%F*Nr  
} ; x&wUPo{  
d=XhOC$  
template < typename T1, typename T2 > |@nXlZE  
  struct result_2 z=sqO'~  
  { AF}HS8eYy  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; k:.c(_2M  
} ; Lb/_ULo6-V  
} ; h&{pMmS3,  
W` V  
w,7 GC5j\  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 V{r@D!}  
A{vG@Pwc:  
template < typename Func, typename aPicker > E}u\{uY  
class binder_1 B#}RMFIj  
  { `JCC-\9T_  
Func fn; rO~D{)Nu  
aPicker pk; t30V_`eQ  
public : }e$);A|  
HT'dft #  
template < typename T > H#D=vx'  
  struct result_1 0=iJT4IEJ  
  {  W~4|Z=f  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; bH&H\ Mx_k  
} ; 6SwHl_2%  
zob-z=='  
template < typename T1, typename T2 > n 8Fi?/  
  struct result_2 Jor?;qo3  
  { STMcMm3  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; i F Ab"VA  
} ; A`KTm(  
h) rHf3:  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} /T@lHxX  
d=pq+  
template < typename T >  O-k(5Zb  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^]kDYhe*Y  
  { +^.(3Aw  
  return fn(pk(t)); Onl:eG;@  
} mP-+];gg  
template < typename T1, typename T2 > Xo,BuK&G  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f &H` h  
  { G7yxCU(I\  
  return fn(pk(t1, t2)); L2N/DB'{  
} TBpW/wz/  
} ; R[z6 c )  
l"Css~^  
Vy biuP  
一目了然不是么? 0|cQx VJb  
最后实现bind 83h6>D b  
"^\4xI  
k$zDofdfp  
template < typename Func, typename aPicker > @"6BvGU2s  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) sXFD]cF  
  { 5VI'hxU4Qg  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); p|Ln;aYc  
} #f[yp=uI:  
czj[U|eB}=  
2个以上参数的bind可以同理实现。 kmf4ax h1  
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。 7YsFe6D"  
^E9@L ??  
十一. phoenix 5d)G30  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: {W-PYHZ;  
P iN3t]2  
for_each(v.begin(), v.end(), 4CDmq[AVS[  
( ]fR 3f  
do_ 2oN lQiE_  
[ ukN#>e+L1  
  cout << _1 <<   " , " 6D$xG"c  
] >IRo]-,  
.while_( -- _1), HLS^Ga,(  
cout << var( " \n " ) 'h:4 Fzo<  
) 7|2:;5:U  
); a+Q)~13  
)%Y$F LB  
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: v^e[`]u(  
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 3M^ /   
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 S"lcePN  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ( \]_/ W  
zFOX%q  
> vgqf>)kk  
template < typename Cond, typename Actor > p 0-\G6  
class do_while R (6Jvub"I  
  { }ts?ZR^V,  
Cond cd; bO-8<IjC_3  
Actor act; ?L_#AdK  
public : l9n 8v\8,o  
template < typename T > Jg7IGU(dct  
  struct result_1 w=OT^d 9n  
  { 1 }:k w  
  typedef int result_type; ^E5Xpza  
} ; ]E`DG  
 ;v.l<AOE  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ZV&=B%J bs  
\&SP7~-eq  
template < typename T > }UX>O  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vq x;FAqZ  
  { <n0-zCf  
  do "ibKi=  
    { @T1-0!TM')  
  act(t); 64[j:t=N  
  } eE1w<] Eg  
  while (cd(t)); :I1bGa&I  
  return   0 ; #U'n=@U@(  
} GK:*|jV  
} ; a}MOhM6T  
t:W`=^  
Dj?9 5Z,r  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ^M8\ 3G  
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。 aY6]NpT  
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。 F)!B%4  
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/fERnHM/+  
下面就是产生这个functor的类: }(ot IqE  
)0!hw|0|  
CI ~+(+q  
template < typename Actor > 9].!mpR  
class do_while_actor !Il<'+ ^  
  { RfFeAg,]/  
Actor act; mR?OSeeB  
public : 2#ypM9  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Au@U;a4UU  
`2 Z  
template < typename Cond > D L<r2h  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; (7&[!PS  
} ; `nn;E% n  
-k")#1  
A03,X;S+  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 x>7}>Y*(  
最后,是那个do_ =[3I#s?V  
x_AG=5OJX,  
OV^) N  
class do_while_invoker n*hHqZl  
  { LQ373 j-  
public : (?;Fnq  
template < typename Actor > AI/xOd!a  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ^0c:ro  
  { mQ:lj$Gf  
  return do_while_actor < Actor > (act); ;y Wfb|!  
} <Hig,(=`.  
} do_; FlgK:=Fmj  
 ze{  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 7J.alV4`/  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ku&IVr%  
最后来说说怎么处理break和continue s^)wh v`C  
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。 #'_i6  
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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