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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda m$4Gm(Up  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。  E$G8-  
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, &1I0i[R  
-Oo$\=d  
5%Q!R%  
A}%sF MA  
  class filler 8mV35A7l  
  { W6)A":`  
public : "];19]x6q  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} |OC6yN *P)  
} ; A_[65'*b  
!rXyw`6N  
L 0|u^J  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: m1(rAr1  
O9qEKW)a  
s)-=l _4T  
eX=W+&lj  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); DukCXyB*l  
(j'[t  
4WNWn#M  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 SnVnC09y  
Ly^r8I  
LTi0,03l<  
!7_Q_h',  
二. 战前分析 P'g$F<~V  
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。 SL*B `P~{  
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 x1TB (^aX  
zW\&q!`IRP  
~*H!zKIx  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); d/"e3S1  
  /* --------------------------------------------- */ ^Zg"`&E  
vector < int *> vp( 10 ); A$ s4Q0Mf  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); .aNy)Yu8  
/* --------------------------------------------- */ dfk=%lZYd9  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); IAg#YFI  
/* --------------------------------------------- */ 65g\WB+/  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Og^b'Kx/  
  /* --------------------------------------------- */ kMK-E<g  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ]m YY1%H8M  
/* --------------------------------------------- */ CY9`ztO*  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ZMoN  
0*x  
IRD?.K]*  
g&&5F>mF  
看了之后,我们可以思考一些问题: {8'I+-  
1._1, _2是什么? iFpJ /L  
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。 .]P@{T||Y  
2._1 = 1是在做什么? }ufH![|[r  
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。 rtC.!].;%  
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。 iE>T5XV8$B  
TTu<~GH  
!@5B:n*  
三. 动工 EE-jU<>|  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Eqnc("m)  
E{|j  
usX aT(K  
F~4oPB K<  
template < typename T > BlMc<k  
class assignment k\I+T~~xD  
  { S}mqK|!  
T value;  {|a=  
public : .r$d 8J  
assignment( const T & v) : value(v) {} &E0P`F,GQA  
template < typename T2 > $SA8$!:  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } {p-&8-  
} ; ^pIT,|myY7  
7ZqC1  
Ar,B7-F!  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 kg1z"EE  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment *+rO3% ;t  
;(5b5PA  
CWHTDao  
C/U^8,6\n  
  class holder M|6 l  
  { ,p {|f}0  
public : 9/'zk  
template < typename T > [AA'Ko  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const *`7cvt5]IM  
  { 7G z f>n  
  return assignment < T > (t); :VGvL"Kro  
} \ ?sM  
} ; ~QQi{92  
/ p}^ Tpu  
Q!9AxM2K  
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: N D`?T &PK  
%L,mj  
  static holder _1; L/t'|<m  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 iK%%  
$t}t'uJ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); __O@w.  
而不用手动写一个函数对象。 w7+3?'L  
OXAr..  
D;*P'%_Z  
L"e8S%UqX  
四. 问题分析 2 ,RO  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 bVO{,P2 o  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 qp;eBa  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 B~xT:r  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 js^+{~  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 %PW_v~sg  
2)cq!Zv  
五. 问题1:一致性 bh V.uBH  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| }M*yE]LL;Z  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ZgarxV*  
3V2dN )\  
struct holder '~{bq'7`m  
  { X?kw=x{2P  
  // F5s Pd  
  template < typename T > X2\1OWR0  
T &   operator ()( const T & r) const j%%& G$Tfu  
  { a/p} ?!\  
  return (T & )r; Q#M@!&  
} Pr|BhX  
} ; ,E ]vM&  
O1xK\ogv  
这样的话assignment也必须相应改动: W w\M3Q`h  
*5T^wZpj)  
template < typename Left, typename Right > H;D 5)eJ90  
class assignment 7\.{O$Q  
  { oA+/F]XJ  
Left l; GP<PU  
Right r; CvkZ<i){  
public : :Q]P=-Y8  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} $DS|jnpV  
template < typename T2 > l|{q8i#4V  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } X3mHg5zt  
} ; csK;GSp}  
rlMahY"C  
同时,holder的operator=也需要改动: aq,Ab~V]  
~[a6  
template < typename T > L"[2[p  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const L/*D5k%J  
  { !DU4iq_.  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); -}:; EGUtd  
} WtS5i7:<Y  
;8Qx~:c  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 \P~ h0zg?  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 \%BII>VS  
2J;_9 g&M  
return l(rhs) = r; s]X0}"cz  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 e2F{}N  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: b';oFUU>Q  
6~b)Hc/  
template < typename Tp > ^GL>xlZ(  
class constant_t j;TXZ`|(  
  { 4 x|yzUx  
  const Tp t; L*(Sh2=_  
public : H;w8[ImK  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ?q{HS&k  
template < typename T > % H/V iC  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const tXXnHEz  
  { ]Y;5U  
  return t; GUDz>(  
} ! mb<z^>5  
} ; ^ jYE4gHM  
Q  h~  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 cZR9rnZT  
下面就可以修改holder的operator=了 , ;$SRQ.  
@h=r;N#/`P  
template < typename T > i U"2uLgb  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const %^KNY ;E  
  { (ay((|)  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 9.>he+  
} >Q#\X=a>  
"30R%oL]=  
同时也要修改assignment的operator() HDHC9E6  
5H!6m_,w  
template < typename T2 > 68QA%m'J  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 6 K-jje;)  
现在代码看起来就很一致了。 9s2 N!bx  
$s<bKju  
六. 问题2:链式操作 @)x8<  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 )-\[A<(  
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。 m {?uR.O  
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。 d)1Pl3+  
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。 qr'P0+|~5  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct rUDMQxLruV  
1kczlTF  
template < typename T >  2p;N|V  
struct result_1 oi\e[qE  
  { q[ 5&  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; t|]2\6acuc  
} ; D:#e;K  
i1 ^#TC$x  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: k:DAko}  
O Ce;8^  
template < typename T > 8m*uT< 5D  
struct   ref ;@s'JSPt  
  { ICm/9Onh&  
typedef T & reference; S*'  
} ; (( {4)5}  
template < typename T > LWIPq"  
struct   ref < T &> Uu(FFd~3  
  { ~9JLqN"  
typedef T & reference; 8omk4 ;  
} ; v~KgCLo  
~T:L0||.%9  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: w ;]~2$  
'D[g{LkL  
template < typename T > BkJNu_{m?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const <~iA{sY)O  
  { cwBf((~  
  return l(t) = r(t); &? z6f9*$  
} xO<Uz"R  
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。 W?2Z31;7  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 8j jq)d4#  
5o2|QL  
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 &!KW[]i%9}  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: F8OE  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 H-'~c \)  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 yQdoy^d/4  
最后的布局是: gF8n{b  
                Add Pj7n_&*/  
              /   \ RJ~I?{yR0[  
            Divide   5 ]x^v;r~  
            /   \ MClvmv^  
          _1     3 C?fa-i0l^  
似乎一切都解决了?不。 <p\iB'y  
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。 ctT6va  
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。 pHv~^L%=  
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: sFa5#w*>  
y)D7!s  
template < typename Right > AA~6r[*~  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const xZ(f_Oy  
Right & rt) const &C6Z{.3V  
  { \zv?r :1t  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); d!#qBn$*[  
} Gb_y"rx?0  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Hl b%/&  
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。 $|n#L6k  
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。 +9[s(E?SY  
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。 k/mO(i%qi  
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。 Hribk[99  
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? s2;b-0  
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: D/Hob  
%eQw\o,a  
template < class Action > V>:ubl8j0l  
class picker : public Action -Gn0TA2/C  
  { mrId`<L5l{  
public : 6ujePi <U  
picker( const Action & act) : Action(act) {} #P5tTCM  
  // all the operator overloaded T Z_](%  
} ; 7FvtWE*  
$Oi@B)=4d+  
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<Zc>OC  
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: tZqy \_G  
?JI:>3e  
template < typename Right > a534@U4,  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const f]37Xl%I  
  { ^Uq"hT(41  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 18];fC  
} zD%@3NA41  
HL34pmc  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > CH4 ~9mmE  
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。 $pGdGV\H  
o<\9OQ0  
template < typename T >   struct picker_maker @WfX{485  
  { 1GI/gc\  
typedef picker < constant_t < T >   > result;  k.("<)  
} ; Qz9*o  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > fsH =2p  
  { aEwwK(ny  
typedef picker < T > result; kCVA~ %d7  
} ; yx&'W_Q@  
jk-e/C  
下面总的结构就有了: ^*A8 NdaB  
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。 ncCgc5uP  
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。 A0`#n|(Ad!  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Fg<rz&MR  
至此链式操作完美实现。 UqEpeLK  
wU1h(D2&h  
_pe_w{V-b6  
七. 问题3 |)WN%#v  
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。 XLxr@1   
xv:VW<  
template < typename T1, typename T2 > ( S=RFd  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0Z<&M|G  
  { y8|?J\eRy  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); $2lPUQZ<5  
} U f <hzP  
LH]<+Zren  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: iw)^; 8q  
}vspjplk^  
template < typename T1, typename T2 > S=.7$PY  
struct result_2 *eb2()B%  
  {  Re^~8q[  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; f9FLtdh \7  
} ; I|oS`iLl$  
l1MVC@'pvP  
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? %9lx)w  
这个差事就留给了holder自己。 SFQYrY  
    6x8P}?  
~L7@,d:  
template < int Order > ** !  
class holder; Gn7P` t*.  
template <> 0}d^UGD  
class holder < 1 > = gbB)u-Pc  
  { W]U}, g8Z  
public : @Wb_Sz4`  
template < typename T > { i2QLS  
  struct result_1 L}x,>hbT  
  { d9kN @W  
  typedef T & result; klwNeGF]N  
} ; 3sy|pa  
template < typename T1, typename T2 > jt?.g'  
  struct result_2 /;rPzP4K6  
  { l6O8:XI  
  typedef T1 & result; W{z{AxS  
} ; t/`~(0F  
template < typename T > &)y$XsSMW  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const {ICW"R lcs  
  { d?Y|w3lB  
  return (T & )r; EBl?oN7E  
} }aC@ov]2  
template < typename T1, typename T2 > j68_3zpl  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const DtrR< &m  
  { ~vMdIZ.h  
  return (T1 & )r1; g!*5@k|C  
} 7Fd`M To  
} ; p,'Z{7HG  
aF (L_  
template <> !|@hU/  
class holder < 2 > IVblS iFF  
  { Sq Y$\&%  
public : 6-oy%OnN  
template < typename T > 2S^:fm}  
  struct result_1 mIy|]e`SJ  
  { 8\H*Z2yF+  
  typedef T & result; 9KgGK cy%  
} ; Gi=s|vt  
template < typename T1, typename T2 > t6JM%  
  struct result_2 $ /p/9 -  
  { k~,({T<  
  typedef T2 & result; ! O~:  
} ; Zl4X,9Wt  
template < typename T > |0Y: /uL#)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const VsJ4sb7  
  { l1?$quM^V  
  return (T & )r; `{GI^kgJ9  
} ^KRe(  
template < typename T1, typename T2 > 1;8%\r[|5^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const B2/d%B  
  { Q2(K+!Oe  
  return (T2 & )r2; ^/V>^9CZ  
} !`h^S)$  
} ; >nqCUhS   
iS]4F_|vd  
jr`;H  
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> >。 U-mZO7y!  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: YooP HeQ  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Vhi4_~W3j]  
DY(pU/q  
return l(i, j) = r(i, j); h%*@82DKK  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) (Q4hm]<  
dvX[,*wz  
  return ( int & )i; I)YUGA5  
  return ( int & )j; j'QPJ(`~1l  
最后执行i = j; K}j["p<!  
可见,参数被正确的选择了。 aB*'DDlx"r  
wdo(K.m  
99G'`NO  
gL(_!mcwu  
LjEG1$F>  
八. 中期总结 , R;k>'.  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: :Q-QY)hH  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 =Sp+$:q*  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。  Ww&r  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor !+(c/ gwBh  
gx ]5)O  
y`Nprwb  
2P( 6R.8;6  
C4H$w:bVk  
D<wz%*  
九. 简化 p-o8Ctc?V  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 V7}]39m(s  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 =73aME}  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: h%UM<TZ]"  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 qe<xH#6  
  +-*/&|^等 >.o<}!FW  
2. 返回引用。 W Yo>Md 8  
  =,各种复合赋值等 RE%25t|  
3. 返回固定类型。 7RZ HU+  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 5 !Ho[  
4. 原样返回。 !+V."*]l  
  operator, a9N$I@bi]  
5. 返回解引用的类型。 zc.r&(d  
  operator*(单目) 8quH#IhB  
6. 返回地址。 ZTg[}+0e  
  operator&(单目) bHK[Z5  
7. 下表访问返回类型。 9~5LKg7Ac  
  operator[] Tf{lH9ca$  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 F"| ;  
  operator<<和operator>> dIq*"Ry+~  
jb83Y>  
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。 K 3.z>.F'h  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: k@ So l6  
TR&7AiqB  
template < typename Left > ' TO/i:{\  
struct value_return %$6?em_  
  { u/.# zn@9h  
template < typename T > +k{l]-)1  
  struct result_1 Q79WGW  
  { 8JojKH  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 9l<}`/@}W  
} ; k!0vpps  
E|"QYsi.Ck  
template < typename T1, typename T2 > 9 Eqv^0u  
  struct result_2 <El!,UBq<  
  { qE*hUzA  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; "BA&  
} ; %zYTTPLZ  
} ; xFA+Zj BC  
Pah*,  
/:ju/ ~R}  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait f64}#E|w  
4K0Fc^-  
下面我们来剥离functor中的operator() orZwm9#].  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 08_<G`r  
X- P%^mK  
return l(t) op r(t) R@ MXwP  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) L~!Lq4]V\g  
return op l(t) 0 } |21YED  
return op l(t1, t2) (YY!e2  
return l(t) op MZ%S3'  
return l(t1, t2) op (vPE?^}b  
return l(t)[r(t)] '-V[t yE  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] l9+)h }  
X&gXhr#dL\  
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: tpQ8 m(  
单目: return f(l(t), r(t)); ;%mdSaf  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); }*|aVBvU  
双目: return f(l(t)); ZK`x(h{p)  
return f(l(t1, t2)); L.x`Jpq(3  
下面就是f的实现,以operator/为例 wpf  
`,s0^?_  
struct meta_divide Mi<}q@]e  
  { V;(Rg=5  
template < typename T1, typename T2 > |]'gd)%S\  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 9Idgib&  
  { 5|g#>sx>`q  
  return t1 / t2; hY/i)T{  
} !|-:"hE1h  
} ; *fp4u_:`  
tN_~zP  
这个工作可以让宏来做: "u3 N9  
&G aI  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ v%)=!T ,  
template < typename T1, typename T2 > \ 2#Y5*r's\  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; *n`8 -=  
以后可以直接用 J@RV^2  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ?MD\\gN  
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 tg;AF<VI  
(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。。。) 7 aN}l QM  
1Ba.'~:  
;5:3 =F>ao  
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 ksV ^Y=]  
t]6 4=  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > )%bY2 pk  
class unary_op : public Rettype U(\ ^!S1  
  { l-q.VY2  
    Left l; / jN &VpDG  
public : zJTSg  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} *?!A  
6D29s]h2  
template < typename T > puK /;nns  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 24I~{Qy  
      { yG:Pg MrB  
      return FuncType::execute(l(t)); "FXT8Qxg  
    } '_%`0p1  
=%0r_#F%=  
    template < typename T1, typename T2 > X`0`A2 n  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ktiC*|fd  
      { K~ VUD(  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); o%l|16DR  
    } ^w~Utx4  
} ; ;mXw4_{  
B'KZ >jO  
YvPs   
同样还可以申明一个binary_op !po29w:S  
j6&7tK,  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > cp 5  
class binary_op : public Rettype Am)XbN')1  
  { gg QI  
    Left l; htHnQ4Q  
Right r; Hv .C5mo  
public : }zqYn`ffD  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} E{E%nXR)  
(Q6}N'T  
template < typename T > LE@`TPg$R  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const QiQO>r  
      { 'fIirGOl  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); WHv xBd  
    } e]u3[ao  
QVQ?a&HYS  
    template < typename T1, typename T2 > q /^&si  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ns9a+QQ  
      { j:J{m0  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); `"<tk1Kq"  
    } P:2 0i*QU  
} ; ewv[nJD$  
hFr?84sAd  
M;F&Ix  
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 :EZ"D#>y~  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 +)-`$N  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 9`v[Jm% $m  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 Avi8&@ya  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Wf:I 0  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 O)9{qU:[b  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 VH5Vg We  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) Dv[ 35[Yh  
下面是修改过的unary_op l} UOg   
K;#9: Z^+  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >  XV*uu "F  
class unary_op tS&rR0<OW  
  { d=8q/]_p  
Left l; +)l6%QKcW  
  oN " /w~  
public : tQrkRg(E:  
{h *Pkn1  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} m@^!?/as  
VJ$UpqVm  
template < typename T > Ee-yP[2 *  
  struct result_1 '}$$o1R  
  { Ae 3:"  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; xk$U+8K  
} ; cG~-OHU  
A?/(W_Gt^M  
template < typename T1, typename T2 > 1VC:o]$  
  struct result_2 G!3d!$t  
  { mo- Y %  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; iLD:}yK  
} ; &ZUV=q%g9n  
& !I$  
template < typename T1, typename T2 > o$-!E(p  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const XB'PEvh8  
  { by8~'?  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); oN6X]T<   
} M;K%=l$NG  
fG*366W  
template < typename T > \%+5p"Z<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const uRfFPOYH  
  { d y^zOqc  
  return OpClass::execute(lt(t)); BR [3i}Ud  
} c})f&Z@<  
wA;Cj  
} ; (5(TbyWwD  
E T 2@dY~  
{`M 'ruy.%  
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 !*@sX7H  
好啦,现在才真正完美了。 xf]_@T;  
现在在picker里面就可以这么添加了: a@&P\"k  
O#962\  
template < typename Right > y}t1r |p  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const hbg:}R=B<  
  { $D)Ajd;  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); MF["-GvP/  
} oyeJ"E2  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 4]18=?r>  
Dw6mSsC/  
_wKaFf  
3.?kxac  
7; e$ sr  
十. bind cq,0?2R`t  
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。 c$ skLz  
先来分析一下一段例子 e=m=IVY #W  
1$#{om9  
fyE#8h_>4  
int foo( int x, int y) { return x - y;} s35`{PR  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ^<VJ8jk<  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 [|!A3o  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 K7CrRT3>6  
我们来写个简单的。 ;9rS[$^$O  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: k6?;D_dm  
对于函数对象类的版本: Btgxzf  
$|V@3`0  
template < typename Func > Z>si%Npm\  
struct functor_trait Q'B2!9=LB  
  { Dxlpo! ?#  
typedef typename Func::result_type result_type; q&RezHK l  
} ; .h7`Q{  
对于无参数函数的版本: WQ1~9#  
aF41?.s  
template < typename Ret > 9cwy;au  
struct functor_trait < Ret ( * )() > e: aa  
  { Qmg2lP.)  
typedef Ret result_type; %HAforH  
} ; y9xvGr[l  
对于单参数函数的版本: 8*iIJ  
-E(0}\  
template < typename Ret, typename V1 > cfP9b8JG  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ._i|+[  
  { c&GVIrJ  
typedef Ret result_type; ~]_U!r[FA  
} ; ]9P2v X   
对于双参数函数的版本: 4Nun-(q  
D,l&^diz  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > #{DX*;1m  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > u9zEhfg8  
  { 5Y(<T~  
typedef Ret result_type; Bgvv6(i  
} ; L HW\A8  
等等。。。 Qu;cl/&  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy lPaTkZw  
;[-TsX:  
template < typename Func > HPz3"3n!  
struct func_return aVvma=  
  { A 6IrA/b  
template < typename T > bQlvb  
  struct result_1 g]Jt (aYK  
  { w5+H9R6  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; + ;LO|!  
} ; lPyY  
J_S8=`f%  
template < typename T1, typename T2 > $&~moAl  
  struct result_2 qC x|}5:  
  { Kt#_Ln_6  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; M(/ATOJ(  
} ; YstR T1  
} ; (xdC'@&  
e1OGGF%E n  
$Vp*,oRL  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 .US=fWyrb  
~~\C.6c#  
template < typename Func, typename aPicker > !7hjA=0  
class binder_1 4'wbtE|  
  { e=^^TX`I  
Func fn; D>fg  
aPicker pk; [p+-]V  
public : C==yl"w  
YWFq&II|Z  
template < typename T > uo8[,'  
  struct result_1 omMOA  
  { m!K`?P]:N  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ('k9XcTPP  
} ; q S qS@+p  
xWnOOE$i  
template < typename T1, typename T2 > xt&4]M V  
  struct result_2 fg)VO6Wo&  
  { ?:42jp3  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; T!7B0_  
} ; l+A)MJd oj  
;l %$-/%  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ?Gl]O3@3  
~NMx:PP  
template < typename T > 2O 2HmL  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;=p3L<~c`K  
  { sg8[TFX@Z  
  return fn(pk(t)); hm*cGYV/  
} *\(MG|S  
template < typename T1, typename T2 > ~ \]?5 nj  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l+a1`O  
  { -tZ~&1"  
  return fn(pk(t1, t2)); (Z0_e&=*  
} ^B)f!HtU  
} ; QR2S67-  
~].?8C.>*  
CkV5PU  
一目了然不是么? Qhq' %LR  
最后实现bind z"97AXu  
n_4 r'w  
7 x'2  
template < typename Func, typename aPicker > uOO\!Hqq  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) DL*vF>v  
  { #CV]S4/^  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); r~z'QG6v/  
} iInWw"VbKe  
Wc Gg  
2个以上参数的bind可以同理实现。 |A/H*J,  
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。 N; '] &f  
#;yxn.</  
十一. phoenix `*l aUn  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: H$+@O-  
yeI> b 1>Q  
for_each(v.begin(), v.end(), >UQY3C  
( 5a-x$Qb9  
do_ 9=mc3m:Tb(  
[ 1<tJ3>Xl  
  cout << _1 <<   " , " i!x>)E  
] en'"" w  
.while_( -- _1), ^Z-oO#)h#  
cout << var( " \n " ) uzI=.j  
) u"uL,w 1-  
); (3"N~\9m  
%.m+6 zaF  
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: ZTibF'\5N  
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 1<Sg@  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 f14^VTzP/#  
那么我们就照着这个思路来实现吧: RA!q)/ +  
/5<=m:  
P6&%`$  
template < typename Cond, typename Actor > egvb#:zW?  
class do_while R RE8|%p;B  
  { m"T}em#   
Cond cd; !E_Zh*lgm  
Actor act; 9QaE)wt  
public : ?ac4GA(  
template < typename T > Vr|e(e.%  
  struct result_1 e P,bFc  
  { QtwQVOK  
  typedef int result_type; pI:,Lt1B  
} ; o{6q>Jm  
\{}dn,?Fv  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} N+ak{3  
0-uw3U<  
template < typename T > XZ . T%g  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _6Y+E"@zs  
  { 9b&|'BBW  
  do P}]o$nWT  
    { 9vz\R-un  
  act(t); 4-t^?T: qF  
  } 5f{P% x(  
  while (cd(t)); !b"?l"C+u  
  return   0 ; sO` oapy  
} cT(6>@9@  
} ; 2j: 0!%  
jQ,Vs=*H  
Kxch.$hc,  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). V"Z8-u  
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。 n m<?oI*\  
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。 <|3%}?  
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。 P`ou:M{8  
下面就是产生这个functor的类: . %s U)$bH  
~ney~Pz_  
m`9nDiV  
template < typename Actor > f4fBUZ^ A  
class do_while_actor f-G)pHm  
  { 'L7qf'RV  
Actor act; SIV !8mz  
public : h~m,0nGO  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} G[\TbPh  
Z;%uDlcXI  
template < typename Cond > *X(:vET  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Km;}xke6  
} ; 00.x*v  
JwB'B  
 #D4  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 58Ce>*~  
最后,是那个do_ ov,|`FdU^T  
8ix_<$%  
t|$ jgM  
class do_while_invoker (Kwqa"Hk4{  
  { ~g\~x  
public : rNR7}o~qo  
template < typename Actor > &yvvea]  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const F)(^c  
  { gLB(A\yG  
  return do_while_actor < Actor > (act); %W"u4 NT7  
} u MEM7$o  
} do_; vY-CXWC7  
a$ "nNmD?  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? g5|~ i{"0  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 oGRk/@  
最后来说说怎么处理break和continue =nGFLH6)  
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。 %+H_V1F  
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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