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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ~_Fx2T:X  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 J/ Lf(;C_  
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, 1DcX$b  
5:jme$BI  
Arm'0)B>  
j#~~_VA~  
  class filler /Ry% K4$  
  { )z\#  
public : v bn=ywz  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} kDDC@A $  
} ; W=3#oX.GsU  
#4./>}G  
^lt2,x   
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: ZE-vroh  
A]TEs)#*7)  
 V?1[R  
:"MHmm=uU8  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); fge h;cD  
(' 7$K  
df$.gP  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 kmX9)TMVO  
2]I l:>n,  
&l3(+4Sh  
?_d6 ;  
二. 战前分析 w;yzgj:n&f  
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。 R~T}  
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 FR[I~unqD  
vi *A 5  
G{]RC^Zo  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Ln2FG4{  
  /* --------------------------------------------- */ jLM([t  
vector < int *> vp( 10 ); r5N TTc  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); &R?`QB2/  
/* --------------------------------------------- */ \ a,}1FS  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); m$=}nI(H  
/* --------------------------------------------- */ YLi6G Y  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); /AAD Fa  
  /* --------------------------------------------- */ p]EugLEmG  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ]"b:IWPeI  
/* --------------------------------------------- */ ?tL'  X  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); J@2wPKh?Yp  
|Z94@uB  
||>4XDV#  
hNsi  8/  
看了之后,我们可以思考一些问题: `MCiybl,&P  
1._1, _2是什么? *U,J Q  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 NS2vA>n8R  
2._1 = 1是在做什么? vQyY %  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 Vx2/^MiXy  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 JPAjOcmU/  
g i6s+2  
fs 2MYat  
三. 动工 l=p_  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 5{k,/Z[L  
'E9{qPLk(  
x<M::")5!V  
wpuK?fP  
template < typename T > 6ICW>#fI`  
class assignment \OtreYi  
  { 'mbLK#q  
T value; o+&Om~W  
public : T>'O[=UWh  
assignment( const T & v) : value(v) {} ,wes*  
template < typename T2 > ^n0;Q$\  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } <O 0Q]`i  
} ; Rlk3AWl2u  
V%s7*`U  
)f|`mM4DW!  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 j!>P7 8  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment OyVP_Yx,V  
Q;8z&4s@  
$uDgBZA\  
Qgj# k  
  class holder / Qd` ?  
  { U,#x\[3!Jt  
public : eZAMV/]jH  
template < typename T > '0+~]4&}q  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const TT/H"Ri}Jp  
  { tngB;9c+w  
  return assignment < T > (t); QF/_?Tm4  
} zP%s]>hH  
} ; /HLI9  
sFz0:SqhE  
` = O  
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: wQUl!s7M;  
&&9 |;0 <  
  static holder _1; < ,0D|O ,Y  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写  x)Bbo9J  
V^ n6~O  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 2P^|juc)sU  
而不用手动写一个函数对象。 }+n|0xK  
v,ZYh w  
d-B+s%>D  
P.XT1)qo*  
四. 问题分析 7Dbm 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。 qIQ=OY=6  
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。 B223W_0"o  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 @@H_3!B%4v  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 GNMOHqg4  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 [w'Q9\,p  
|-}. Y(y  
五. 问题1:一致性 NplyvjQN;  
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}X$k I  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ?'TK~,dG/  
isL zgN%  
struct holder 7j\^h2  
  { HK/WO jr  
  // "u7[[.P)  
  template < typename T > GLtd<M"  
T &   operator ()( const T & r) const 1;$XX#7o  
  { aYaEy(m  
  return (T & )r; N9_* {HOy  
} =WT$\KYGv  
} ; sh_;98^  
iibG$?(  
这样的话assignment也必须相应改动: vd[7Pxe  
Sc[#]2 }  
template < typename Left, typename Right > q k^FyZ<  
class assignment I;t@wbY,  
  { |ZH(Z}m  
Left l; '-%1ILK$3r  
Right r; A+RW=|:  
public : UmWXv#q\l  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} h5'hP>b#  
template < typename T2 > &|Duc} t  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ?"9h-g3`x}  
} ; Lmte ~oBi  
*yRsFC{,  
同时,holder的operator=也需要改动: 88osWo6rG  
-{cmi,oy  
template < typename T > _eiqs  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const i7.8H*z'  
  { (NvjX})eh  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); T"z<D+ pN  
} Jr !BDg  
;bB#P g  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 }CBQdH&g;  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 '|SO7}`;Q  
:Ph>\aG  
return l(rhs) = r; =Pl@+RgK+  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 !#)t<9]fv  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: =8T!ldVxES  
6]?%1HSi  
template < typename Tp > v]V N'Hs?  
class constant_t k\#;  
  { cpjwc@UMe  
  const Tp t; H:c5 q0O^x  
public : bXnUz?1!d  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} UUV5uDe>i  
template < typename T > (&e!u{I  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ki'$P.v{$w  
  { fIoc)T  
  return t; 4$KDf;m@  
} H]/ ~ #a  
} ; 031"D*W'i  
M_ukG~/  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 o0R?vnA=  
下面就可以修改holder的operator=了 M 5sk&>  
[LnPV2@e  
template < typename T > fmz"Zg 9=  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 3@V?L:J  
  { A7X a  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); $yASWz  
} f=l/Fp}4UH  
+^Xf:r` G  
同时也要修改assignment的operator() TRm#H $  
ZW [&7[4  
template < typename T2 > &THtQ1D  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } .#QE*<T)]  
现在代码看起来就很一致了。 @A1f#Ed<  
$t;:"i>  
六. 问题2:链式操作 7~XC_Yc1  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 s6|'s<x"j  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。  :RnUNz  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 {6ZSf[Y6B  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 fY00  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Km(i}:6"  
ST?{H SCz  
template < typename T > |!PL"]?  
struct result_1 I8gNg Z  
  { '. "_TEIF  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; S&!(h {O  
} ; jKml:)k  
?kO.>o  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: g5nJ0=9  
+LRKS  
template < typename T > OvX&5Q5  
struct   ref zIrOMh  
  { A'jvm@DvQI  
typedef T & reference; 0&,D&y%  
} ; Lm4`O %  
template < typename T > *K|~]r(F?  
struct   ref < T &> H4y9\ -  
  { ;TJpD0  
typedef T & reference; sjyr9AF  
} ; EQ$k^Y8 "  
R 0RxcB tG  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 8 MO-QO  
x &R9m,  
template < typename T > `> %QCc\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const  cHvm  
  { r'*$'QY-N  
  return l(t) = r(t); &+#5gii1i  
} F LWVI4*  
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。 9A"s7iJ)  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 9 -pt}U  
"TA0--6  
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 gq?7O<  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ov_l)vt  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 nFQuoU]ux  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 %LrOGr  
最后的布局是: L?h?LZnq  
                Add s0iG |vw  
              /   \ fxd+0R;f  
            Divide   5 '[WL8,.Q  
            /   \ Z5v dH5?!r  
          _1     3 vxmX5.  
似乎一切都解决了?不。 N9!L8BBaK  
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。 VM%g QOo<  
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。 8ao-]QoMZ  
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: XkA] 9,@  
r? /Uu &  
template < typename Right > {U;yW)  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const x-[ItJ% l  
Right & rt) const hS,&Nj+  
  { !i"zM}  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); $9`#p/V  
} c& ;@i$X(  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ..JRtuM-v  
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。 OyO]; Yk  
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。 Rn?JMM]  
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。 HEVj K$  
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。 "Wj{+ |f  
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? w^0hVrws=,  
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: / dJz?0  
% 6 *c40  
template < class Action > H7Q$k4\l  
class picker : public Action /9pxEidVAS  
  { v.|#^A?Qx  
public : 8%K{lg"  
picker( const Action & act) : Action(act) {} $U_(e:m}f  
  // all the operator overloaded (I$%6JO:  
} ; m#'eDO:  
UQu6JkbLL  
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。 UQDAql  
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: MKfK9>a  
pT|s#-}  
template < typename Right > G=zNZ  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const vclc%ws  
  { |*c1S -#  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Tdcc<T  
} gML8lu0)  
, '0#q  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >  v%:deaF  
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。 E<jajYj  
Lng. X8D  
template < typename T >   struct picker_maker GNJ /|9  
  { M 2hZ'  
typedef picker < constant_t < T >   > result; un 5r9  
} ; A`uHZCwJ5  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > iE''>Z  
  { T_S3_-|{==  
typedef picker < T > result; WK6,K92  
} ; -zFJ)!/?  
dy_Uh)$$|g  
下面总的结构就有了: ;O}%SCF7  
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。 v^JzbO~|gj  
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。 =6~  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ?"Ez  
至此链式操作完美实现。 dcY(1p)  
"%Ok3Rvv  
zpwoK&T+  
七. 问题3 {d.z/Buu  
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。 r0}x:{$M  
A^,E~Z!x  
template < typename T1, typename T2 > jc"sPrv5  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (}39f  
  { 6=/sEzS'  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); J3mLjYy  
} J]U_A/f  
<mFDC?j  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: m+!.H\  
J!l/.:`6  
template < typename T1, typename T2 > <W #G)c0  
struct result_2 :Dt y([  
  { Ye3o}G9z  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 84WD R?  
} ; O z6$u  
|N`0G.#  
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? dNgA C){w  
这个差事就留给了holder自己。 kU/MvoV  
    WJD2(el  
jQ V[zcM  
template < int Order > p9)YRLOh.  
class holder; vcFR Td  
template <> 'd~(=6J  
class holder < 1 > VZt%cq  
  { f5*qlQJFz\  
public : ZR\N~.  
template < typename T > C7dq=(p&  
  struct result_1 +#eol~j9N  
  { sm`c9[E  
  typedef T & result; 7y=O!?*  
} ; h}a}HabA  
template < typename T1, typename T2 > m FTuqujO  
  struct result_2 RFRXOyGz$  
  { ?xqS#^Z  
  typedef T1 & result; $l*?Ce:  
} ; )8C`EPe  
template < typename T > m538p.(LIR  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const X|a{Z*y;r*  
  { q~}oU5  
  return (T & )r; 7dY_b  
} 6B8!}6Ojc  
template < typename T1, typename T2 > .T3N"}7[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const z0rYzn?MR  
  { cjN)3L{  
  return (T1 & )r1; ,y]-z8J  
} v)Y)tu>  
} ; K@7%i|H  
U*~-\jN1pb  
template <> [e` | <  
class holder < 2 > 8n5~K.;<  
  { }B'-*)^|e{  
public : /''=V.-N  
template < typename T > f!kZyD7  
  struct result_1 )l`Ks  
  { +A?P4}  
  typedef T & result; Bug.>ln1  
} ; G{[w+ObX  
template < typename T1, typename T2 > k( Sda>-  
  struct result_2 e#/&A5#Ya  
  { QwX81*nx  
  typedef T2 & result; Zy+ERaF|]  
} ; EK4%4<"  
template < typename T > {3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const o6A$)m5V  
  { hM]Z T5;<  
  return (T & )r; H/{@eaV  
} y^ skE{  
template < typename T1, typename T2 > /C8}5)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const zd5=W"Y;]  
  { {A==av  
  return (T2 & )r2; 4wSZ'RTSR  
} _S{TjGZ&  
} ; oW^x=pS9  
CaZc{  
1|{s8[;8  
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> >。 ^"7- `<J  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 8p 4[:M@  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: b[:,p?:@  
%JBLp xnq  
return l(i, j) = r(i, j); ta{24{?M\  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) eOb--@~8  
rY(7IX  
  return ( int & )i; ~T;:Tg*  
  return ( int & )j; KD A8x W  
最后执行i = j; L6CI9C;-b  
可见,参数被正确的选择了。 bIGcszWr  
-m}'I8  
[RKk-8I  
68P'<|u?  
(qFZF7(Xa  
八. 中期总结 Lan|(!aW  
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: MDytA0M  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 MxpAh<u!vF  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 n>pJ/l%`  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor E@C.}37R  
aUNA` L  
G4c@v1#%.  
*KNfPh#wi}  
9~`#aQG T  
BeFyx"NBg  
九. 简化 bhpaC8|  
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。 iN8[^,2H|  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 9_wDh0b~p  
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: 'nPI zK<v  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 zV}:~;w  
  +-*/&|^等 ~E 6sY  
2. 返回引用。 eikZ~!@  
  =,各种复合赋值等 eW 4[2Q  
3. 返回固定类型。 Z&>Cdgt*  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) *0" ojfVn  
4. 原样返回。 s``a{ HZ  
  operator, ]0T*#U/P  
5. 返回解引用的类型。 YD[AgToo0  
  operator*(单目) %ud-3u52M8  
6. 返回地址。 =iB[sLEJ  
  operator&(单目) 9]+zZP_#  
7. 下表访问返回类型。 lwfS$7^P  
  operator[] 4*Hzys[{  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 +JYb)rn$^  
  operator<<和operator>> tRI<K  
"y~*1kBu  
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。 ^Lb\k|U ,\  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 2'=)ese  
eV!(a8  
template < typename Left > cEa8l~GC<  
struct value_return Fy\q>(v.  
  { n@tt.n!{l  
template < typename T > xGyl7$J  
  struct result_1 tW~kn9glZ  
  { +pgHCzwJE  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;  ^[SW07o~  
} ; I )yaR+l  
} O+xs3Uv  
template < typename T1, typename T2 > 'AK '(cZ  
  struct result_2 ftMlm_u  
  { Ws5N|g  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; m lc8q s  
} ; ~zfF*A  
} ; %J-:%i  
"7EK{6&jQ  
64mh.j  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 7*{l\^ism;  
o5J6Xi0+  
下面我们来剥离functor中的operator() KWDH 35  
首先operator里面的代码全是下面的形式: tJu:N'=Dy  
m7NWgXJ  
return l(t) op r(t) G9-ETj}  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) S-mpob)  
return op l(t) H.|I|XRG/  
return op l(t1, t2) BegO\0%+  
return l(t) op vTFG*\Cq  
return l(t1, t2) op F&uiI;+zJ  
return l(t)[r(t)] 8y5"X"U  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] YGPb8!  
Zgh~7Z/  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: s@&3;{F6D  
单目: return f(l(t), r(t)); C.ynOo,W  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); j5R0e}/r  
双目: return f(l(t)); p,k1*|j  
return f(l(t1, t2)); h1 (i/{}:  
下面就是f的实现,以operator/为例 1o/(fy  
OcMB)1uh\  
struct meta_divide >"1EN5W  
  { T^] ]z}k  
template < typename T1, typename T2 > >n/0od9  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) xU%]G .k  
  { (PH7nW7  
  return t1 / t2; W=EcbH9/.)  
} 5Q%)|(U'  
} ; U"|1@W#  
=D0d+b6  
这个工作可以让宏来做: ;;i419  
m$W2E.-$'#  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ zQ:nL*X'Z"  
template < typename T1, typename T2 > \ &a'mG=(K_c  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; p:b{>lM  
以后可以直接用 qF^P\cD  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) HOu$14g  
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 h #gI1(uL  
(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。。。) $-]G6r  
.9Oj+:n  
d , g~.iS~  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 %pWJ2J@  
CLZ j=J2  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > >0:3CpO*  
class unary_op : public Rettype O[$X36z  
  { n~ $S  
    Left l; N:Q.6_%^  
public : 0sSBwG  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} NUb$PT  
bA 0H  
template < typename T > ?s>_^xfD  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const QqF*SaO>  
      { zqU$V~5;rG  
      return FuncType::execute(l(t)); }\H. G  
    } SJ22  
cM9> V2:P  
    template < typename T1, typename T2 > <,p$eQ)T%  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #O~pf[[L  
      { yn+m,K/  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); gktlwiCZ  
    } X ]&`"Z]  
} ; 82r{V:NCK)  
!7~4`D c6U  
dHOH]x  
同样还可以申明一个binary_op o$->|k  
 8zRw\]?  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 27[e0 j  
class binary_op : public Rettype (&)uWjq `  
  { p cUccQ  
    Left l; 3,i`FqQa  
Right r; >cjxu9Vr1K  
public : aBQ--Sz  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} G+sB/l"  
;W+1 H !  
template < typename T > :#sBNy  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %#4;'\'5  
      { ;j;U9-oh  
      return FuncType::execute(l(t), r(t));  WSeiW  
    } 3Jd a:  
&q4~WRnzJk  
    template < typename T1, typename T2 > H/W&a2R^P  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .AX%6+o  
      { cuG;1,?b  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); S+6YD0  
    } 0V8G9Gj  
} ; Q$'\_zV  
p}GTOJT}  
JSh'iYJ .  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 *S <I!7Q  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 >~_>.R+{  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) { ~{D(k  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 V^D 1:9i  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! xPT$d,~"  
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。。。 cbou1Ei   
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 b!SIs*  
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) "/^kFsvp  
下面是修改过的unary_op s#0m  
j;Lp@~M  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > /YwwG;1  
class unary_op 26zif  
  { %^I 7=  
Left l; ,-$%>Uv   
  NJ}x qg  
public : <;b  
7~MWp4.   
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ByWad@-6i  
|`wJ {-  
template < typename T > yYk?K<ou  
  struct result_1 T8T,G4Q  
  { 6xh -m  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; JZyEyN  
} ; :/Y4I)'  
=5pwNi_S  
template < typename T1, typename T2 > Q3)[ *61e  
  struct result_2 E9 #o0Di  
  { 1U~'8=-   
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; hoPh#? G  
} ; $:D L+E-}  
0B`rTLwB  
template < typename T1, typename T2 > _#P5j#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const eBECY(QMQ  
  { CS"k0V44}  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 1*@Q~f:Uk  
} G in  
\=W t{  
template < typename T > :e_yOT}}  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const lQ.3_{"s  
  { /KJWo0zo  
  return OpClass::execute(lt(t)); Tc;BE  
} 9fSX=PVRmQ  
uTrGb:^  
} ; rPW 9lG  
%%O_:@9x,  
c$hoqi |tD  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug y3V47J2o  
好啦,现在才真正完美了。 t&bE/i_T  
现在在picker里面就可以这么添加了: .|kp`-F51  
exm*p/  
template < typename Right > R&R{I/;i*.  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const W9SEYkg  
  { C%Op[H3  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); DGAg#jh  
} UB;~Rf(.  
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。 q*>|EJR^Rw  
A56aOI=  
xaSiG  
E[_-s  
eY$Q}BcW  
十. bind 0ipYXbC  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 <_Po/a!c3  
先来分析一下一段例子 f=MR.\  
/0F <GBQ"v  
vi.q]$ohbV  
int foo( int x, int y) { return x - y;} b(g?X ( &  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 OEN'c0;5  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Zf`dd T  
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。 j~9,Ct  
我们来写个简单的。 f['pHR%l2$  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: +@oo8io  
对于函数对象类的版本: x(88Y7o.t  
7\;gd4Ua1  
template < typename Func > ?K?v64[  
struct functor_trait flfE~_  
  { QW%BKF!  
typedef typename Func::result_type result_type; Riz!HtyR  
} ; &4l >_  
对于无参数函数的版本: 9=^4p=1J  
t3$+;K(  
template < typename Ret > .We"j_ }  
struct functor_trait < Ret ( * )() > !g-19at  
  { <wt9K2,  
typedef Ret result_type; W>7o ec  
} ; ) /<\|mR  
对于单参数函数的版本: B,dKpz;kFg  
ODqWXw#  
template < typename Ret, typename V1 > u%Yr&u  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > qg@Wzs7c~  
  {  TBqJ.a  
typedef Ret result_type; s*pgR=dZZ  
} ; "Q@ZS2;A  
对于双参数函数的版本: !tD,phca~  
4mzWNr>fb  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 7_#i,|]58  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > =i)k@w_(x  
  { |2~fOyA+  
typedef Ret result_type; >;@hA*<  
} ; eqE%ofW  
等等。。。 \=/^H  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy [P_1a`b  
@oL<Ioh  
template < typename Func > vl}uHdeP9  
struct func_return pn~$u  
  { Y|iALrx  
template < typename T > PUViTb  
  struct result_1 ^Ru/7pw 5  
  { #nh;KlI 0  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; K:eP Il{JE  
} ; 8.Ty ,7Z  
 Dy@f21+  
template < typename T1, typename T2 > 3l@={Ts  
  struct result_2 q y8=4~40  
  { U= PG0  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Gv}h/zu-  
} ; COK7 i^  
} ; NN W*  
:bgi*pR{  
uNYHEs6%T$  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Q04iuhDO:  
(HkMubnqg  
template < typename Func, typename aPicker > ATU 2\Y  
class binder_1 =kvYE,,g_  
  { WVf>>E^1  
Func fn; RSY{IY  
aPicker pk; cwxO| .m  
public : G =+sW  
i=<N4Vx  
template < typename T > b&Sk./ J6  
  struct result_1 jibrSz  
  { ^8nK x<&5  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ,wlh0;,  
} ; q*<Df=+B  
t$Z#zx X  
template < typename T1, typename T2 > !f \y3p*j  
  struct result_2 E0}jEl/{  
  { .Go3'$'v  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 9)QvJ87e@7  
} ; V< @]Iv  
0%^m  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 4+`<'t]Q  
+S:(cz80V  
template < typename T > SL/ FMYdd  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const HzT"{N9  
  { !58-3F%P  
  return fn(pk(t)); w7"Z @$fs  
} KwRO?G9&  
template < typename T1, typename T2 > QP?Z+P<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .Tdl'y:..  
  { y@G5I>v  
  return fn(pk(t1, t2)); ,bCPO` 45  
} (y AQm pp  
} ; h"')D  
R gEKs"e  
oM$EQd`7  
一目了然不是么? ^6ZA2-f/<8  
最后实现bind *IGgbg[0  
n5%rsNxg  
eGblQGRS  
template < typename Func, typename aPicker > SN'LUwaMp!  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) =1%3". "n@  
  { l\*}  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 1HBch]J  
} R)#D{/#FW  
XWbe|K!e  
2个以上参数的bind可以同理实现。 /cr.}D2O  
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。 }{S W~yW  
Mx-,:a9}  
十一. phoenix Vcl"qz@Fj  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: -[x^z5Ee`  
_'dsEF  
for_each(v.begin(), v.end(), ){")RrD(  
( }yU,_:  
do_ /"Om-DK%  
[ h8O[xca/~  
  cout << _1 <<   " , " z1F[okLA  
] S~ }?6/G.  
.while_( -- _1), &S<tX]v  
cout << var( " \n " ) Vrf` :%  
) Q/=L(_1l  
); pP)0 l  
Tfgx>2  
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: ~y^#?;  
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 z_< 7T4  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 %"DEgI P  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 6lq7zi}'w  
zie])_8|h  
D C mNxN  
template < typename Cond, typename Actor > cu|#AW  
class do_while r+>E`GGQ  
  { !/['wv@  
Cond cd; W<B8PS$  
Actor act; /U6G?3b  
public : 5 8p_b  
template < typename T > zpIl'/ i  
  struct result_1 2:/'  
  { (ZjIwA9>  
  typedef int result_type; ?Gj$$IAe  
} ; 3b{8c8N^  
&H,j .~a&l  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} #* S0d1  
)AqM?FE4R  
template < typename T > OtF{=7  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const VE6T&fz`  
  { yK0Q,   
  do EUe2<G  
    { D_9&=a a'  
  act(t); pR&cdO RsP  
  } 3. Qf^p  
  while (cd(t)); ~7b '4\  
  return   0 ; s+tS4E?  
} C%"h1zWE:  
} ; o~gduNG#  
$ZXy&?4  
r[ ' T.yo  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 0d:t$2~C  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 N*lq)@smq  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 #2I[F  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 Fkz+Qz  
下面就是产生这个functor的类: R',|Jf=`  
vP3Fb;  
<=cj)  
template < typename Actor > 3>0/WbA:7E  
class do_while_actor Xe*@`&nv@  
  { H[<"DP  
Actor act; L1Fn;nR  
public : q!""pr<n  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ^Cyx "s't  
x7l)i!/$  
template < typename Cond > /!JpmI  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; g84~d(\?  
} ; M[R, m_p  
S]9:3~  
phbdV8$L  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Zx55mSfx:  
最后,是那个do_ 8S@ ~^D  
@+ Berb  
Otn,(j;u  
class do_while_invoker mh.0% 9`9  
  { T6Ue\Sp'  
public : gJ c5Y  
template < typename Actor > mv SNKS  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const KHcf P7  
  { {.H}+@0  
  return do_while_actor < Actor > (act); |vTirZP  
} .-`7Av+7  
} do_; K,|Gtaa~  
s3_i5,y  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Z=R>7~H  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Trbgg  
最后来说说怎么处理break和continue =d7lrx+z  
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。 zBB4lC{q  
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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