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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda kcuzB+  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 )> a B  
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!J:Y=  
j\&pej  
~d >W?A  
v& $k9)]  
  class filler `3_lI~=eH  
  { 0JjUAxNq  
public : &[[K"aM1  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} R[B?C;+(O  
} ; EnVuD 9  
pY"O9x  
(5Nv8H8|  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: +0l`5."d  
9 ; i\g=  
Cb;WZ3HR  
 ti@kKz  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ~@W*r5/  
Kg\R+i@#<  
K }$&:nao  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 0Q5^C!K  
!ZXUPH  
x.mrCJn)  
cmwPuK$  
二. 战前分析 w n|]{Ww35  
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。 1GCzyBSbb  
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 1fU,5+PH  
dtt~ Bd  
cC{"<fYF  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); &HZmQ>!R D  
  /* --------------------------------------------- */ RO(TvZ0pE  
vector < int *> vp( 10 ); D<$XyP  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 07v!Zj  
/* --------------------------------------------- */ l@Z6do  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 9LC&6Q5O&  
/* --------------------------------------------- */ i5}4(sV  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 5 `D-  
  /* --------------------------------------------- */ rVnd0K  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); "2ru7Y"  
/* --------------------------------------------- */ ne}+E  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); oXsL9,  
E0n6$5Uc?  
8 .>/6M  
l`9t}  
看了之后,我们可以思考一些问题: _i0kc,*C\  
1._1, _2是什么? _l`e#XbG  
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。 X;F8_+Np  
2._1 = 1是在做什么? I^\&y(LJF  
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。 *XOJnyC_H  
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。 R"v 3!P  
nk"NmIf  
V N{NA+I  
三. 动工 h&&6r\4/|  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 1Tp/MV/>  
$g9**b@  
k;W@LfP  
OHr Y(I6  
template < typename T > x3+oAb@o/  
class assignment I?#85l{>  
  { 9p* gU[  
T value; YIhm$A"z0"  
public : +EXJ\wy  
assignment( const T & v) : value(v) {} {V19Zv"j  
template < typename T2 > #SVNHpx  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } T=f|,sK +7  
} ; CG\tQbum  
CK+d!Eg  
@&F@I3`{  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 {=2DqkTD  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 2NGe C0=  
p/Sbt/R  
uQ$^;Pr  
:'L2J  
  class holder ? 8aaD>OR$  
  { /wShUR{  
public : ~T7B$$  
template < typename T > WUc#)EEM)  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const NH<gU_s8{9  
  { ./vZe_o)j$  
  return assignment < T > (t); AFvgbn8Qh  
} 4LcX<B U9  
} ; RprKm'b8x`  
/'2O.d0}.  
) /vhclkb  
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: Dn9w@KO  
ocbB&  
  static holder _1; DhLqhME53  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 sAn0bX  
N{SQ( %V  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ^$>XW\yCs  
而不用手动写一个函数对象。 ~[o 4a'  
j1q[2'  
}T^cEfX  
=;a!u  
四. 问题分析 'n QVj  
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。 7tM9u5FF  
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。 EJ}!F?o  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 1LJuCI=~  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 f*{ YFg?*&  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 |'ln?D:&  
n6d9 \  
五. 问题1:一致性 V"o7jsFH6n  
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?| Jf)bHjC_V  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 JCcZuwu[  
 9fnA  
struct holder #o/ H~Iv  
  { 5Z/GK2[HL  
  // hRI"y":zD  
  template < typename T > >7`<!YJkK  
T &   operator ()( const T & r) const =o}"jVE  
  { nMfFH[I4  
  return (T & )r; /v|"0  
} UUKP"  
} ; m"\:o  
.o1^Oh  
这样的话assignment也必须相应改动: B&+`)E{KB  
7'-Lp@an  
template < typename Left, typename Right > 9j ]sD/L5q  
class assignment 4to% `)]  
  { Xv <G-N4  
Left l; a {}|Bf<  
Right r; G&xo1K]  
public : hv6@Jr3  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} iqQUtE]E_  
template < typename T2 > GuZ ( &G6*  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 4H5pr  
} ; !MDNE*_  
(BxJryXm  
同时,holder的operator=也需要改动: +MbIB&fRCB  
R3)57OyV  
template < typename T > [XRCLi}  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const \l"&A  
  { %<?0apO  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); s](aNe2j  
} _zt1 9%Wg  
- K%,^6  
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。 ^_t%kmL`  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 )VCzn~uf  
IEjP<pLe  
return l(rhs) = r; s]T""-He  
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 kyzNy9R  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Mypc3  
I1X /Lj=  
template < typename Tp > M<SdPC(+  
class constant_t f\+f o  
  { Iz6y{E  
  const Tp t; {e|*01hE  
public : .6O"| Mqb  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} uPYmHA} _/  
template < typename T > gj\)CBOv  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const +_v$!@L8  
  { W"{v2xi  
  return t; lZ8CY  
} #po5_dE\*  
} ; 6C>_a*w  
}pk#!N  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 n9pN6,o+  
下面就可以修改holder的operator=了 1Gt/Tq$_b  
}R3=fbe,\  
template < typename T > +$xeoxU>;  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Q'+MFld   
  { ccCzu6  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); %N;!+ ;F_g  
} Z3k(P  
/vY_Y3k#  
同时也要修改assignment的operator() !3mA 0-!+  
p~ C.IG  
template < typename T2 > VL[R(a6c <  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Y+4o B  
现在代码看起来就很一致了。 8ul&x~2;X  
_|72r} j  
六. 问题2:链式操作 2f U$J>Y  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 OA:%lC!  
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。 {T"0DSV   
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。 h2ZkCML  
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。 KZ!3j_pKy  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct nd;fy$<J\  
d!KsNkk  
template < typename T > i>EgG5iJ  
struct result_1 7NC=*A~  
  { 1h*)@  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 9ukg}_Hx  
} ; ]M)O YY  
1 )}=bhT  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: j8|g!>Nv  
=fm]Dl9h*  
template < typename T > hYQ_45Z*?  
struct   ref *A}cL  
  { g }laG8  
typedef T & reference; kc7lc|'z  
} ; =0 @&GOq  
template < typename T > &t5{J53  
struct   ref < T &> !-m&U4Ku6o  
  { 7&KT0a*  
typedef T & reference; V{|}}b?w?  
} ; 2tROT][J%  
AtR?J"3E  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: c}3W:}lW  
t}v2$<!I  
template < typename T > b{fQ|QD{^E  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const @fu M)B1"  
  {  )>D+x5o]  
  return l(t) = r(t); Q'k\8'x  
} [4fU+D2\d  
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。 iK?b~Q  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 "<}&GcJbz  
J5h+s-'  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 &V|>dLT>A  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: e4~>G?rM_  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 "Jjs"7  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 F}"]92  
最后的布局是: LqdY Qd51  
                Add j)t+jcMUI  
              /   \ &z"krM]G  
            Divide   5 j CTAKaq  
            /   \ }F+zs*S  
          _1     3 Qu,8t 8  
似乎一切都解决了?不。 d:G]1k;z  
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。 P}.7Mehf  
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。 AxxJk"v'y  
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: .^$YfTabq  
{JV@"t-X3"  
template < typename Right > "EU{8b  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const G/%iu;7ZCb  
Right & rt) const >NB?& |  
  { %4 \OPw&  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); H:p Z-v*  
} fYE(n8W3  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 /6O??6g  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 +GsWTEz   
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 jGrN\D?h  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 RzhWD^bB  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 @"T"7c?Cv  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? i(? ,6)9  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:  FgL,k  
+n}$pM|NKU  
template < class Action > PSawMPw  
class picker : public Action y*{Zbz#{  
  { Rl|4S[  
public : gX{loG  
picker( const Action & act) : Action(act) {} TpA\9N#$  
  // all the operator overloaded fQLt=Lrp  
} ; _Lw OOZj  
vIvVq:6_3  
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。 l"n{.aL  
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: >;z<j$;F<  
iCP/P%  
template < typename Right > jlFk@:y4  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const VF&Z%O3n  
  { ]pEV}@7  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); :S$l"wrh\  
} a?yMHb{F  
yT{8d.Rh  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ^I KO2Ft  
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。 `IYuz:  
 p0.|<  
template < typename T >   struct picker_maker M4ozTp<$O  
  { ~) ?  
typedef picker < constant_t < T >   > result; fjnTe  
} ;  `[zQf  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > GRy-+#,b"  
  { =66Nw(E.  
typedef picker < T > result; ,Ma.V\T[  
} ; Y32O-I!9u  
+h2eqNr  
下面总的结构就有了: -/ ]W+[  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 "uLjIIl  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ?j^=u:<  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ( 6(x'ByT  
至此链式操作完美实现。 E1;@=#t2i  
%LXM+<N8  
HE<1v@jW  
七. 问题3 ,:+d g(\r  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 +.RKi !  
] 4+s$rG  
template < typename T1, typename T2 > PL{Q!QJK'  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 74<!&t  
  { UZ8?[  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); -st7_3  
} )m3q2W  
&;LqF#ZL  
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: .^) UO  
2!N8rHRt  
template < typename T1, typename T2 > rzp +:  
struct result_2 ,mPnQ?  
  { BF{w)=@/'  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 5q@LxDy,b  
} ; "i:T+#i({O  
`ovtHl3Q  
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? [nxE)D  
这个差事就留给了holder自己。 X &2oPo  
    i?Ss:v^  
4YZS"K'E  
template < int Order > zb6ju]2  
class holder; wPbkUVO  
template <> x*oWa,  
class holder < 1 > P7B:%HiAx  
  { Qy#)Gxp  
public : ,_!6U  
template < typename T > ~.PP30 '  
  struct result_1 GFSt<k)  
  {  TIy&&_p  
  typedef T & result; i` A  
} ; |L_wX:d`9  
template < typename T1, typename T2 > uGdp@]z&8Q  
  struct result_2 W;?(,xx  
  { :5GZ\Z8F  
  typedef T1 & result; 5>9Y|UU  
} ; JT[*3 h  
template < typename T > uhN%Aj\iu(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const fIoIW&iy  
  { ;0ME+]`"3  
  return (T & )r; s?WCnT  
} W{XkV Ke1a  
template < typename T1, typename T2 > +@X5!S6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 5)1+~B  
  { 7iu Q9q^&  
  return (T1 & )r1; w^K^I_2ge  
} Q5S,{ ZeT  
} ; &PcyKpyd  
ryO$6L  
template <> S)He$B$pp  
class holder < 2 > n$m"]inX  
  { ~Lfcg*  
public : dAJ,x =`  
template < typename T > '+<(;2Z vL  
  struct result_1 F?Ju?? O  
  { \^*< y-jL  
  typedef T & result; Y^$HrI(vq  
} ; <(@Syv)  
template < typename T1, typename T2 > h%d^Gq~  
  struct result_2  &O[s:  
  { 7#;vG>]  
  typedef T2 & result; _RMQy~&b  
} ; ~ aZedQc  
template < typename T > {TXOQ>gY  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const $#o1MX  
  { JM0I(%Z%  
  return (T & )r; %;`>`j5  
} Z.&\=qiY  
template < typename T1, typename T2 > l#3($QV,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const m$>iS@R  
  { 2k7bK6=nm  
  return (T2 & )r2; Hv#q:R8  
} lD;'tqaC  
} ; _17|U K|N  
uK*Nu^  
Z+s%;f;  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 @-.? B  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Z\X'd_1!  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: qZ2&Xw.{1  
Bt^K]F\  
return l(i, j) = r(i, j); "u}9@}*  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) -237Lx$/  
$%2_{m_K:p  
  return ( int & )i; h~HB0^|  
  return ( int & )j;  ~QG ?k  
最后执行i = j; L^9HH)Jc  
可见,参数被正确的选择了。 >AD =31lq  
#?} 6t~  
ed~R>F>  
&j u-  
,W5.:0Y;f[  
八. 中期总结 M\/XP| 7  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: TmEY W<  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ?`sy%G  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 TZ^LA L'8_  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor aP~gaSx  
ph30'"[Z}  
Qb^q+C)o]  
6DS43AQs  
(4~WWU (iT  
K6\` __mLf  
九. 简化 L0Vgo<A  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 >POO-8Q  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 f~& a-  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 5P^U_  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 _&{%Wc5W~F  
  +-*/&|^等 D\L!F6taS  
2. 返回引用。 Yt1mB[&f^  
  =,各种复合赋值等 N} />rD  
3. 返回固定类型。 8q_0,>w%  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) -R+zeu(e'  
4. 原样返回。 ;'kI/(;;C  
  operator, T@+ClZi  
5. 返回解引用的类型。 (*^DN{5  
  operator*(单目) +!>LY  
6. 返回地址。 u?Hb(xZtg=  
  operator&(单目) MB$a82bY  
7. 下表访问返回类型。 a#(U2OP  
  operator[] =TcOnQj  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 D(Ix!G/  
  operator<<和operator>> !c8L[/L  
/J%do]PDl  
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。 2YQ#-M  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: vb=CFV#  
VZxTx0: ,  
template < typename Left > ~^o=a?L`<  
struct value_return XSD%t8<LO  
  { IvU{Xm"qB  
template < typename T > N)OCSeh  
  struct result_1 UOI^c  
  { fp !:u  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; L=A\ J^%  
} ; X\2_; zwf  
@@pq 'iRn  
template < typename T1, typename T2 > ~ l )t|'6  
  struct result_2 $+VgDe5{S  
  { 7c1+t_Ew  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 8GB]95JWwp  
} ; G\rj?%  
} ; [!+D <Y  
!'c| N9  
?iz <  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait OhWC}s  
=y;@?=T  
下面我们来剥离functor中的operator() 19y 0$e_V  
首先operator里面的代码全是下面的形式: CyTFb$Z  
lSCY5[?  
return l(t) op r(t) Z] {@H  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) }brr ) )  
return op l(t) _ VKgs]Y  
return op l(t1, t2) Qilj/x68  
return l(t) op g5}7y\  
return l(t1, t2) op FN{/.?w(  
return l(t)[r(t)] H1UL.g%d=  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Z`xyb>$  
!LSs9_w  
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: Q_lu`F|  
单目: return f(l(t), r(t)); ?[SVqj2-  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ./iXyta  
双目: return f(l(t)); BR3mAF  
return f(l(t1, t2)); -uR{X G. D  
下面就是f的实现,以operator/为例 mTd<2Hy  
NG-`ag`s  
struct meta_divide YRa4W.&Yn  
  { N{pa) /  
template < typename T1, typename T2 > D0M!"c>\  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) +{vQS FW  
  { &q>h *w4O  
  return t1 / t2; d=n h  
} `QLowna  
} ; sFx$>:$  
a-Y6w5  
这个工作可以让宏来做: w|G~Il  
%F3}/2  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\  sL ~,  
template < typename T1, typename T2 > \ Q<'@V@H  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 03"#J2b  
以后可以直接用 \(9p&"Q-  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ; $6x=uZ  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 5`yPT>*#m>  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) E!YmcpCl  
^Ezcy?  
R<j<. h  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 o[{&!t  
c,AZ/t  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > a@k.$  
class unary_op : public Rettype :~r#LRgc  
  { Ph"iX'J  
    Left l; 3:O+GQ*  
public : vK'9{q|g  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ;_bq9x  
yTj p-  
template < typename T > uXP- J]>  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }wG|%Y#+r  
      { wLSjXpP8  
      return FuncType::execute(l(t)); }!knU3J  
    } aKOf;^@  
5F03y`@ u  
    template < typename T1, typename T2 > /MqP[*L  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const w*2^/zh  
      { $l43>e{E  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); v['AB4  
    } af^@ .$ |  
} ; Yoe les-  
9<~,n1b>x  
X@eg<]'m  
同样还可以申明一个binary_op *|CLO|B)  
(V^QQ !:  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > [BE:+ ID3  
class binary_op : public Rettype  3:"AFV  
  { kFnUJM$r  
    Left l; %IPyCEJD  
Right r; ~q5-9{ma  
public : 2}|vWKej{  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Ol_/uy1r[  
l]/> `62  
template < typename T > "1CGO@AXS  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const R>` ih&,)  
      { 2}>go^#O/w  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); }o{!}g9  
    } JN)"2}SE  
y8}"DfU.  
    template < typename T1, typename T2 > MsSoX9A{D  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const BMe72  
      { k\%,xf; x  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); &7lk2Q\  
    } Z!k5"\{0pE  
} ; m_~y   
9PWm@ Nlf  
u`nt\OF  
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 '|J)ds  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ,%.:g65%  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) d7\k  gh  
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。 ;q'DGzh  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! y K=S!7p\  
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。。。 |\rSa^:5  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 /;[}=JL<Q  
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) rR3m' [  
下面是修改过的unary_op EF0Pt  
`g2&{)3k  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 6{lG1\o  
class unary_op '=-s1c@^  
  { b^+Fs  
Left l; 7B VXBw  
  aKa  R  
public : 1+VY><=n  
]gjr+GV  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} *c!;^Qyp&  
aGdpec v  
template < typename T > z^ YeMe  
  struct result_1 _95- -\  
  { ;sm"\.jF  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; !XkymIX~O.  
} ; k{zs578h2  
7=; D0SS  
template < typename T1, typename T2 > t@l(xnsV  
  struct result_2 .Gjr`6R  
  { dw'<"+zO  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 6sO  
} ; @Pd) %'s  
BYkVg2D(  
template < typename T1, typename T2 > m j'"Z75  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +"TI_tK, S  
  { M9g~lKs'  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); cH+h=E=  
} .G7]&5s  
&?}kL= h  
template < typename T > 5B8V$ X  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const TW'E99wG  
  { e4[-rkn{hl  
  return OpClass::execute(lt(t)); `%KpTh  
} 0\8*S3,q  
$,xtif0  
} ; -[i40 1  
p} t{8j >  
V=G b>_d  
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 pil0,r $D  
好啦,现在才真正完美了。 r\4*\  
现在在picker里面就可以这么添加了: GhSL%y  
7yc9`j}]  
template < typename Right > *%P>x}6w3  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ^.ZSpc}<  
  { 7F>gj  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); H9oXZSm  
} #i}#jMT  
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。 /k4^&  
 '7S!6kd?  
34/]m/2NZK  
lBizC5t!o  
[=]+lei  
十. bind 7,) 67G;  
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。 L:|X/c9r[  
先来分析一下一段例子 EqNz L*E  
uzzWZ9Tv  
BLl%D  
int foo( int x, int y) { return x - y;} _QC?:mv6-  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 XhHel|!g:  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 {<''OwQF~+  
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。 &KOG[tv  
我们来写个简单的。 y^E F<<\  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 1]D/3!  
对于函数对象类的版本: j]@ x Q,y  
doxdRYKL  
template < typename Func > | o;j0  
struct functor_trait t1.zWe+C>3  
  { '$2oSd  
typedef typename Func::result_type result_type; z&;zU)Jvd  
} ; e]dPF[?7  
对于无参数函数的版本: twYB=68  
60U{ e}Mkb  
template < typename Ret > !0!P.Q8>&  
struct functor_trait < Ret ( * )() > +l[Z2mW  
  { ShEaL&'J  
typedef Ret result_type; _G-b L;  
} ; <Y}"D Yt  
对于单参数函数的版本: Ti9:'I  
Y:tW]   
template < typename Ret, typename V1 > Allt]P>  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > YYZs#_  
  { EyKkjEXx_  
typedef Ret result_type; 6ywnyh  
} ; onWYT}c{  
对于双参数函数的版本: ^5FJ}MMJf  
,Do$`yO+  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 0~@L%~  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > \ pe[V~F  
  { Tv*1q.MB  
typedef Ret result_type; 1{\,5U&  
} ; BM=V,BZy  
等等。。。 ~_f |".T  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy +7lRP)1R  
*tbpFk4/  
template < typename Func > x 1%J1?Fp  
struct func_return yPzULO4  
  { I9Edw]  
template < typename T > _4XoUE\\  
  struct result_1 `ohF?5J,  
  { -Z/6;2Q  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; c|R3,<Q]  
} ; & 8:iB {n  
[`Qp;_K?t  
template < typename T1, typename T2 > n}ZBU5_  
  struct result_2 ;*j6d3E  
  { EE{#S  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; )"i>R ~*  
} ; mhJOR'2  
} ; #Tg|aW$(*  
DS[l,x  
x]%4M\T``  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ,,wyydG  
N#-kk3!Z;  
template < typename Func, typename aPicker > $&n240(  
class binder_1 c^dl+-{Mc  
  { =A6u=  
Func fn; w|n?m  
aPicker pk; _>_y@-b  
public : 0N3tsIm>  
k DceBs s  
template < typename T > J4 '!  
  struct result_1 LfjS[  
  { WW8L~4Zy  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; -; /@;W  
} ; A Eyr_!G,  
i}$N&  
template < typename T1, typename T2 > S#0|#Z5qD  
  struct result_2 x`=5l`  
  { I%zo>s6  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 8G[Y9A(bmP  
} ; #LNB@E  
(8m\#[T+R  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} %unK8z  
1,;qXMhK`;  
template < typename T > WKYA9BaR  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }v(H E%~}  
  { \.{pZMM  
  return fn(pk(t)); ?+}E  
} GD6'R"tJ  
template < typename T1, typename T2 > <g|nmu)o$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9(FcA5Y  
  { ]a%\Q 2[c  
  return fn(pk(t1, t2)); M;Mdz[Q  
} Bc9|rlV,  
} ; xUYN\Pc-  
+G=C~X  
 h?pGw1Q  
一目了然不是么? 2sd=G'7!  
最后实现bind b09#+CH?  
|\r\i&|g1  
r^o}Y  
template < typename Func, typename aPicker > 6Nd_YX  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) UgP=k){  
  { FDGKMGZ  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); +IOKE\,Y  
} ]zM90$6  
-"JE-n  
2个以上参数的bind可以同理实现。 )V+Dqh,-g  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 "*>QxA%c4  
GF.g'wYc)Y  
十一. phoenix ;xkf ?|  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: YWBP'Mo  
BKP!+V/  
for_each(v.begin(), v.end(), px(1Ppb9  
( |#k hwH  
do_ s)7`r6w  
[ )dN,b( w9  
  cout << _1 <<   " , " 8KdcLN@  
] k^%TJ.y@  
.while_( -- _1),  ;;"c+  
cout << var( " \n " ) 5A=xFj{  
) !E>3N:  
); jQwg)E+o;  
v'Py[[R  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ^MWW,`  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor &B5 Rzz-'  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 CYic_rF$  
那么我们就照着这个思路来实现吧: \?mU$,v oI  
MvjwP?J]  
r'JK$9  
template < typename Cond, typename Actor > m5Laq'~0_  
class do_while XuAc3~HAd  
  { Yr(f iI  
Cond cd; +WEO]q?K  
Actor act; ?Kz` O>"6  
public : ah@GSu;7  
template < typename T > U>M>FZ  
  struct result_1 Z(`K6`KM  
  { Z_ *ZUN?B  
  typedef int result_type; w7ABnX  
} ; "@'9+$i6  
=VI`CBQ/Um  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} h^,YYoA$  
d5W[A#}  
template < typename T > I:2jwAl  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vH\nL>r  
  { O7_NXfh|  
  do K]azUK7  
    { }j<_JI  
  act(t); sAAIyPJts  
  } ewlc ^`  
  while (cd(t)); Q^5 t]HKn  
  return   0 ; xx2:5  
} WRyv >Y  
} ; `fE:5y  
KqIe8bi^G  
5TW<1'u  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). a +Qj[pS  
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。 HE .Dl7 {  
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。 \Hx#p`B%  
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。  k`zK  
下面就是产生这个functor的类: ON=ley  
sU3V)7"  
Yy:sZJ  
template < typename Actor > = |zyi|  
class do_while_actor 3mn-dKe((  
  { $R}iL  
Actor act; :r+ 1>F$o  
public : .c K  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} |vE#unA  
]V7hl#VO  
template < typename Cond > *>H'@gS  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ~bQ:gArk  
} ; 8k}CR)3@C  
\A"a>e  
vb2O4%7tw  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 |"&4"nwa  
最后,是那个do_ Olrw>YbW  
?fwr:aP~  
~9 nrS9)  
class do_while_invoker k5<0M'  
  { 9 CSz<[  
public : QLLV OJi  
template < typename Actor > fO|u(e  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const z>#$#:Z4  
  { ,(b~L<zN&  
  return do_while_actor < Actor > (act); Z?[J_[ZtR3  
} Xst}tz62F  
} do_; 3]82gZG G  
,=yIfbFQ  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? <1K: G/!  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ol>=tk 8}  
最后来说说怎么处理break和continue  C3Z(k}  
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。 {-Oc8XI/  
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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