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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda !\0F.*   
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 OB6J.dF[%  
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, d9Z&qdxTKq  
_(6`{PWY  
90s;/y(  
T|@#w%c''  
  class filler %5h^`lp  
  { -2\ZzK0tM  
public : 5r4gmy>  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} l RDxIuTK  
} ; YZGS-+  
2L2 VVO  
$(gGoL<  
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: fpvvV(  
Ad;S=h8:  
s=N#CE  
S<nP80C  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); :p<kQ4   
X0WNpt&h  
PW%1xHLfk  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 b,sGq  
WRD A `  
2@ 9pr  
>?5xDbRj  
二. 战前分析 fw' r.  
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。 jJ a V  
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 lwOf)jK:J  
s>|Z7[*  
9 g Bjxqm  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 3;a R\:p@w  
  /* --------------------------------------------- */ Xsd $*F@<  
vector < int *> vp( 10 ); \+k, :8s/  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ^/>Wr'w   
/* --------------------------------------------- */ l"J*)P  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); lq>pH5x  
/* --------------------------------------------- */ YwL`>?  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); pe()f/Jx(  
  /* --------------------------------------------- */ TMJ9~"IO  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); )N(9pnyZH  
/* --------------------------------------------- */ (kIz  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); pI7Ssvi^  
y"^yYO  
Di*]ab  
( 0i'Nb"  
看了之后,我们可以思考一些问题: n%/i:Whs  
1._1, _2是什么? w[(n>  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 {-@~Q.&}v  
2._1 = 1是在做什么? 5Yi Z-CQ>  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 [pii  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 3Y z]8`C  
.^i<xY  
:l+_ja&o  
三. 动工 z%V*K  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: DVI7]+=nV  
ITyzs4"VV  
L[9OVD  
v&fGCD\R  
template < typename T > H]s4% 9T  
class assignment <uZPqi||  
  { !@u&{"{`  
T value; a3q\<"|  
public : (ZV;$N-t  
assignment( const T & v) : value(v) {} HZ }6Q  
template < typename T2 > %>Bko,ET  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } @(-yrU  
} ; +?;j&p  
pOMgEEhfS  
_J,xT  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 4O!E|/`wO  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment F>N+<Z  
t5paY w-b  
nfX12y_SXL  
2"@Ft()]  
  class holder .Gh%p`<  
  { lop uf/U0  
public : xf/m!b"p  
template < typename T > Fn!SGX~kx$  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ibJl;sJ  
  { %e{(twp  
  return assignment < T > (t); f =o4I2Y[  
} <Nex8fiJ9  
} ; nq' M?c#E  
R:A'&;S  
I}+;ME|<2  
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: $jG4pPG  
:#{-RU@PS  
  static holder _1; (/K5!qh  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 hK(tPl$  
x=-0zV  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); :.$"kXm^  
而不用手动写一个函数对象。 ?; [ T  
)lh8 k {  
IaLMWoh  
h4(JUio  
四. 问题分析 *69c-` o  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 XJSa]P^B1  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 R}r~p?(M  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 "jR]MZ  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 HzvlF0f  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 d&jjWlHgEN  
` W4dx&  
五. 问题1:一致性 rjUBLY1(  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| V^n0GJNo  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 JrDHRIkgm  
QU/fT_ORw  
struct holder Uk,g> LG  
  { QHzgy?  
  // z(me@P!D~  
  template < typename T > DyfsTx  
T &   operator ()( const T & r) const Mra35  
  { F;u_7OM  
  return (T & )r; O*G1 QX  
} l~J*' m2  
} ; Hx %$ X  
!>n|c$=;qk  
这样的话assignment也必须相应改动: #Fs|f3-@  
& [_ZXVva~  
template < typename Left, typename Right > YT=eVg53  
class assignment & Kmy}q  
  { aMTFW_w  
Left l; ^Kqf ~yS%  
Right r; Au.:OeJm  
public : eA=WGy@IcN  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} YEv Lhh  
template < typename T2 > #`ls)-`7  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } _KN/@(+F  
} ; {.CMD9F[  
[i7YVwG4  
同时,holder的operator=也需要改动: uWjU OJEe  
zizk7<?L .  
template < typename T > l Y'N4x7n  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const rk|@B{CA;  
  { }`o? /!X   
  return assignment < holder, T > ( * this , t); y=aV=qD  
} ;YyXT"6/p  
rh%m;i<b  
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。 3o6RbW0[  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 $`ztiVu3  
?6P.b6m}0  
return l(rhs) = r; jL>:>r  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 8W+5)m.tp  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 2) ?q 58  
3yV'XxC  
template < typename Tp > j~`\XX{>  
class constant_t gU1#`r>[)  
  { :243H  
  const Tp t; ~R]35Cp-#  
public : gfy19c 9  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Rc[0aj:  
template < typename T > zY=jXa)K~  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const OH6^GPF6  
  { 7:Zt uc]  
  return t;  ?=Db@97  
} O#eZ<hN V  
} ; \we\0@v  
?&X6:KJQ  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。  HpW 42  
下面就可以修改holder的operator=了 SVWIEH0?  
UiQEJXwnz  
template < typename T > nJZ6? V  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const H(-4:BD?  
  { UMMB0(0D  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); `bG7"o`  
} @ -:]P8  
E D"!n-Hq  
同时也要修改assignment的operator() "Fnq>iR-  
}|wv]U~  
template < typename T2 > : c.JhE3D  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Y[ zZw~yx  
现在代码看起来就很一致了。 r&3pM2Da}  
y\c"b-lQX  
六. 问题2:链式操作 ,Zf 9RM  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 o[\HOe~;  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 p9qKLJ*.C  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 1(#;&:$`i  
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。 d 8o53a]  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct -db75=  
\3XqHf3|o  
template < typename T > ^%>kO,  
struct result_1 m D58T2 Z  
  { jd-glE,Y/  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; F<&!b2)ML  
} ; LnsD  
Ao9R:|9  
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: CE%_A[a  
%O[N}_XHEh  
template < typename T > kv{}C)kt3  
struct   ref ?> D tw#}  
  { g);^NAA  
typedef T & reference; hJ;$A*Y  
} ; B 0ee?VC  
template < typename T > 'gMfN  
struct   ref < T &> ]wVk+%e  
  { ,)FdRRj  
typedef T & reference; aA'TD:&p1  
} ; B4Y(?JTx  
#*%q'gyHT  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: tY|8s]{2  
Nw_@A8-r  
template < typename T > G}d-(X  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const nY%5cJ`"  
  { p#P~Q/;  
  return l(t) = r(t); /=?x{(B>  
} q2aYEuu,  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 N)2f7j4C &  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Z.PBu|Kx  
V$`Gwr]|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 IM@tN L  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ?~e3 &ux  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 cre;P5^E  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 J3RB]O_  
最后的布局是: <O<LYN+(  
                Add (!L5-8O  
              /   \ 4u;9J*r4  
            Divide   5 */qtzt  
            /   \ 4,Ic}CvM  
          _1     3 (N-RIk73/O  
似乎一切都解决了?不。 =uHnRY  
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。 }yn0IWVa  
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。 kRJ4-n^@><  
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: '9p@vi{\  
eV^d6T$  
template < typename Right > YY((#"o;l  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const D/ybFk  
Right & rt) const hwYQGtjF  
  { H6*^Ga  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); f|7\DeY9U  
} #N(= 3Cj  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 9m2, qr|  
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。 M9\#Aq&\i  
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。 }|OaL*|u  
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。 >SF Uy\3  
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。 =ac_,]z  
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? enS}A*Io  
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: s8"8y`u  
hXIro  
template < class Action > H9XvO  
class picker : public Action ~/pzxo$  
  { Qd_6)M-  
public : Kb#4ILA  
picker( const Action & act) : Action(act) {} S^@S%Eg  
  // all the operator overloaded !^#jwRpeN  
} ; C@ZK~Y_g  
96cJ8I8  
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。 {6;9b-a]  
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: `_I@i]i^  
Qf M zF  
template < typename Right > OVzt\V*+%W  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const e~%  ;K4  
  { Pt:e!qX)  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); M-L2w"  
} LsEXM-  
H={DB  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > \J..*,'  
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。 9_s6l  
=' ZRfb&  
template < typename T >   struct picker_maker )~4II.`%^  
  { Mv 544>:  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ,j;m!V  
} ; <~ad:[  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 6oaazB^L  
  { o./.Q9e7  
typedef picker < T > result; y.5/?{GL  
} ; ptatzp]c#  
6=4wp?  
下面总的结构就有了: lt^\  
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。 Hgeg@RP Q  
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。 h^,8rd  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 +d+@u)6  
至此链式操作完美实现。 v 8T$ &-HJ  
Nk=JBIsKv  
mpAR7AG6  
七. 问题3 e0@ 6Pd  
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。 'E/*d2CDM(  
h~&gIub  
template < typename T1, typename T2 > IEKU-k7}Z  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I}e 3zf>  
  { iHwLZ[O{  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); j?y LDLj  
} *Do/+[Ae  
EXP%Mk/  
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: Vd".u'r  
sw A+f   
template < typename T1, typename T2 > E$W{8?:{  
struct result_2 Nx{$}  
  { A(?\>X 9g  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Cm$.<CV  
} ; 4&8Gr0C  
]k9)G*  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 6x"Q  
这个差事就留给了holder自己。 \V9Z #>  
    :4~g;2oag  
9lB]~,z  
template < int Order > hN['7:bQ  
class holder; F+E|r6'i  
template <> y=In?QN{6*  
class holder < 1 > pF ^#}L  
  { GN KF&M  
public : MCU_Z[N#10  
template < typename T > nz9DLAt  
  struct result_1 :2njp%  
  { jiF?fX@  
  typedef T & result; -(O-%  
} ; LL|7rS|o  
template < typename T1, typename T2 > !"e5~7  
  struct result_2 ix#epuN  
  { Wrrcx(  
  typedef T1 & result; ?<G]&EK~~]  
} ; piU /&  
template < typename T > h3T9"w[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const o)OUWGjb/K  
  { 7' S@3   
  return (T & )r; ^F:k3,_[  
} O?<&+(uMTT  
template < typename T1, typename T2 > jy]JiQ B  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const *^([ ~[  
  { )xb|3&+W  
  return (T1 & )r1; Q}S_%I}u:  
} TYI7<-Mp:[  
} ; s?ko?qN(  
7\ nf:.  
template <> |+`c3*PV  
class holder < 2 > 4%1D}9hO6  
  { z>w`ZD}XY  
public : 'ejvH;V3i  
template < typename T > OgF+O S  
  struct result_1 %Th>C2\  
  { 9b?SHzAa  
  typedef T & result; xQw7 :18wQ  
} ; f]7M'sy|  
template < typename T1, typename T2 > N{-]F|XX  
  struct result_2 F @Te@n  
  { "zIFxDR#  
  typedef T2 & result; \6;=$f/?t  
} ; h^j?01*Et  
template < typename T > S$2b>#@UJ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const E9V 5$  
  { B75k^ohfj  
  return (T & )r; M)sZSH.<O  
} 3pmWDG6L  
template < typename T1, typename T2 > KFa_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const w&xDOyW]  
  { 8p-=&cuo\@  
  return (T2 & )r2; :_Eqf8T  
} vP+@z-O  
} ; rpw.]vnn  
@-OnHE  
"TH6o: x  
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> >。 w,Ee>cV]a  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: v:+ ~9w+  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: !45.puL0  
7 bDHXn  
return l(i, j) = r(i, j); wu"&|dt  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) b=3H  
c*UvYzDZL  
  return ( int & )i; qH['09/F6  
  return ( int & )j; `Y?87f:SP  
最后执行i = j; <, 3ROo76  
可见,参数被正确的选择了。 c^`]`xiX  
%7O?JI [  
A{B/lX)  
XNgDf3T  
""Q1|  
八. 中期总结 v`1,4,;,qs  
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: |a{Q0:  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 )/t?!T.[  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 C ;(t/zh  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 42L @w  
eSW{Cb  
fu$R7  
M@W[Bz  
_w*}\~`=^  
I5h[%T  
九. 简化 [%&ZPJT%i  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 :NJ(r(QG>  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 -[L!3jU  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ;l$ \6T  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ITy/eZ"&:  
  +-*/&|^等 BPr ^D0P  
2. 返回引用。 xJ2*LM-  
  =,各种复合赋值等 Ma| qHg  
3. 返回固定类型。 I}2P>)K  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) P9T5L<5  
4. 原样返回。 .Yw'oYnS  
  operator, F]O$(7*  
5. 返回解引用的类型。 Su 5>$  
  operator*(单目) Pl-5ncb\  
6. 返回地址。  )J?{+3  
  operator&(单目) 0kDK~iT  
7. 下表访问返回类型。 -7!&@wuQ  
  operator[] #Km:}=  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 {647|j;e  
  operator<<和operator>> y$<Vha  
ttXjn  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 L,; D@Xi  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: N N|u_  
yPw'] "  
template < typename Left > KsrjdJx, '  
struct value_return ^*~;k|;&  
  { n4lutnF  
template < typename T > |j3'eW&=  
  struct result_1 0j(M* sl  
  { !`bio cA  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ,7XtH>2s  
} ; SR*wvQnOx  
?|e'Gbb_  
template < typename T1, typename T2 > (Z5##dS3  
  struct result_2 @E.k/G!~Nb  
  { ) _ I,KEe  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; #.[AK_S5&  
} ; 8.bKb<y  
} ; m?HZ;  
P,=+W(s9}  
q.2(OP>(  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait wM[~2C=vx  
bxK(9.  
下面我们来剥离functor中的operator() E+C5 h ;p&  
首先operator里面的代码全是下面的形式: i@NqC;~;  
_tr<}PnZ  
return l(t) op r(t) U}SXJH&&E  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) a(]`F(L  
return op l(t) L !4t[hhe=  
return op l(t1, t2) Q!,<@b)  
return l(t) op ob_I]~^I?|  
return l(t1, t2) op VOsqJJ3  
return l(t)[r(t)] B^D(5  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 9z?oB&5  
q %A?V _  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: )5fQ$<(Z  
单目: return f(l(t), r(t)); HyiF y7j  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); .}')f;jH5<  
双目: return f(l(t)); !se0F.K  
return f(l(t1, t2)); 4x%(9_8 {-  
下面就是f的实现,以operator/为例 [#YE^[*qK  
H&b3{yOa  
struct meta_divide )rLMIk  
  { .yENM[-bQ  
template < typename T1, typename T2 > G#Ou[*O'  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) #GaxZ  
  { LflFe@2  
  return t1 / t2; <\zCpkZ'B  
} D}3XFuZs_  
} ; y$hp@m'@C  
midsnG+jnf  
这个工作可以让宏来做: TO,rxf  
QCPID:  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ >s3gqSDR  
template < typename T1, typename T2 > \ fQ+VT|jzx  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; [~D|peM3  
以后可以直接用 :`) ~-`_  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) *=Z26  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 PN+G:Qv  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) hl&-\dc+  
g/=K.  
t0:AScZY   
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 7 1W5.!  
N?dvuB  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > {5*|C-WWtG  
class unary_op : public Rettype XS~- vF  
  { C}IbxKl  
    Left l; n3MWs);5  
public : \bCX=E-  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 8 6QE /M  
O?EB8RB  
template < typename T > 4\.V   
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const bshGS8O  
      { weMww,:^[  
      return FuncType::execute(l(t)); ?j7vZ}iRi  
    } Rd+P,PO  
+a= 0\lpOy  
    template < typename T1, typename T2 > 7:=5"ScV  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const O$`UCq  
      { x}$e}8|8YL  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); *p ? e.%nd  
    } $3=:E36K  
} ; Q Z8QQ`*S  
6)]f6p&e  
gJ2 H=#M  
同样还可以申明一个binary_op (kTXP_  
h!&sNzX  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > PU9`<3z5  
class binary_op : public Rettype <I;*[;AK  
  { U3vEdw<lV  
    Left l; YEjY8]t  
Right r; 5=?i;P  
public : AV&yoag1  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 0@1:M  
ZA#y)z8!E  
template < typename T > cd;NpN  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h$C@j~  
      { DJh&#b  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); u"$a>S_  
    } 0BkV/v1Uc  
PM$Ee #62R  
    template < typename T1, typename T2 > &ntBU]< q  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \o3"~\|6C  
      { BX;5wKfA  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 2^exL h  
    } &A!KJ.  
} ; BH0!6Oq  
F>|9 52  
{F*N=pSq  
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 ;Hm'6TR!  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 rqCa 2  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) b`cYpcs  
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。 |pZo2F!.  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! gvli%9n  
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。。。 d&:H&o)T!  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 >Pe:I  
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) P#GD?FUc  
下面是修改过的unary_op {7Cx#Ewd  
>e5zrgV  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Q882B1H  
class unary_op t\j!K2  
  { d+z[\i  
Left l; urY`^lX~  
  G2mNm'0  
public : F N"rZWM  
+?-qfp,:0  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} b5ie <s  
UPCQs",  
template < typename T > coQ[@vu  
  struct result_1 ){Z  
  { &B-[oqC?  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; /rF8@l  
} ; 9+CFRYC  
zjbE 7^ N  
template < typename T1, typename T2 > PN F4>)  
  struct result_2 AvRcS]@=  
  { Wb=Jj 9;  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; z<C[nR$N  
} ; ]H2R  
=xEk7'W6k  
template < typename T1, typename T2 > 5S/>l_od$2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f==*"?6\  
  { R$b,h  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); $"fo^?d/s  
} @vH2Vydu  
5ouQQ)vA  
template < typename T > ^/KfH &E  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  ';lfS  
  { |n P_<9[  
  return OpClass::execute(lt(t)); P!\hnm)%4  
} lC9S\s  
UC9{m252  
} ; !y vJpdsof  
p?myuNd[  
'tWAuI  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug o<4D=.g7D  
好啦,现在才真正完美了。 y/4ny,s"  
现在在picker里面就可以这么添加了: WEa>)@  
Md9l+[@  
template < typename Right > CV^0.  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const BF|*"#s  
  { { vfq  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); (L#%!bd  
} 1k>naf~O  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 gg8c7d:Q  
GJak.,0t  
.)ST[G]WK  
1)U} i ^  
F!CAitxd  
十. bind Dr 'sIH^  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 [,7-w  
先来分析一下一段例子 S[U/qO)m  
D9^7m j?e  
Z\!rH "8  
int foo( int x, int y) { return x - y;} *( *z|2  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 7Dl%UG]  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Kfjryo9  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 gB+ G'I  
我们来写个简单的。 UvD-C?u'  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: lwsbm D  
对于函数对象类的版本: b7'F|h^  
h*'d;_(,  
template < typename Func > } J;~P 9Y  
struct functor_trait iBHw[X,b  
  { F50 JJZ  
typedef typename Func::result_type result_type; eUs-5 L  
} ; ;f(n.i  
对于无参数函数的版本: =jUnM> 23  
56ZrCr  
template < typename Ret > jM\ %$_/  
struct functor_trait < Ret ( * )() > VCf|`V~G  
  { 0#`)Prop6  
typedef Ret result_type; YKq0f=Ij  
} ; L1MrrC  
对于单参数函数的版本: lM&UFEl-\  
;Vo mFp L  
template < typename Ret, typename V1 > =, TSMV  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > U?EG6t  
  { (fd[P|G_]  
typedef Ret result_type;  QT_^M1%  
} ; ?360SQ<  
对于双参数函数的版本: w -dI<s  
[|z'"Gk{  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > WgZ@N  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > \P@S"QO  
  { pE(sV{PD  
typedef Ret result_type; lbofF==(  
} ; z `@z  
等等。。。 !OQuEJR  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy EOQaY  
w 06gY  
template < typename Func > #W^_]Q=5R'  
struct func_return \d5}5J]a&n  
  { Fva]*5  
template < typename T > &[)D]UL  
  struct result_1 9F)W19i.  
  { uH] m]t  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; XC}1_VWs  
} ; :3gFHBFDj  
(k#t }B[  
template < typename T1, typename T2 > * 2%oZX F  
  struct result_2 [U']kt  
  { UhBz<>i;!  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 'v+96b/;  
} ; /=- h:0{M  
} ; 8'% +G  
'rh\CA/}D  
m>O2t-  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ZZwBOGVU  
T"B8;|  
template < typename Func, typename aPicker > g6`.qyVfz'  
class binder_1 bx]1 4}6  
  { \aB&{`iG  
Func fn; VHj*aBHB  
aPicker pk; kw;wlFU;  
public : (Otur  
v<`$bvv?  
template < typename T > Pd,!&  
  struct result_1 $4: ~* IQ  
  { R1~7F{FW  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; BMF3XcH~G  
} ; ',%5mF3j  
pdy+h{]3  
template < typename T1, typename T2 > eoJFh  
  struct result_2 G*=H;Upi  
  { 4(;20(q]  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; CCy .  
} ; wV?[3bEhM  
E8 \\X  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} vo.EM1x  
hOV_Oqe4?  
template < typename T > 1k`|[l^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *eMLbU7  
  { /T{mS7EpYc  
  return fn(pk(t)); sbpu qOL  
} ,qYf#fU#7  
template < typename T1, typename T2 > ={OCa1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const z^"?sd  
  { $/os{tzjd  
  return fn(pk(t1, t2)); &9k"9  
} i /C'0  
} ; l; */M.B  
B piEAwh  
S [ i$e  
一目了然不是么? 3!1&DII4  
最后实现bind x vHOY:  
;\1b{-' l  
5,Qy/t}K  
template < typename Func, typename aPicker > p~ mN2x]  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) >&g2 IvDS  
  { 0;'j!`l9  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ))$ CEh"X  
} *?s/Ho &'  
*-+C<2"  
2个以上参数的bind可以同理实现。 j`Tm\!q  
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。 #dL5x{gV=  
r';Hxa '  
十一. phoenix I<IC-k"Y  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: McO@p=M  
9j9Y Q2  
for_each(v.begin(), v.end(), O#A8t<f|M  
( 0,+EV,  
do_ g521Wdtnn  
[ 1fmSk$ y.9  
  cout << _1 <<   " , " .Ydr[  
] @<0h"i x  
.while_( -- _1), $HP/c Ku  
cout << var( " \n " ) 5^bh.uF  
) <d3PDO@w/  
); 4,o %e,z  
`e4o1 *  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: !>?4[|?n<  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor dVij <! Lu  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 N;e}dwh&  
那么我们就照着这个思路来实现吧: /vMQF+  
jo]m1 2ps  
)j$b9ZBk  
template < typename Cond, typename Actor > &II JKn|_  
class do_while D:+)uX}MOf  
  { >B@i E  
Cond cd; CD*f4I#d  
Actor act; f6@^ Mg  
public : +qE,<c}}  
template < typename T > ))8Emk^Q{  
  struct result_1 )zo#1$C-  
  { = E##},N"  
  typedef int result_type; L.R"~3  
} ; mYzsT Uq  
oUnq"]  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} -Y5YCY!`  
d<e+__ 2  
template < typename T > $K5ni{M;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7[(Lrx.pM  
  { * [iity  
  do `two|gX0K  
    { <>ZBW9  
  act(t); o6`Y7,]  
  } 3RBpbTNWp  
  while (cd(t)); N[- %0  
  return   0 ; $w 5#2Za  
} 0[_O+u  
} ; 9/@FADh  
m9\@kA  
z36brv<_'p  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). PmuEL@'^ 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` @W%  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 7-g]A2N  
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。 $%N;d>[U,  
下面就是产生这个functor的类: 3sd{AkD^  
P2A]qX  
JNU"5sB  
template < typename Actor > ?GaI6?lbn  
class do_while_actor }[XB]Xf  
  { n23%[#,r  
Actor act; &"@HWF  
public : 3:l:~Vn  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 5?#OR!N  
xMO[3 D&D  
template < typename Cond > g] 7{ 5  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; /y+;g{  
} ; __oY:d(~  
9b"}CEw  
"t3uW6&  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 tal>b]B;  
最后,是那个do_ $9LGdKZ_D  
p 02nd.R6  
f }evw K[S  
class do_while_invoker F:[Nw#gj/  
  { %RfY`n  
public : o>/uW8  
template < typename Actor > s= -WB0E  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const i} NkHEK  
  { E< io^  
  return do_while_actor < Actor > (act); *o:B oP=S  
} Qd&d\w/  
} do_; yhw:xg_;Kz  
\UkNE5  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? k'WS"<-  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 6Y92&  
最后来说说怎么处理break和continue |ec(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。 qY*%p  
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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