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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda DtJTnvG~B  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 v1"g!%U6  
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, (9YYv+GGd*  
Gkodk[VuLs  
gSv[4,hXd  
FG;<`4mY  
  class filler %+7T9>+  
  { kP}hUrDX5  
public : 7k`*u) Q  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} -|k&L}\OB0  
} ; J^g,jBk  
lEyG9Xvi  
y[^k*,= 9  
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: Dc&9emKI  
_86*.3fQG  
-e`oW.+  
V'Z&>6Z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 2Pem%HE~P  
I", &%0ycm  
z*dQIC  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 k binf  
rt3f7 s*  
ax72ehL}  
t4jd KYA  
二. 战前分析 #4P3xa  
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。 x:A-p..e  
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 !Ig|m+  
Z92iil;t  
HvqF@/xh  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); R%Ui6dCLo  
  /* --------------------------------------------- */ 9k=U0]!ch  
vector < int *> vp( 10 ); B0b[p*g Il  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 68koQgI[^  
/* --------------------------------------------- */ "'z,[v 50&  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); (b/A|hl  
/* --------------------------------------------- */ 3wN?|N  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); nOAJ9  
  /* --------------------------------------------- */ 2qs>Bshf  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); @pF fpHq?>  
/* --------------------------------------------- */ `2x H7a-  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); yqC Q24  
 k#axt Sc  
JQKC ;p  
P+)qE6\  
看了之后,我们可以思考一些问题: KA5~">l  
1._1, _2是什么? r/NSD$-n  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 "3{#d9Gs  
2._1 = 1是在做什么? c;:">NR  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 &a%WM   
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 {fGd:2dh  
n S_Ta  
==QWwPpA  
三. 动工 s<[A0=LH  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ]pW86L%  
 \#4m@  
B.89_!/:p  
f4]N0  
template < typename T > QGs1zfh*  
class assignment 0 HGlf  
  { T n"e   
T value; 2v0!` &?M{  
public : yJ!OsD  
assignment( const T & v) : value(v) {} XD PL;(?  
template < typename T2 > j|:dYt`WM  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } K(<$.  
} ; ,i?)  
D`6iDi t  
9ky7r;?  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ^_v[QV  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 10p8|9rE}B  
6X/wd k  
"jMqt9ysN  
8wr8:( Y$  
  class holder "`pNH'   
  { Vy__b=ti?  
public : m#tpbFAsc  
template < typename T > pmD4j8F_  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const n-DaX kK  
  { (a[.vw^g  
  return assignment < T > (t); 6?N4l ]l  
} 3y99O $EAc  
} ; "!O1j r;  
)zU:  
L>dkrr)e  
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: e}c&LDgU  
H@GE)I>^@  
  static holder _1; 5F2_xH$5  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 %SAw;ZtQ:  
@5xu>gKn  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); GF8 -_X  
而不用手动写一个函数对象。 yGxv?%%2  
'BY-OA#xJ  
mzWP8Hlw  
u:@U $:sZ  
四. 问题分析 XVt/qb%)r  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 8'A72*dhX  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 LXj5R99S  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ciudRK63M  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 %%%S"$t  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 .[?BlIlm  
Q $~n/  
五. 问题1:一致性 kbYeV_OwM  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| !SO8O  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 _%~$'Hy  
F30 ]  
struct holder 7{e=="#*  
  { [ %}u=}@  
  // j?6X1cMq  
  template < typename T > glE^t6)  
T &   operator ()( const T & r) const WkP +r9rT  
  { N2ied^* 0  
  return (T & )r; `pL^}_>|GM  
} d;7 uFh|o  
} ; c0_E_~  
n((vY.NDV  
这样的话assignment也必须相应改动: \L # INP4~  
t{dSX?<nt  
template < typename Left, typename Right > 2 rN ,D(  
class assignment -oyO+1V  
  { !2tW$BP^  
Left l; 9MY7a=5E~  
Right r; kM/Te{<  
public : lFSe?X^  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 4)6xU4eBaL  
template < typename T2 > p\p\q(S">  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } MZ> 6o5K|  
} ; ORN6vX(1  
4|?{VQ  
同时,holder的operator=也需要改动: I$t3qd{H&  
CZ<~3bEF  
template < typename T > o|BP$P8V  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const nH|,T%  
  { E.`U`L  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); .7NNT18  
} 5kypMHJm  
pd[ncL  
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。 ;`YkMS`=W  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 P>ceeoYQuA  
}x0- V8  
return l(rhs) = r; = &wmWy  
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。 }@1q@xU  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: #oeG!<Mn  
/cr}N%HZB  
template < typename Tp > 51C2u)HE  
class constant_t J5p"7bc  
  { "\W-f  
  const Tp t; p(;U@3G  
public : =gfI!w  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} S{4z?Ri, '  
template < typename T > GZS1zTwBL  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const (&|_quP7O  
  { Pg9hW  
  return t; A[IL H_w  
} )#|<w9uec  
} ; 8.' #?]a  
CQ`=V2:"ON  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 2sNK  
下面就可以修改holder的operator=了 =S'%`]f?  
<IW#ME  
template < typename T > IK,|5]*Ar  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const }bN%u3mHws  
  { E$9 Ys  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ^ -FX  
} iGB_{F~t4}  
g%F"l2M  
同时也要修改assignment的operator() x `V;Y]7'  
0]HYP;E"U  
template < typename T2 > ;n|^1S<[  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } drs B/  
现在代码看起来就很一致了。 r>bJ%M}  
(E]!Z vE  
六. 问题2:链式操作 ]Qm]I1P  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 "UwH\T4I  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ^5r9 5  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 qRbf2;  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 5>AX*]c  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct r! Ay :r  
64:fs?H  
template < typename T > tGB@$UmfU  
struct result_1 qY 4#V k  
  { QRLt9L  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; /c):}PJ^#7  
} ; |lv|!]qAma  
)}9rwZ  
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: ioPUUUb)  
r,_?F7  
template < typename T > qC'{;ko  
struct   ref l7De6A"  
  { d\|!Hg,  
typedef T & reference; IHRGw  
} ; If%/3UJ@  
template < typename T > 3]?#he  
struct   ref < T &> Ytgj|@jsp  
  { B:7mpSnEQ  
typedef T & reference; Xy%p"b<  
} ; vX]Gf4,  
r1fGJv1!o  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: }`+B=h-dW  
h,"4SSL  
template < typename T > 41SGWAd#:  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const IUtx!.]4  
  { |*`Z*6n  
  return l(t) = r(t); "O(9m.CZ  
} 4V~?.  
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。 *}8t{ F@k  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 @Vu(XG  
%Z*sU/^  
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 ur$l Z0  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: )XWP\ h  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 rSrIEP,c'  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 p0pWzwTG3  
最后的布局是: qpXWi &g  
                Add U)3DQ6T99  
              /   \ RVeEkv[qp  
            Divide   5 ;D$)P7k6  
            /   \ +E1h#cc)  
          _1     3 <\;#jF%V  
似乎一切都解决了?不。 8n>9;D5n  
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。 !fj(tPq  
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。 B,{K*-7)MX  
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: GQ |Mr{.;  
XU"~h64]  
template < typename Right > 9*a=iL*Nw  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const :^(>YAyHj^  
Right & rt) const /d%=E  
  { 4^URX >nx8  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); +!|9hF'  
} x*/S*!vx\  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 7.`fJf?  
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。 ^`G}gWBx}w  
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。 tPF.r  
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。 w4gg@aO  
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。 !50[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? ghRVso(  
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: KRA/MQ^7~U  
ow]053:i  
template < class Action > hvaSH69*m  
class picker : public Action !@v7Zu43,  
  { Q 7?#=N?  
public : JeE ;V![  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Ywwu0.H<  
  // all the operator overloaded VTH> o>g  
} ; q*9!,!e  
T~='5iy|  
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。 yYfs y?3  
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: p}~qf  
HZ:6zH   
template < typename Right > 1 9CK+;b  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ;&)-;l7M  
  { ZEx}$<)_  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); J7g8D{4  
} w Y_)y  
S@/IQR  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > $A-J,_:T<  
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。 gp\<p-}  
b"{'T]"*j  
template < typename T >   struct picker_maker ;N?]eM}yf  
  { +csi[c)3E  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Ug<#en  
} ; h[@tZ( jrY  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > q1KZ5G)6GJ  
  { |Ur"& Z{  
typedef picker < T > result; m+T;O/lG0{  
} ; 7](KV"%V  
mUik A9u5=  
下面总的结构就有了: ,]d /Q<  
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。 ?BZPwGMs  
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。 Y<%@s}zc  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 /x p|  
至此链式操作完美实现。 *(T:,PY  
$arK(  
2HsLc*9{4  
七. 问题3 wG-HF'0L  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 z)r =+ -  
>E{";C)  
template < typename T1, typename T2 > >]vlkA(  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4p,EBn9(  
  { f@|A[>"V  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Lo N< oj5  
} =V-|#j  
x#xFh0CA  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ?Yth0O6?sb  
U"^kH|  
template < typename T1, typename T2 > gL *>[@RO  
struct result_2 Ni-xx9)=  
  { '9 [vDG~  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; +b3RkkC  
} ; sg3OL/"  
|8l<$J  
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? 'R'*kxf  
这个差事就留给了holder自己。 1;Cyz)  
    3 09hn  
"AsKlKz{B  
template < int Order > YSic-6z0Ms  
class holder; f=r<nb'H  
template <> xRzFlay8  
class holder < 1 > Q/(K$6]j  
  { IID-k  
public : <oT^A|JFj  
template < typename T > /-_h1.!   
  struct result_1 :*Z4yx  
  { V)~.~2$  
  typedef T & result; V k  K  
} ; O7-mT8o  
template < typename T1, typename T2 > >_-s8t=|  
  struct result_2 =JK@z  
  { t4zkt!`B  
  typedef T1 & result; Cz\e w B  
} ; * K D I}B>  
template < typename T > YQ9'0F[l  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const M3c$=>  
  { mD$A4Y-'p  
  return (T & )r; N~goI#4  
} `>f6) C-  
template < typename T1, typename T2 > "55skmD.P  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const .f%fHj  
  { bLij7K 2H  
  return (T1 & )r1; ~J wb`g.  
} v &Yi  
} ; eTI%^d|  
\E72L5nJW  
template <>  *'.|9W  
class holder < 2 > MDhRR*CBh  
  { u~7hWiY<2  
public : (C-{B[Y  
template < typename T > LtWP0@JA  
  struct result_1 o{* e'4  
  { J>wt (] y  
  typedef T & result; W=^#v  
} ; `w#Oih!6A|  
template < typename T1, typename T2 > D/Z6C&/I  
  struct result_2 VRWAm>u  
  { bv]`!g: C  
  typedef T2 & result; jVv0ST*z  
} ; ]qethaNy  
template < typename T > Cc+t}"^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const D.B.7-_8  
  { .zA^)qgL  
  return (T & )r; V)Z}En["1  
} Su 586;\  
template < typename T1, typename T2 > #C~+JL  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const .0S~872  
  { $UMFNjL  
  return (T2 & )r2; \\r)Ue]  
} ?i7%x,g(Z  
} ; tX9{hC^  
Y}t \4 di  
CJ/X}hi,  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 C]O(T2l{l  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Tzt8h\Q^z  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Q8:Has  
M>wYD\oeg  
return l(i, j) = r(i, j); zvYq@Mhr  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) b*;Si7-  
0t^M3+nc  
  return ( int & )i; s1M Erd  
  return ( int & )j; Ed0QQyC@9  
最后执行i = j; oI0M%/aM  
可见,参数被正确的选择了。 ?Nup1 !D  
e}D3d=6`  
*?5*m+  
#X%~B'  
~+Rc }K  
八. 中期总结 N+m)/x =:  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: @)UZ@ ~R  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 8qk?E6  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Nh8Q b/::  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor :=}US}H$  
8|):`u  
$yn];0$J  
X^T:8npxt  
1{r3#MVL  
*i\Qo  
九. 简化 h hG4-HD  
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。 8e*,jH3  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 w zYzug  
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: Keuf9u  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 bt"W(m&f  
  +-*/&|^等 D2<fw#  
2. 返回引用。 8J=? 5  
  =,各种复合赋值等 ;'?l$ ._  
3. 返回固定类型。 ;Yx)tWQI  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ?p9VO.^5  
4. 原样返回。 1QqYQafA  
  operator, ;E@G`=0St  
5. 返回解引用的类型。 )_1zRT|9  
  operator*(单目) JQ}$Aqk  
6. 返回地址。 MA;1 ;uI,  
  operator&(单目) >G);j@Q  
7. 下表访问返回类型。 aJYgzr,  
  operator[] I*LknU@  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 TS/.`.gT  
  operator<<和operator>> Fp@TCPe#  
Z&0'a  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ki[UV zd  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: GMMp|WV|  
=.y~fA!  
template < typename Left > 6;C3RU]  
struct value_return ;epV<{e$q4  
  { ${+ @gJ+S  
template < typename T > Ge,;8N88  
  struct result_1 -cZDG t  
  { 5Ycco,x  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ~ (x;5{  
} ; $tz;<M7B  
k:JrHBKv\  
template < typename T1, typename T2 > ~GTz:nC*  
  struct result_2 f:ZAG4B  
  { [P Q?#:r  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; -`<kCW"  
} ; '6Ay&A3N]  
} ; G:<`moKgL  
n3}!p'-CC  
%FXfqF9  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait m<{< s T  
8aO~/i:(.  
下面我们来剥离functor中的operator() CLeG<Hi ~  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 7:9.&W/KE  
H,+I2tEs  
return l(t) op r(t) j{Hao\F8  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) '&.#  
return op l(t) AgV G`q  
return op l(t1, t2) 4!+pc-}-  
return l(t) op ^&bRX4pYo  
return l(t1, t2) op , #U .j  
return l(t)[r(t)] 'a$Gv&fu  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] j6>.n49_  
]Tkc-ez  
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: 2kdC]|H2?  
单目: return f(l(t), r(t)); M&N B/  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); )t$,e2FY  
双目: return f(l(t)); hF@Gn/  
return f(l(t1, t2));  Np'2}6P  
下面就是f的实现,以operator/为例 _@ *+~9%8p  
8wVY0oRnU  
struct meta_divide >Y_*%QGH_  
  { VYt!U  
template < typename T1, typename T2 > COTp  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) yHHt(GM|o  
  { K?s+3  
  return t1 / t2; #ggf' QIHp  
} /%0<p,T  
} ; w" SoeU  
S}$r>[t  
这个工作可以让宏来做: _Qh z3'I1  
Kw8u`$Ad7  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ \e!vj.PU  
template < typename T1, typename T2 > \ S+'rG+NJ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; "I=\[l8t  
以后可以直接用 /e]'u&a  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) {e+-vl  
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 %z#f.Ql  
(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。。。) 4'-|UPhx  
fv`O4  
P( XaTU&-  
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 GN!qyT  
_~q?_'kx  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ow0!%|fO  
class unary_op : public Rettype 6B@CurgB  
  { FXzFHU/dP  
    Left l; +hE(Ra#  
public : abJ" [  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} qf=1?=l291  
^| /](  
template < typename T > dn }`i  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const x_c7R;C  
      { rAs,X  
      return FuncType::execute(l(t)); LJOr!rWi  
    } 8F:e|\SB#  
' Hi : 2Wh  
    template < typename T1, typename T2 > /[6j)HIS  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -S$1Yn  
      { yv\#8I:qh  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); m=:4`_0Q  
    } :^Fh!br==  
} ; D K=cVpN%s  
@BrMl%gV  
*;m5'}jsy  
同样还可以申明一个binary_op /Nr*`l  
4<cz--g  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > "Ae@lINn[y  
class binary_op : public Rettype K =wBpLB  
  { \MK*by  
    Left l; CBDG./  
Right r; m8 SA6Y\  
public : zCOgBT~p   
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} NTS# sgP  
f]G>(V=i  
template < typename T > z81esXl  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?[& 2o|  
      { Fe.t/amS/  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); _=q! BW  
    } rz"txN  
kl"+YF5/  
    template < typename T1, typename T2 > h.!}3\Y  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const hzI|A~MFB  
      { "wlt> SU  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));  )@ ~J  
    } M[z)6 .  
} ; CH fVQ|!\  
?-tVSRKQ  
(ewe"N+  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 w~#nYM=fP!  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ^/5XZ} *  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 8/t$d#xHI  
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。 LGc&o]k  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! TRZRYm"  
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。。。 Dw7vv]+ S  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 *xE,sj+(  
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) i5>+}$1  
下面是修改过的unary_op 6YuY|JD  
hLDA]s  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > [xh*"wT#g  
class unary_op ,-+"^>  
  { MG /,==  
Left l; 7~ztwL  
  En&5)c+js4  
public : 8?*RIA.a  
bu&t'?z x!  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} p'sc0@}_O  
2Bk$ lx7  
template < typename T > M7>(hVEAW'  
  struct result_1 oo=#XZkk  
  { w#N?l!5  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; bS >0DU   
} ; jnu Y{0(&  
TO;.eN!sv  
template < typename T1, typename T2 > tLm867`c7  
  struct result_2 ,pq{& A  
  { :9l51oE7  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; DhI>p0* T  
} ; =He. fEy  
%Hi~aRz  
template < typename T1, typename T2 > G>T')A  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const __p_8P  
  { rFJ[dz  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); OySy6IN]q  
} Z\>, ),O  
`PI(%N  
template < typename T > v4*rPGv  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f?Bj _z  
  { ED![^=  
  return OpClass::execute(lt(t)); *QE<zt  
} kpfwqHT  
ul5|.C  
} ; EZr6oO@Nc  
2wh#$zGy  
@Jv# fr  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 66ohmP@04Z  
好啦,现在才真正完美了。 -wr(vE,  
现在在picker里面就可以这么添加了: oh}^?p  
NCt~9xS.  
template < typename Right > -Wjh**  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const E8[XG2ye  
  { %!W%#U0  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); k ojG- M  
} ! Cb=B  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 6Y?`=kAp  
%8D?$v"#Z  
k`@w(HhS  
\^s2W:c  
Q?]w{f(  
十. bind y< ud('D  
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。 7vNtv9  
先来分析一下一段例子 s!`H  
MCd F!{  
=LqL@5Xr  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ^Y<M~K972  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 z"qv  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 MLeX;He  
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。 Z"N(=B  
我们来写个简单的。 eaxfn]gV  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: F,.Q|.nN  
对于函数对象类的版本: 1gk0l'.z  
?&\h;11T  
template < typename Func > u#!GMZJN  
struct functor_trait khS/'b  
  { LV\ieM  
typedef typename Func::result_type result_type; 4JSZ0:O  
} ; a+'}XEhSC:  
对于无参数函数的版本: 1W0.Ufl)  
v*XkWH5  
template < typename Ret > .xo_}Vw  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 7 y>(H<^>  
  { N+hedF@ZU  
typedef Ret result_type; n5>B LtY  
} ; /khnl9~+  
对于单参数函数的版本: ]'6'<S  
+/(|?7i@  
template < typename Ret, typename V1 > i.F8  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 3Mxz_~  
  { mDlCt_h  
typedef Ret result_type; /Go>5 B>  
} ; u(8~4P0w  
对于双参数函数的版本: eL_^: -   
D|[/>x  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > B3eNFS  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > oFb\T iLu  
  { Fdr*xHx$P  
typedef Ret result_type; % kJh6J  
} ; dA|Lufy#  
等等。。。 89db5Dx  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy f>O54T .L.  
T<XfZZ)l<`  
template < typename Func > |$Qp0vOA}  
struct func_return uvR0TIF4  
  { i]LU4y %'  
template < typename T > Z 4\tY^NI  
  struct result_1 nrI"k2oA@  
  { ypgliq(  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; \)p4okpR  
} ; mn(/E/  
{qY3L8b  
template < typename T1, typename T2 > =!(S<];  
  struct result_2 .zQ4/  
  { >).@Nb;e  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Av@& hD\  
} ; 7Y%!,ff  
} ; 0BT;"B1  
! Zno[R  
F19;RaP+  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 \)uy"+ Z`  
*iPs4Es-  
template < typename Func, typename aPicker > &"sX^6t  
class binder_1 ,\BfmC_i  
  { Z@<q/2).|  
Func fn; v!nm &"  
aPicker pk; ])+Sc"g4k  
public : !1D%-=dWX  
<ur KIu  
template < typename T > 37%`P \O;s  
  struct result_1 Ngn\nkf  
  { *U( 1iv0n  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; bMSD/L  
} ; H?rSP0.  
dVasm<lZ  
template < typename T1, typename T2 > rdORNlK&  
  struct result_2 =~,$V<+c  
  { hdo+Qezu:  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; L+v8E/W  
} ; /E=h{|  
U;x99Go:  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} PpX{+^z-%  
0SAG6k~x  
template < typename T > s#'|{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]hCWe0F  
  { =g{_^^n  
  return fn(pk(t)); ,apd3X%g  
} ^4n2 -DvG  
template < typename T1, typename T2 > TKj/6Jz|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u!=]zW%  
  { -~QlHp&SY  
  return fn(pk(t1, t2)); ucIVVT(u  
} O+CF/ipX/  
} ; KUl Zk^a  
mafAC73  
>=Rd3dgDG  
一目了然不是么? X=S}WKu  
最后实现bind lW{I`r\]  
AxG?zBTFx  
xEd#~`Jmr  
template < typename Func, typename aPicker > KD[)O7hYC  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) :Su5  
  { 2c*VHIl;  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Z_eqM4{  
} LaAgoarN  
z9OMC$,V  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ":(Cpf0  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 xc3Ov9`8%  
LN,$P  
十一. phoenix )[^:]}%r  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 8yJk81 gY  
Q@3ld6y  
for_each(v.begin(), v.end(), UC?2mdLt^  
( Z(Ls#hp  
do_ j,gM+4V^  
[ .q'FSEkMJ  
  cout << _1 <<   " , " 8&`T<ECq>  
] y7}~T!UyfF  
.while_( -- _1), l1`c?Y  
cout << var( " \n " ) N?`GZ+5  
) D%5 {A=  
); !Cv<>_N).  
Bt`r6v;\  
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: :">~(Rd ZH  
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 6P/9Vh j'  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 $D2Ain1  
那么我们就照着这个思路来实现吧: O7L6Htya  
:u|UVp5  
,M9hb<:m  
template < typename Cond, typename Actor >  # 8-P  
class do_while l*V72!Mv  
  { ' m# Ymp  
Cond cd; z;@S_0M,Z  
Actor act; U%S NROj  
public : z<C~DH  
template < typename T > lfI7&d*  
  struct result_1 2[bR6 T89  
  { "}azC|:5  
  typedef int result_type; r0XGGLFuZl  
} ; s*A|9u f5  
l<+,(E=  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} X#\P.$  
XQ?)  
template < typename T > 7C 6BZ$(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )F9V=PJE  
  { s t3]Yy  
  do i~M.F=I5  
    { wE=8jl*  
  act(t); ~m"M#1,ln3  
  } # xE>]U  
  while (cd(t)); =F; ^^VX  
  return   0 ; ;:K?7wfXn  
} ]`+"o[  
} ; DyV[+P  
boHm1hPKS  
^SES')x  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). !-Tmu  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 Uu<sntyv  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 P|QnZ){  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 jq]\oY8y  
下面就是产生这个functor的类: L?pvz}  
vzQmijr-  
vskM;  
template < typename Actor > ?_`P;}4#  
class do_while_actor q.Aw!]:!  
  { 8*X L19N  
Actor act; OjL"0imN6  
public : {Eb2<;1o{  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} UM;bVf?  
oI"Fpo  
template < typename Cond > LHGK!zI  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; *xX0]{49q  
} ; jYssz4)tp  
T"jDq1C/,E  
tw^.(m5d  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 G7#~=W 2M  
最后,是那个do_ s#CEhb  
.*..pf|/  
a[OLS+zf!P  
class do_while_invoker 6j.(l4}  
  { uTF EI.N  
public : 6O?Sr,  
template < typename Actor > k{$"-3ed  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const jF2GHyB  
  { [ Sa C  
  return do_while_actor < Actor > (act); w\[*_wQp  
} d3hTz@JY  
} do_; *`/@[S2,cu  
\%Ih 6  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? k.VOS 0  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 \d8=*Zpz7  
最后来说说怎么处理break和continue $XzlW=3y  
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。 iK23`@&% _  
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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