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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda {}v<2bS  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 4>I;^LHn  
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, D,;6$Pvg^  
G_n~1?  
}h`ddo  
bjGQ04da  
  class filler ]5i]2r1  
  { &Kc'g H  
public : iQ_^MzA  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} } {m.\O  
} ; g|V0[Hnq6  
YXjWk),  
TP&&' 4?D1  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 5iP{)  
v?(9ZY]  
@c#M^:9Dc  
\KPwh]0  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 1:d,8  
:s'hXo  
? ;)F_aHp  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 .< /.(7  
7`Bwo*Y  
tR% &.,2  
i$W=5B>SO  
二. 战前分析 14;lB.$p  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 |9cSG),z  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 XP!7@:  
y@Q? guB  
xSoXf0zq:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); `tZ`a  
  /* --------------------------------------------- */ 0ud>oh4WPR  
vector < int *> vp( 10 ); H@hHEzO  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); >^hy@m  
/* --------------------------------------------- */ ZRo-=/1  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); :*{\oqFn~$  
/* --------------------------------------------- */ +zn207 .`  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); @&M$oI$4*  
  /* --------------------------------------------- */ VyL|d^'f_  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); &24z`ZS[w6  
/* --------------------------------------------- */ s.G6?1VXlY  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); N: Zf4  
oc3}L^aD  
Ffp<|2T2_  
L=WB'*N  
看了之后,我们可以思考一些问题: P",E/beV  
1._1, _2是什么? :Y;\1J<b1  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 C2 ] x  
2._1 = 1是在做什么? l]o)KM<  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 <"XDIvpc%L  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 &k2nt  
wk"zpI7L  
@|GKNW#  
三. 动工 vAMr&[  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Y2,\WKa  
j,/t<@S>  
`F<[\@\d5  
B =`"!?we  
template < typename T > T>;Kq;(9  
class assignment .wfN.Z  
  { p-t*?p C  
T value; W^^}-9  
public : WaRYrTDv64  
assignment( const T & v) : value(v) {} 1"82JN|!  
template < typename T2 > M%NapK  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } GI:$(<  
} ; *jF VYg  
*t+E8)qL  
eL+L {Ac  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 nE)|6  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment :>t? ^r(  
]'/ZSy,  
~t~5ctJ@  
4U*uH  
  class holder H}$hk  
  { E0i_sB~T  
public : ;|Ja|@82  
template < typename T > 5E+k}S]M$  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const +i[w& P  
  { 42m}c1R  
  return assignment < T > (t); /j1p^=ARV  
} O<x53MN^  
} ; +RO=a_AS  
[,|Z<  
[n_H9$   
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: Dg LSDKO!  
> HL8hN'q'  
  static holder _1; =/Dp*  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 !I? J^0T  
PUN.nt  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); D=fB&7%@  
而不用手动写一个函数对象。 fV;&)7d&  
LEJ7.82  
E5%ae (M^  
d.7Xvx0Yww  
四. 问题分析 p ?HODwZ  
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。 ibOXh U  
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。 D^Z~>D6  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 A_t<SG5  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 O;A/(lPW+  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ]rh)AE!Y(  
"iof -b=ys  
五. 问题1:一致性 `f:5w^A  
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?| ~%Ws"1  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 uxto:6),P<  
3\,TI`^C  
struct holder Xm`K@hJ@  
  { JHf}LZu  
  // iDO~G($C  
  template < typename T > "*@iXJxv5  
T &   operator ()( const T & r) const e;=G|E  
  { b* 6c.  
  return (T & )r; NRKAEf_#w  
} uREc9z `Q'  
} ; ~P5!VNJ;r  
Ej1 [ry  
这样的话assignment也必须相应改动: Dz&4za+{  
b)u9#%Q  
template < typename Left, typename Right > d]e`t"Aj  
class assignment  <C4^Vem  
  { X/1Z9 a+W  
Left l; q\[31$i$  
Right r; w9}I*Nra  
public : Y5 4*mn  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} v] *W*;  
template < typename T2 > uF T\a=  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } $ZDh8 *ND  
} ; ,>(M5\Z/c  
H[x9 7r  
同时,holder的operator=也需要改动: ji( S ?^  
4(JxZ49  
template < typename T > .)Se-'  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const r _r$nl  
  { nX Qz  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ej<z]{`05  
} Smk]G))o{  
:;" 3k64  
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。 6x@-<{L  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 1&YP}sg)  
cf@#a@7m9  
return l(rhs) = r; qRB7I:m-Wi  
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。 vfhip"1  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Qb# S)[6s+  
VH*j3  
template < typename Tp > y&__ 2t^u  
class constant_t "_)   
  { ==(M vu`  
  const Tp t; v%aD:%wlY@  
public : 5<w0*~Z d~  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 33Mr9Doon  
template < typename T > 4 qW)R{%  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const n?,fF(  
  { bM^'q  
  return t; 72-@!Z0e  
} g6W.Gl"5\w  
} ; y+ :<  
cDTDim1F  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 GW $iK@  
下面就可以修改holder的operator=了 <{-DYRiN  
6!Isz1.re  
template < typename T > v!`M=0k  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const YgWnPp  
  { "Pys3=h  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); "Ln\ZYB]  
} C1G Wi4)  
SwP h-6  
同时也要修改assignment的operator() b'-gy0  
%n}]$ d  
template < typename T2 > Pq4sv`q)S  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } SyYa_=En  
现在代码看起来就很一致了。 U |4% ydG  
ZRxB"a'  
六. 问题2:链式操作 i&LbSxUh9  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 3 oWCQ  
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。 mU&J,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。 qbAoab53  
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。 alu`T c~  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct /|DQ_<*  
<g%xo"  
template < typename T > ;%82Z4  
struct result_1 d#z67Nl6  
  {  b'Uaj`Sn  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ng 6G<hi  
} ; TOuFFR  
=C:0 ='a  
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: R\+$^G}#6  
q{_buTARq  
template < typename T > lp]O8^][&  
struct   ref ?)PcYrV  
  { uw<Ruy  
typedef T & reference; /n_HUY  
} ; Y.C*|p#  
template < typename T > QnGJ4F  
struct   ref < T &> }M~AkJL  
  { (?3( =+t  
typedef T & reference; ?NwFpSB2  
} ; Q%>,5(_V]  
\m.{^Xd~  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 0bd.ess  
0 s 4j>  
template < typename T > ?D~uR2+Z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const PHOW,8)dZh  
  { WMC6 dD_6e  
  return l(t) = r(t); 4v?S` w:6  
} !kz\ {  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 k4l72 'P  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 `150$*K&B  
}ps6}_FE  
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 l:[=M:#p  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: N!va12  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 G dooy~cn  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 AUq?<Vg\  
最后的布局是: /;>EyWW  
                Add  6$Dbeb  
              /   \ #QB`'2)vw  
            Divide   5 Ar$LA"vu4  
            /   \ }$UFc1He\J  
          _1     3 I'j? T.  
似乎一切都解决了?不。 }l2JXf55  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 ':[y]ep(~|  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 ](ninSX1w  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: k{#:O=  
D *tBbV  
template < typename Right > 5u!cA4e"  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const doa$ ;=wg  
Right & rt) const Q7s1M&K  
  { {%$=^XO  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); =wQ=`  
} %SE g(<  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 04"hQt{[  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 GQQ!3LwP\O  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 ])JJ`Z8Bk  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 n-Xj>  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 ~+g5?y  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 5SjS~ 9  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: M1i|qjb:l  
Psv!`K  
template < class Action > xWMMHIu  
class picker : public Action kDKpuA!  
  { *SW,pHYnLb  
public : @PI\.y_w  
picker( const Action & act) : Action(act) {} (/Mc$V  
  // all the operator overloaded 6 qq7:  
} ; h Na<LZ  
wVVe L$28  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 jL8zH  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: j{PX ~/  
N 4:'X6u;  
template < typename Right > Z*)<E)  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 7-dwr?j7  
  { \z{Y(dS  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); |bk*Lgkzw  
} ,y>Na{@Y  
@K/I a!Lw  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > @.{  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ![ QQF|  
i_MI!o  
template < typename T >   struct picker_maker \x!>5Z Y  
  { LWI~m2  
typedef picker < constant_t < T >   > result; @FTi*$Ix  
} ; cNVdGY%&  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > "Wm~\)t(  
  { DHAWUS6  
typedef picker < T > result; y AWDk0bx  
} ; ST3qg6Cq2J  
 >4\xcL  
下面总的结构就有了: B'Wky>5)  
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。 w.8~A,5}Dh  
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。 T)uw2  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ]ok>PH]  
至此链式操作完美实现。  W 6~=?C  
c;^J!e  
^Toi_  
七. 问题3 ff#-USK^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。 cabN<a l  
^6+x0[13  
template < typename T1, typename T2 > #jX>FXo  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @I&"P:E0F;  
  { &Yg/ 08*  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); %gaKnT(|r  
} QP#Wfk(C  
#-;BU{3*  
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: G DV-wPX  
"" U_|JH-  
template < typename T1, typename T2 > {9Y'v  
struct result_2 `9ox?|iJ  
  { )hug<D *h  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; #*!$!c{  
} ; OL rD4 e  
9zJ`;1  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? %\l,X{X  
这个差事就留给了holder自己。 L3AwL)I   
    zqh{=&Tjx  
R*X2Z{n  
template < int Order > mw[4<vfB0a  
class holder; +a/o)C{  
template <> W(aRO  
class holder < 1 > ))`Zv=y"  
  { 9^u?v`!  
public : qN@a<row&~  
template < typename T > o!~bR  
  struct result_1 !)O$Q}'\  
  { >|?T|  
  typedef T & result; [R4x[36Zp  
} ; Wv"tAseu  
template < typename T1, typename T2 > x1wxB 1)2  
  struct result_2 2?QJh2  
  { Q$1K{14I  
  typedef T1 & result; Nd!VR+IZ  
} ; 0Mg8{  
template < typename T > F :S,{&jB  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const W[Bu&?h$  
  { 7g)3\C   
  return (T & )r; @@wx~|%  
} QCR-lxO1  
template < typename T1, typename T2 > +,Az\aT/%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const |xVCl<{F%  
  { 86#mmm)  
  return (T1 & )r1;  2JP?6N  
} KeB4Pae|V  
} ; _m],(J=,z  
)\-";?sYky  
template <> (L$~ zw5gr  
class holder < 2 > |8 bO5l:  
  { FRFAWK<  
public : au|^V^m  
template < typename T > 9Yyg}l:  
  struct result_1 Nb~dw;t  
  { zXZ'nJ5OGG  
  typedef T & result; GYC&P]  
} ; #OWs3$9  
template < typename T1, typename T2 > A[kH_{to;  
  struct result_2 1>w^ q`P  
  { = O1;vc}AA  
  typedef T2 & result; Da [C'm=  
} ; N@6OQ:,[F  
template < typename T > Z=@)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 6 ]Oxx{|}  
  { 0j(jJAE.  
  return (T & )r; B#"|5  
} WuFwt\U  
template < typename T1, typename T2 >  J4"swPf  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const hw$c@:pW;  
  { JGcD{RU|  
  return (T2 & )r2; YM`pNtQ  
}  p &>A5  
} ; 5 xDN&su  
]^9* t,{9  
\bm6/fhA:  
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> >。 tvT8UW'  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: c%@~%IGF  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: {|Ki^8h/p  
(YHvGGr  
return l(i, j) = r(i, j); bz0P49%  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Ia`JIc^e  
XcMJD(!  
  return ( int & )i; ,6;xr'[o*  
  return ( int & )j; }b+QYSt  
最后执行i = j; #we>75l{+R  
可见,参数被正确的选择了。 vo ;F;  
t-i6FS-  
+xfW`[.{  
+'/}[1q1/T  
(\t_Hs::a  
八. 中期总结 12sD|j  
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: @GQ8q]N:<  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 VtO;UN  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 dAr)%RZ  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor X@qk>/  
UIOEkQ\Wl  
Z.':&7Y  
ggI=I<7M  
c~UAr k S  
$i:||L^8p  
九. 简化 u'i%~(:$\)  
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。 LkGf|yd_  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 s!ZW'`4!z  
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: x8?x/xE  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 5 n+ e  
  +-*/&|^等 {kPe#n>xT  
2. 返回引用。 q{cp|#m#G  
  =,各种复合赋值等 3z)"U  
3. 返回固定类型。 Ah>gC!F^  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) o}MzqKfu  
4. 原样返回。 Sf&?3a+f  
  operator, jD/7/G*  
5. 返回解引用的类型。 XDkS ^9  
  operator*(单目) M6]0Y@@>  
6. 返回地址。 6 W;?8Z_1  
  operator&(单目) bugFl>  
7. 下表访问返回类型。 P$18Xno{  
  operator[] 3`k[!!   
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ?,:#8.9  
  operator<<和operator>> !ml_S)  
oWDSK^  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 /*AJr  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: nFe` <Al$N  
m0 j|58~  
template < typename Left > =1*%>K  
struct value_return hA*Z'.[  
  { gf3U#L}P  
template < typename T > V+O0k: o  
  struct result_1 G7Z vfLR{:  
  { I{42'9  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; LiZdRr  
} ; kxm:g)`=[  
1GG>.RCP  
template < typename T1, typename T2 > ^r>f2 x  
  struct result_2 x^)g'16`  
  { ^p 2.UW  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; g={]Mzh  
} ; 4r1<,{gCS  
} ; NTm<6Is`  
RQ^m6)BTo  
CYtjY~  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait | "Jx  
j?\$G.Y  
下面我们来剥离functor中的operator() gT(th9'+z  
首先operator里面的代码全是下面的形式: JG@L5f  
Rkpr8MS  
return l(t) op r(t) w dGpt_  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) \[hn]@@  
return op l(t) 9DOkQnnc  
return op l(t1, t2) UU iNR  
return l(t) op %1\v7Xw{9  
return l(t1, t2) op D[89*@v  
return l(t)[r(t)] q Vm"f,ruo  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ZD5I5  
'y4zBLY  
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: euV$2Fg  
单目: return f(l(t), r(t)); |*^8~u3J"  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ;OOj[%.  
双目: return f(l(t)); `FA) om  
return f(l(t1, t2)); +"cRhVR  
下面就是f的实现,以operator/为例 VK2@2`$  
{ p1lae  
struct meta_divide nJFk4v4:2  
  { t=n+3`g  
template < typename T1, typename T2 > ud0QZ X  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) `"a? a5]k  
  { 8P,l>HA  
  return t1 / t2; Mv.Ciyc  
} "^;#f+0  
} ; H LjvKE=W  
$!!R:Wn/R  
这个工作可以让宏来做: \U/v;Ijf  
}m6f^fs}  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ?gLR<d_  
template < typename T1, typename T2 > \ 1ZT^)/G  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Wrmgu}q  
以后可以直接用 3A-*vaySV  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ]SFWt/<  
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 pw@`}cM=  
(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。。。) ]\A1mw-T  
w#*/y?"D  
vqq6B/r@Fu  
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 Y [W6Sc  
\UQ9MX _  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ;\N79)Gk  
class unary_op : public Rettype /"=29sWB  
  { Bk,2WtVX  
    Left l; A9 U5,mOz  
public : k+FMZ, D|  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} L e*`r2  
0|g[o:;fl_  
template < typename T > WtIMvk  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }N?g|  
      { wHx}U M"  
      return FuncType::execute(l(t)); :^ n*V6.4  
    } ~?gzq~~t  
.>}BNy  
    template < typename T1, typename T2 > 0HqPyM13Q  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $=/rGpAk  
      { Qh*)pt]n  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); lbRzx4=\y  
    } {$;2 HbM(  
} ; @B?FE\  
_ w/_(k  
tl|ijR  
同样还可以申明一个binary_op w4UD/zO  
>w9sE8i  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Q|?'(J+  
class binary_op : public Rettype W!t{rI72  
  { rn;<HT  
    Left l; oz LH]*  
Right r; eNtf#Rqym  
public : FC{})|yh }  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} a0PE^U  
` M:DZNy,  
template < typename T > 42&v % ;R  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ML=eL*}l  
      { zX98c  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); `?l3Ct*  
    } ac8P\2{"  
Z"y=sDO{  
    template < typename T1, typename T2 > ?6"{!s{v  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >/=> B7  
      { GpI!J}~m  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); te,[f  
    } yK%ebq]  
} ; :J/M,3  
JSr$-C fH  
F_H82BE+3  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 yN6>VD{F  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行  Vzl^Ka'  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ,xfO;yd  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 B*3Y !!  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! !mMpb/&&S  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 bB}5U@G|  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 `5~3G2T  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) SF[FmN!^^  
下面是修改过的unary_op t#i,1aHA  
n6<V+G)T  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ~Z'w)!h  
class unary_op sN6N >{  
  { {{yZ@>o6  
Left l; D5,P)[  
  j+-P :xvP  
public : ,Lr<)p  
.6f%?oo  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} S* *oA 6  
/ JkC+7H4  
template < typename T > qIMA6u/  
  struct result_1 De&6 9  
  { .iD*>M:W  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; o*rQP!8,oy  
} ; x1&W^~  
6CbxuzYer  
template < typename T1, typename T2 > pmWr]G3,*  
  struct result_2 Av'GB  
  { CQh,~  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Q'O[R+YT ,  
} ; y|wlq3o  
]X Z-o>+ ,  
template < typename T1, typename T2 > 9ZXlR?GA  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7R!5,Js+  
  { ??60,m:]  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ={>Lrig:l  
} kn"(mJe$  
xg_D f,  
template < typename T > 6 GP p>X  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :>Rv!x`  
  { <Z}SKR"U%  
  return OpClass::execute(lt(t)); XxIHoX&  
} 3jB$2:#  
YuZ"s55zU{  
} ; 3psU?8(  
Z_1U9 +,  
3"n\8#X{  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ,L bBpi=TJ  
好啦,现在才真正完美了。 +l3=3  
现在在picker里面就可以这么添加了: . \   
10!wqyj&  
template < typename Right > ,<BbpIQ2o  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const *}k;L74|  
  { ^sN (  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); U8qtwA9t  
} LI2&&Mw  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ivDGZI9  
M])dJ9&e  
;{h CF  
+6wiOHB`  
,C%eBna4Iq  
十. bind EI!6MC)  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 Um#Wu]i  
先来分析一下一段例子 PxH72hBS  
Q'_z<V  
tyaA\F57  
int foo( int x, int y) { return x - y;} FFdBtB  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 b4^`DHRu6  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ;q N+^;,2  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 E|'h]NY  
我们来写个简单的。 M@0;B30L  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: )jrV#/m9  
对于函数对象类的版本: /|6;Z}2  
OO[F E3F  
template < typename Func > 8JmFi  
struct functor_trait rV08ad  
  { }!IL]0 q  
typedef typename Func::result_type result_type; ]Oq[gBL"A  
} ; .9Y)AtJTS  
对于无参数函数的版本: y ]?V~%  
Na X   
template < typename Ret > ?QE,;QtpK  
struct functor_trait < Ret ( * )() > |2{wG 4  
  { >4t+:Ut:  
typedef Ret result_type; UTXSeNP  
} ; g8PTGz  
对于单参数函数的版本: B&D}F=U  
6k#Jpmmr  
template < typename Ret, typename V1 > !%$`Eq)M^7  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > qucq,Yw  
  { x c{hC4^V  
typedef Ret result_type; x?&$ci  
} ; ,}K<*t[I  
对于双参数函数的版本: g<~Cpd  
bV,}Pp+/"!  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 9k{PBAP  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 9K1oZ?)_z  
  { %2v4<icvq  
typedef Ret result_type; ,\NFt`]j  
} ; y*X_T,K 8  
等等。。。 VkZ7#  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy nqLA}u4IM  
}iuWAFZbGS  
template < typename Func > j_Yp>=+[  
struct func_return I_RsYw  
  { qgfi\/$6  
template < typename T > o"*AtGR+"  
  struct result_1 812$`5l  
  { t.;LnrY  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ~?(N  
} ; rS;Dmm  
7Hs%Cc"  
template < typename T1, typename T2 > EY tQw(!Q  
  struct result_2 f k&8]tK4  
  { ^pUHKXihD  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; >p"c>V& 8  
} ; U*) 8G  
} ; -,U3fts  
;3@cy|\:  
EVGt 5z  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 +llR204  
13>0OKg`#  
template < typename Func, typename aPicker > UeRj< \"Q  
class binder_1 D|{jR~J)xK  
  { HPZ}*m'  
Func fn; Ftr5k^!  
aPicker pk; ')$+G152  
public : 4q k9NK2 U  
9g mW&{6q  
template < typename T > !_Wi!Vr_  
  struct result_1 &wV]"&-  
  { K57&yVX  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; h D/*h*}T>  
} ; nR-YrR*k  
-X"p:=;j  
template < typename T1, typename T2 > }R{ts  
  struct result_2 \pVXimam  
  { r4SXE\ G  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; #~ )IJ  
} ; V{!J-nO  
*+#8mA(  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ,=[?yJy  
`9BROZnq  
template < typename T > N'GeHByIT  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Hhcpp7cr'  
  { rp ;b" q  
  return fn(pk(t)); }F#okU  
} ,Pdf,2  
template < typename T1, typename T2 > uo@n(>}EL  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const VT\F]Oa#  
  { o%IA}e7PAa  
  return fn(pk(t1, t2)); {y_98N  
}  @fl-3q  
} ; ~ Q.7VDz  
xwq+j "  
=ACVE;L?  
一目了然不是么? 24z< gO  
最后实现bind & tg&5_  
FG.em  
 PoxK{Y  
template < typename Func, typename aPicker > ^rifRY-,yO  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) xe^Gs]fm  
  { e4>_v('  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); .K1FKC$C  
} 8@MV%MVy$  
vH :LQ!2  
2个以上参数的bind可以同理实现。 zem8G2#c  
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。 "eB$k40-  
uM_wjP  
十一. phoenix @`q:IIgW  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: h4 T5+~rw  
lPw%ErG  
for_each(v.begin(), v.end(), u>2 l7PA|  
( ;V*l.gr'2  
do_ a,k>Q`  
[ i3 @)W4{  
  cout << _1 <<   " , " ~a ]+#D  
] x|pg"v&[  
.while_( -- _1), _({hc+9p  
cout << var( " \n " ) Vf] "L .G  
) A#EDk U,  
); t/VD31  
onz?_SAW  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: sn obT Q  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor `4=^cyt+  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 0jy2H2  
那么我们就照着这个思路来实现吧: >0ow7Uw;  
;$.J3!  
Egg=yF>T  
template < typename Cond, typename Actor > m qMHL2~  
class do_while A%KDiIA  
  { CDQW !XHc  
Cond cd; =8AO:  
Actor act; K,+LG7ec  
public : ~A'!2  
template < typename T > pNepC<rY  
  struct result_1 xhV O3LW'  
  { jB%lB1Q|  
  typedef int result_type; n<O}hM ZT  
} ; M2OIBH4!  
_>(^tCo  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} =;Rtdy/Yn%  
QbkLdM,S*  
template < typename T > {.C!i{|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const JTSlWq4  
  { RP[{4 Q8  
  do 1OCeN%4]Qk  
    { o<BOYrS  
  act(t); ?!A7rb/tj  
  } Ve}(s?hU5  
  while (cd(t)); {< )1q ;  
  return   0 ; 0D\#Pq v  
} }X)&zenz  
} ; ,':fu  
 P5a4ze  
Mo?~_|}  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). V58wU:li  
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。 JTO~9>$ B  
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。 >s>1[W@*  
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。 ?Y-%'J(  
下面就是产生这个functor的类: ($au:'kU  
$HHs^tW  
-JMdE_h  
template < typename Actor > 5na~@-9p  
class do_while_actor 4>F'oqFF  
  { .7e2YI,S  
Actor act; ~ $Tkn_w#  
public : PF)jdcX  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} F U_jGwD  
S%bCyK%p  
template < typename Cond > Tl(^  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; F, W~,y  
} ; "-e \p lKj  
G18F&c~  
sqEI4~514  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 $?Yry. 2  
最后,是那个do_ /oR0+sH]  
Dv|#u|iw  
bLlKe50  
class do_while_invoker fd +hA  
  { UK595n;P  
public : _ "?.!  
template < typename Actor > %<k2#6K  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Gw>^[dmt!  
  { FQu8 vwV6>  
  return do_while_actor < Actor > (act); )Xk0VDNp$/  
} 7C,&*Ax,9  
} do_; O@u?h9?cf>  
]op}y0  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ?5C!<3gM)  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 LPZF)@|`  
最后来说说怎么处理break和continue V=R 3)GC  
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。 x2OaPlG,&V  
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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