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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda uH]OEz\H'  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 s1rCpzK0  
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, Wzh`or  
1x)J[fyId  
sx%[=g+<2(  
D- c4EV  
  class filler #R"*c hLV  
  { p?!/+  
public : x Ar\gu  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 8m MQ[#0:}  
} ; Ulyue  
= &]L00u.  
^c<Ve'-  
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: Wri<h:1  
b sX[UF  
53D]3  
.]u /O`c]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ZH8,K Y"  
?}0,o.  
|N2#ItBbW  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 >j/w@Fj  
f?Lw)hMrA  
KHme&yMq  
]`K2 N  
二. 战前分析 `Oa WGZ[  
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。 ~a:  
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 Oz95  
Pal=F0-Q\  
&pRREu:[4L  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); %Zi} MPx  
  /* --------------------------------------------- */ $I=~S[p  
vector < int *> vp( 10 ); N['  .BN  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); tA;}h7/Lc~  
/* --------------------------------------------- */ ;`&kZi60Hz  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); YWLj?+  
/* --------------------------------------------- */ siI;"?  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Upe%rC(  
  /* --------------------------------------------- */ u_enqC3  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ?  t|[?  
/* --------------------------------------------- */ nUO0Ce  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); T[gv0|+  
]DcFySyv  
HtFDlvdy]  
[WmM6UEVS  
看了之后,我们可以思考一些问题: iMlWM-wz>O  
1._1, _2是什么? h0$iOE  
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。 &8H'eAA  
2._1 = 1是在做什么? b=vkiO`2  
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。 t_^4`dW`  
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。 C]6O!Pb0  
"sTRS*  
oU8q o-J1H  
三. 动工 s AkdMo  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: r@V!,k#S  
rp$'L7lrX  
kmW4:EA%  
Y4-t7UlS;  
template < typename T > J5qZFD  
class assignment vaLSH xi  
  { *w&e\i|7  
T value; ;u JMG  
public : 7! Nsm  
assignment( const T & v) : value(v) {} It(_v  
template < typename T2 > #"!<W0  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } TH;hO).u  
} ; TOt dUO  
& 21%zPm  
By |4 m  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 KO [Yi  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ]gOy(\B  
COlqcq'qAu  
*@5@,=d  
7#XzrT]  
  class holder qGo.WZ$  
  { IxU/?Zm  
public : 0B2t"(&  
template < typename T > 4x34u}l  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const %J(:ADu]  
  { I9Xuok!0>=  
  return assignment < T > (t); ye&;(30Oq  
} 9*g Z-#  
} ; jA1 +x:Wq  
-n 1 v3  
P:c w|Q  
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: M3\AY30L  
79gT+~z   
  static holder _1; N8jIMb'<  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 <~)P7~$d?p  
k[xSbs'D  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); HPl<%%TI  
而不用手动写一个函数对象。 ^qs $v06  
Et$2Y-L.  
j#|ZP-=1_  
|Cv!,]9:r  
四. 问题分析 Wr 4,YQM  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 VA%J\T|G2\  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 r!v\"6:OM  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ?uu*L6  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 2/?|&[  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 IGl9 g_18  
{7[Ox<Ho  
五. 问题1:一致性 *dQSw)R  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| G|Ti4_w  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 K(4_a``05  
dysS9a,  
struct holder }BEB1Q}L  
  { 6ujW Nf  
  // =;L|gtH"  
  template < typename T > :OT&  
T &   operator ()( const T & r) const ]Wup/o  
  { F,kZU$  
  return (T & )r; CIWO7bS  
} *. t^MP  
} ; +{]j]OP  
5P bW[  
这样的话assignment也必须相应改动: kh<2BOV  
h[ ZN+M  
template < typename Left, typename Right > Wwo0%<2y  
class assignment +`4A$#$+y  
  { bA 2pbjg=  
Left l; TeQV?ZQ#}  
Right r; %b0*H_ok7  
public : ceA9) {  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} _1^'(5f$  
template < typename T2 > /v}`l  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } #yen8SskB  
} ; }H2 R3icE  
NK+o1   
同时,holder的operator=也需要改动: ]:;&1h3'7  
[ ~,AfY  
template < typename T > x-c"%Z|  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const XW9!p.*.U  
  { M5B# TAybC  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); rqq1TRg  
} G$PE}%X  
iso4]>LF  
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。 Ac6=(B  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 E`q_bn  
9mgIUjz  
return l(rhs) = r; <3iMRe  
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。 rNM;ZPF#  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: POW>~Tof1  
GILfbNcd  
template < typename Tp > 3T 9j@N77  
class constant_t !k%#R4*>  
  { d-m7 }2c  
  const Tp t; Cw%{G'O   
public : $( )>g>%  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} v=k$A  
template < typename T > -di o5a  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ;jPXs  
  { l0] EX>"E  
  return t; BVm0{*-[|  
} DlT{`  
} ; 2:R+tn(F  
*I'yH8Fcn  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 kT?J5u _o  
下面就可以修改holder的operator=了 v<;Md-<  
GfG|&VNlz  
template < typename T > 'S~5"6r  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ~ 1pr~  
  { S'14hk<  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Qd6FH2Pl  
} WHI`/FM  
=xrv~  
同时也要修改assignment的operator() E9}C  #  
zQA`/&=Y  
template < typename T2 > H"KCK6  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } OB7hlW  
现在代码看起来就很一致了。 r>\bW)e  
'|4!5)/K  
六. 问题2:链式操作 2tLJU  Z1  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 eQ"E   
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。 h~26WLf.  
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。 N7_"H>O$0U  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 /bEAK-  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct G:JR7N$  
k8Xm n6X  
template < typename T > C?Ucu]cW  
struct result_1 :LTN!jj  
  { nm+s{  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; -hV*EPQ/  
} ; ]?)TdJ`  
<Qq*p  
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: $"&JWT!#  
{)"vN(mX  
template < typename T > xpI wrJO  
struct   ref ^(<f/C)i  
  { m68*y;#  
typedef T & reference; zVD:#d% b  
} ; S$k&vc(0  
template < typename T > [2koe.?(  
struct   ref < T &> b2]Kx&!  
  { jIF |P-  
typedef T & reference; Bf:Q2slqI  
} ; B:QHwzd  
BD-AI  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Q^I\cAIB  
nd(S3rct&  
template < typename T > .KC ++\{HE  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const @H<q"-J  
  { U3kyraj  
  return l(t) = r(t); 7rPF$ \#  
} 8] ikygt"  
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。 0ksa  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ?}7p"3j'z  
<| &Npd'  
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 , dp0;nkr  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 5coZ|O&f8  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 rH>)oThA#  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 875od  
最后的布局是: V$~9]*Wn  
                Add 3~ \[7I/  
              /   \ d\Zng!Z'  
            Divide   5 vI]N^j2%  
            /   \ _~pbqa,  
          _1     3 5PW^j\G-f  
似乎一切都解决了?不。 rGkyGz8>  
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。 c)tfAD(N8x  
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。 Kg$ 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: `W-Fssu  
N<-Gk6`C/  
template < typename Right > FC*[*  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const wAd9  
Right & rt) const !by\9  ?n  
  { kW (Bkuc)  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); j7c3(*Pl  
} wPl%20t  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 pmilrZmm]  
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。 \;-|-8Q  
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。 4X$Qu6#i  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 -^57oU  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 qw8Rlws%  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? n(|^SH4$b  
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: %IRi1EmN8  
o]:9')5^  
template < class Action > 4&f3%eTi  
class picker : public Action Rh |nP&6  
  { Z<phcqEi8  
public : bTu9;(  
picker( const Action & act) : Action(act) {} C $JmzrE  
  // all the operator overloaded "nWw;-V}}  
} ; ERt{H3eCcJ  
#,.Hr#3nI  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 -gWZwW/lD  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: /=, nGk>  
"vslZ`RU  
template < typename Right > Q|L~=9  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const wT\49DT"7  
  { j+(I"h3  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); _~ &iq1  
} <9%R\_@$H  
g[t [/TV   
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > * H9 8Du  
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。 W];dD$Oqg  
m_l[MG\  
template < typename T >   struct picker_maker A4ygW:  
  { P2*<GjV`S/  
typedef picker < constant_t < T >   > result; "T"h)L<  
} ; ##o#eZq:"  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ``Un&-Ms  
  { 42{:G8  
typedef picker < T > result; ; Hd7*`$  
} ; 1r7y]FyH$  
[sb[Z:  
下面总的结构就有了: M xG W(p  
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。 #u + v_  
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。 _,d~}_$`i  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 @fV9 S"TcM  
至此链式操作完美实现。 69 o 7EA  
<rmvcim{*  
lA-h`rl /  
七. 问题3 l0hlM#  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 _7)n(1h[3b  
->{KVPHe{  
template < typename T1, typename T2 > +H2-ZXr  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3Le{\}-$.  
  { IkXx# )  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); wuqJr:q*#  
} I0 RvnMw  
:Lug7bUVD  
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: Fr$5RAyg  
_]*>*XfF(  
template < typename T1, typename T2 >  v<:R#  
struct result_2 I)W`sBL  
  {  ^Va1f'g  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; H$KTo/  
} ; i@R 1/M  
c7E11 \%&Z  
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? OaZQ7BGq  
这个差事就留给了holder自己。 )tnh4WMh}  
    ?KI,cl  
aoa)BNs  
template < int Order > d5z`BH.  
class holder; dw7$Vh0y  
template <> ~F?u)~QZ #  
class holder < 1 > !7&5` q7  
  { 0nD/;\OU  
public : <nK?LcP  
template < typename T > W1FI mlXS  
  struct result_1 e01epVR;  
  { !o[7wKrXb  
  typedef T & result; d6sye^P  
} ; {Fe[:\  
template < typename T1, typename T2 > -{vKus  
  struct result_2 +V^;.P</  
  { oD1/{dRzj  
  typedef T1 & result; 1\rz%E  
} ; _M5|Y@XN-  
template < typename T > 3K/MvNI>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ^_5r<{7/ :  
  { gH3vk $WS  
  return (T & )r; {LQ#y/H?  
} y[_Q-   
template < typename T1, typename T2 > _8)*]-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ?r+-  
  { {Z5nGG  
  return (T1 & )r1; 'W,jMju  
} 1&(V   
} ; ;x1 PS  
; XN{x  
template <> :7?FF'u  
class holder < 2 > qXtC^n@x  
  { ;K &o-y  
public : 5=?\1`e1[  
template < typename T > 7y@Pa&^8  
  struct result_1 B=A [ymm  
  { JyOo1E.  
  typedef T & result; c+nq] xOs'  
} ; 0aa&m[Mk  
template < typename T1, typename T2 > (%W&4a1di  
  struct result_2 &;sP_ h  
  { ce3YCflt  
  typedef T2 & result; gH7|=W  
} ; 5K?IDt7A]  
template < typename T > *6F[t.Or  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 58J}{Req  
  { zb<6 Ov  
  return (T & )r; q,eVjtF  
} BV upDGh3  
template < typename T1, typename T2 > !*. -`$x  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const O ,h;hQZ  
  { :| 8M`18lZ  
  return (T2 & )r2; Zt.|oYH$  
} FfPar:PHj  
} ; `o8/(`a  
'>ssqBnI  
M |`U"vO  
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> >。 `LE6jp3,  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: JU5C}%Q6  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: b4ONh%  
A_5P/ARmI  
return l(i, j) = r(i, j); 0h\smqm  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) -Z Ugx$  
.KUv( -  
  return ( int & )i; Z%/=|[9i  
  return ( int & )j; }YNR"X9*)/  
最后执行i = j; NI [ pp`  
可见,参数被正确的选择了。 D"?fn<2  
r^a7MHY1  
$LFYoovX  
ssxzC4m  
y6, /:qm  
八. 中期总结 %H&@^Tt a  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: m~d]a$KQ5-  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ~`\?"s:  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 |pp*|v1t  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor sCk?  
iJ3e1w$  
s<eb;Z2D  
91  g2A|  
8Sh54H  
YccH+[X;  
九. 简化 H'HA+q  
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。 5}]"OXQ  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 v,{yU\)  
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: Ww%=1M]e-  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 nV:LqF=  
  +-*/&|^等 4$S;(  
2. 返回引用。 /%TI??PGu  
  =,各种复合赋值等 'JfdV%M  
3. 返回固定类型。 q~ZNd3O  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 78# v  
4. 原样返回。 R$TB1w9]  
  operator, QpA/SmJ  
5. 返回解引用的类型。 HxK80mJ  
  operator*(单目) ` a/%W4  
6. 返回地址。 t@N=kV  
  operator&(单目) @u]rWVy;\[  
7. 下表访问返回类型。 Sf7\;^  
  operator[] a\E:sPM'>  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ua]o6GlO  
  operator<<和operator>> _EMwm&!  
$?<Z!*x  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 D\s WZ  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: V(6Z3g  
/1Q(b  
template < typename Left > \6<=$vD  
struct value_return M .JoHH  
  { ,5, !es@`b  
template < typename T > E}p&2P+MR  
  struct result_1 ;1.,Sn+zO  
  { _Khc3Jo  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Z9 9>5\k  
} ; 4?7W+/~<&  
ytoo~n  
template < typename T1, typename T2 > ps%q9}J  
  struct result_2 `t9?=h!  
  { dEA6   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; $yYO_ZBiy  
} ; db6b-Y{   
} ; lfz2~Si5A  
fb8g7H|  
uv(Sdiir8  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait -Sx\Xi"<o=  
7~aM=8r  
下面我们来剥离functor中的operator() I@%t.%O Jp  
首先operator里面的代码全是下面的形式: L>%o[tS  
Uo>] sNP~  
return l(t) op r(t) Hp|_6hO 2  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) #+5pgD2C  
return op l(t) pDcjwlA%  
return op l(t1, t2) 7MHKeLq  
return l(t) op ( ?{MEwHG  
return l(t1, t2) op s,n0jix@  
return l(t)[r(t)] ^!z [t\$  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] <$~mE9a6  
.wu xoq  
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: YmgLzGk`  
单目: return f(l(t), r(t)); ?5 cI'  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); mvZw  
双目: return f(l(t)); &n?^$LTPY  
return f(l(t1, t2)); 9 ;Ox;;w  
下面就是f的实现,以operator/为例 :Q_<Z@2Y{  
M9@ri^x  
struct meta_divide TGe;HZ  
  { %r6y ;vAf  
template < typename T1, typename T2 > xA$nsZ]  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) l0cA6b  
  { :8+Nid)  
  return t1 / t2; 1/-43B  
} )ZqJh  
} ; #w-xBM @  
tAte)/0C  
这个工作可以让宏来做: 2e9es  
fKeT~z{~  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ q**G(}K  
template < typename T1, typename T2 > \ D] ~MC  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; _DNHc*  
以后可以直接用 i35=Y~P-  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ^?]%sdT q  
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 Yvjc1  
(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。。。) -'BA{#e}L  
zs*L~_K  
(RZD'U/B  
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 ,gOOiB }  
sWblFvHqrU  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > SD$h@p=!=  
class unary_op : public Rettype x,S P'fcP  
  { k]HEhY  
    Left l; g[7#w,o  
public : Za8#$`zq  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} -3lb@ 6I6  
5 Ho^N1q  
template < typename T > hq/k*;  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const MxcFvo*LCp  
      { wz.6du6-  
      return FuncType::execute(l(t)); eT8}  
    } =xJKIu  
{aJJ `t  
    template < typename T1, typename T2 > >Ll$p 0W  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @wC5 g 4E  
      { i'wAE:Xe  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); g9WGkH F  
    } |{ PI102  
} ; ['*8IWg  
w{90`  
(S`2[.j  
同样还可以申明一个binary_op mzc 4/<th  
`o?Ph&p}  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 1=a>f "cyf  
class binary_op : public Rettype vp crPVA^  
  { A7`1-#  
    Left l; S^<g_ q  
Right r; L%c0Z@[~  
public : b2=0}~LK  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} *"r~-&IL  
@L:>!<  
template < typename T > 01. &> Duw  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a~!G%})'a  
      { gzD@cx?V  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 0 Ir<y  
    } Gkxj?)`  
;6{@^  
    template < typename T1, typename T2 > N**g]T 0`  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const p6XtTx  
      { xvSuPP4 m  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); &gE 75B  
    } mA@Me7m}  
} ; P?]aWJ  
C 2w2252T  
5W@jfh)  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 v[n7"  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 D.6,VY H  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) -+em!g'  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 T=:]]nf?M  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! )Cw`"n  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ;kJA'|GX  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 i^!ez5z  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 0W()lQ   
下面是修改过的unary_op `\6?WXk3T  
rJInj>|{=  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > eBO@7F$  
class unary_op z>06hBv(?Y  
  { U"4?9. k  
Left l; !'*csg  
  |s)?cpb  
public : 4~OQhiJ   
R?EASc!b  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} }AvcoD/b  
N9<Ujom  
template < typename T > h}Wdh1.M3  
  struct result_1 H<G4O02i_  
  { 3TZ*RPmFRm  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; kY&h~Q  
} ; =@5x"MOz  
Iu35#j  
template < typename T1, typename T2 > E|$Oha[  
  struct result_2 )CS.F=  
  { `K >?ju"  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; UYtuED  
} ; aRJ>6Q}  
?P7]u>H  
template < typename T1, typename T2 > <(e8sNe  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |J~eLh[d  
  { x/ :4 {  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); :ECi+DxBK  
} M8b4NF_&  
@v*/R%rv t  
template < typename T > 5Fm=/o1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |uH%6&\  
  { Px>va01n  
  return OpClass::execute(lt(t)); i o3yLIy,  
} *+b6B_u]  
<p?&udqD  
} ;  X}6#II  
*$M'`vj:  
V8~jf-\$b  
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 HOp-P8z  
好啦,现在才真正完美了。 *X38{r j  
现在在picker里面就可以这么添加了: 2spg?]  
=4 X]gW  
template < typename Right > ^R$'eG 4L?  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const fXQiNm[P  
  { g+C!kaC)  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); S? 0)1O  
} :b,^J&~/)1  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 N|2y"5  
l~Lb!;,dN  
)2E%b+"  
7a$ G@  
b( ^^m:(w  
十. bind swc@34ei\  
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。  oAZh~~tp  
先来分析一下一段例子 te4= S  
VRW] a  
mty1p'^KQ  
int foo( int x, int y) { return x - y;} qUF1XJZ }z  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 0%;146.p  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ^aRgMuU  
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。 ~ekh1^evu  
我们来写个简单的。 vY*\R0/a  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ,`8Y8  
对于函数对象类的版本: '7im  
dy>|c j  
template < typename Func > n!He&  
struct functor_trait sxED7,A  
  { 0D(cXzQP  
typedef typename Func::result_type result_type; R& =f:sEi  
} ; Gr(|Ra .  
对于无参数函数的版本: 3|Y!2b(:?  
~tGCLf]c\  
template < typename Ret > C6& ( c  
struct functor_trait < Ret ( * )() > YTU.$t;Ez  
  { n`;R pr&  
typedef Ret result_type; O:.,+,BH  
} ; T_OF7?  
对于单参数函数的版本: ,c)g,J9  
396R$\q  
template < typename Ret, typename V1 > 5GAy "Xd  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > emA!Ew(g  
  { (5uJZ!m  
typedef Ret result_type; :a< hQ|p  
} ; czBi Dk4  
对于双参数函数的版本: xUYow  
oaDsk<(j;R  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 1ZKzumF  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > H"+c)FGi  
  { R.1Xst &i  
typedef Ret result_type; M} .b" ljZ  
} ; =J |sbY"]  
等等。。。 <5Mrp"C[i  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Eb.;^=x  
Dr"/3xm  
template < typename Func > Eo{EKI1  
struct func_return Ws49ImCB  
  { X$wehMBX  
template < typename T > 9|!j4DS<  
  struct result_1 ;>2#@QP  
  { vg8O] YF  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; BEw{X|7  
} ; dA#{Cn;  
F1A1@{8bN  
template < typename T1, typename T2 > `% E9xcD%  
  struct result_2 ~r`Wr`]_z  
  { )XVh&'(r  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; B[xR-6phW  
} ; Xi~9&ed#$i  
} ; R.7#zhC`4  
a%~yol0wO7  
u+% tPe  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 IM-`<~(I#  
=wA5P@  
template < typename Func, typename aPicker > FpkXOj?*  
class binder_1 U7%28#@  
  { 4=p@2g2"H  
Func fn; i@$-0%,  
aPicker pk; *e<_; Kr?  
public : _F8T\f |  
LC'2q*:'  
template < typename T > "r-l8r,  
  struct result_1 vO$ra5Z  
  { 7>x;B  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; t>U!Zal"  
} ; gEKO128  
qB JRS'6'9  
template < typename T1, typename T2 > XU#,Bu{  
  struct result_2 /Antb6E  
  { .k]#XoE  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; G6Q4-kcK  
} ; `Ei"_W  
m,NMTyJoz  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} M j~${vj  
`45d"B I  
template < typename T > O: u%7V/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const RWahsJTu  
  { >RR<eYu7m  
  return fn(pk(t)); /`R dQ<($  
} D_aR\  
template < typename T1, typename T2 > "3t\em!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >i8~dEbB  
  { @Qo,p  
  return fn(pk(t1, t2)); A1<k1[5fJ  
} mG}k 3e-  
} ; /;+,mp4  
:GM#&*$2<  
*tAqt2{48  
一目了然不是么? J<_1z':W)  
最后实现bind XZ@ >]P  
R`C.ha  
^I./L)0= }  
template < typename Func, typename aPicker > X RRJ)}P  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) >q&L/N5  
  { `Xqy  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); @}G|R\2P  
} 6 ">oo-  
fMB4xbpD  
2个以上参数的bind可以同理实现。 6bJ"$o  
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。 O<a3DyUa;  
U]j&cFbn5_  
十一. phoenix u<q)SQ1  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: -wIM0YJ  
R`7n^,  
for_each(v.begin(), v.end(), c'lIWuL)  
( B'/Icg.T  
do_ X)NWX9^;'  
[ t>@yv#  
  cout << _1 <<   " , " D'?]yyrf  
] \I xzdFF#  
.while_( -- _1), YlB["@\[B  
cout << var( " \n " ) 5@.zz"o.`  
) mdt ?:F4Q  
); 2?H@$-x>  
T Xl\hL\+  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: L)G">T;  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor r &c_4%y  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 'Ix5,^M}B  
那么我们就照着这个思路来实现吧: g$gVm:=  
V*kznm  
d'q;+ jnP  
template < typename Cond, typename Actor > R]VTV7D  
class do_while [Z% l.  
  { (>r|j4$  
Cond cd; bN4d:0Y  
Actor act; T/5nu?v  
public : *<CxFy;|  
template < typename T > ! fX9*0L  
  struct result_1 ty9rH=1  
  { Z#@6#S`  
  typedef int result_type; 5#BF,-Jv  
} ; -|$*l Q  
TwwIt5_fN  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 1+FYjh!2t  
@p"NJx"  
template < typename T > hF9B?@n?B  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1 S^'C2/b  
  { ,^M]yr*~  
  do Q{`@ G"'  
    { ]uJM6QuQ  
  act(t); 4Z],+?.[  
  } H7J`]nr6  
  while (cd(t)); $TFTIk*uU  
  return   0 ; lWIv(%/@  
} @#1cx  
} ; I@+lFG   
,$o-C&nC  
_4~k3%w\`l  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). gnYnL8l`J  
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。 e=-YP8l  
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'cW 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。 oNrEIgaA(+  
下面就是产生这个functor的类: Ep,1}Dx  
Za34/ro/T  
*(>Jd|C  
template < typename Actor > '>"`)-  
class do_while_actor }[ 7Nb90v  
  { Mn-<51.%  
Actor act; _y|[Z;  
public : MyK^i2eD  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} -Zttj/K  
G|<]Ma9x  
template < typename Cond > |F3vRt@  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; EmYO5Whi  
} ; '/n\Tg+  
Xk 5oybDI  
@_G` Ok4  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 rK*hTjVn  
最后,是那个do_ m]E o(P4+  
, &-S?|  
}#YIl@E  
class do_while_invoker %+/f'6kR  
  { sn2r >m3  
public : yo'q[YtP'  
template < typename Actor > gt#MeU  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Cq TH!'N  
  { ]w5ji  
  return do_while_actor < Actor > (act); 1 VPg`+o  
} U<1}I.hDJ  
} do_; Qu!OV]Cc  
;>cLbjD  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? $0ym_6n  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 BYTXAZLb  
最后来说说怎么处理break和continue ;D6x=v=2  
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。 Y=PzN3  
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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