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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Y2Z<A(W  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 vv 7T/C  
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, G]NnGL<xk  
sTmY'5ry  
/E%r@Rui3$  
Uu}a! V  
  class filler K |Z]  
  { :4HZ >!i  
public : KMU2Po qD  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ;XUiV$  
} ; ZJZKCdT@  
06r-@iY.]  
@_:Jm tH<  
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: i,3[0*ge  
J/-&Fa\(  
Zo12F**{  
-JMlk:~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); j$%uip{  
#z. QBG@  
v \xuq`  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 x!@3.$  
B#Q=Fo 6  
Lt<KRs  
XFS"~{  
二. 战前分析 <E&[sQ|3  
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。 ~WKcO&  
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 94Hs.S)  
>U%:Nfo3  
$t1XoL  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Z` ;.62S  
  /* --------------------------------------------- */ ue/GB+U  
vector < int *> vp( 10 ); M~o\K'  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ea\b7a*  
/* --------------------------------------------- */ JiXkW%  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); *  11|P  
/* --------------------------------------------- */ xklXV  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); P.j0Xlof  
  /* --------------------------------------------- */ `3QAXDWE  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); (*XSr Q  
/* --------------------------------------------- */ L)mb.U$`c|  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); r6u ) 6J=  
c^%vyBMY  
<* 4'H  
|cBeyqr  
看了之后,我们可以思考一些问题: E\GD hfTQ  
1._1, _2是什么? 9^AfT>b~f  
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。 }}cS-p  
2._1 = 1是在做什么? 1vmK  d  
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。 HHZGu8tzt  
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。 sz?/4tY  
~?BN4ptc  
h^`!kp  
三. 动工 R, J(]ew  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: doj$chy  
W/?\8AE  
%K$f2):  
Cnv M>]  
template < typename T > @71n{9  
class assignment L{i,.aE/nO  
  { [=otgVteN"  
T value; |Nfi y  
public : .=u8`,sO  
assignment( const T & v) : value(v) {} sC^9  
template < typename T2 > kpQXnDm 2  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } !K0:0:  
} ; zHT22o56X  
SFaG`T=  
i_KAD U&mP  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ~Wox"h}(  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment .w@o%AO_  
dh; L!  
BB)( #yoi  
|Qa[N(  
  class holder KK|AXoBf  
  { 6cm&=n_u  
public : $Qc`4x;N  
template < typename T > c-ud $0)c  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const *w/})Y3^  
  { /^XGIQ/W  
  return assignment < T > (t); @h91: hb  
} 4XCy>;4u  
} ; yH:gFEJ:x  
QsN%a>t  
ov@N13 ,$  
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: - wizUp  
}5I+VY7a  
  static holder _1; }qk8^W{  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 c[n4{q1  
7E}.P1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); %`F &,!d  
而不用手动写一个函数对象。 N-~Uu6zr  
3<L>BakD  
q7!$-  
Oosr`e@S  
四. 问题分析 foi@z9  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 "PI]k  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 6(FkcC$G  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ,o\-'   
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 =D@+_7\?  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 6y4&nTq[  
&E(KOfk#  
五. 问题1:一致性 ^#Ruw?D  
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?| n!Dy-)!`O  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 7[)IP:I>  
wE4:$+R};  
struct holder  Q9!T@  
  { , (Bo .(]  
  // S{sJX5R;  
  template < typename T > -#e3aXe  
T &   operator ()( const T & r) const $^ wqoW%t  
  { "G+g(?N]j  
  return (T & )r; wVw?UN*rm;  
} F"?OLV1B&  
} ; @S%ogZz*m  
Z fQzA}QD  
这样的话assignment也必须相应改动: uq~Z  
lebwGW,!  
template < typename Left, typename Right > !i`HjV0wS  
class assignment x)h|!T=B~  
  { s_j ?L  
Left l; m,TN%*U!  
Right r; , Ac gsC  
public : e{*-_j "I  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} #KOr-Yg|U  
template < typename T2 > LZ ?z5U:  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } *G6Py,- !f  
} ; Vo@gxC,  
}K8W%h<3S  
同时,holder的operator=也需要改动: Wvg+5Q  
}ob&d.XZ  
template < typename T > .w .`1 g   
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const S*5hO) C  
  { bJ$6[H-:  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); oXQzCjX_   
} "G&S`8  
wTu_Am  
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。 ?aMV{H*Q*  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 hS?pc<~`#  
PU"C('AP  
return l(rhs) = r; bGO[P<<  
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。 6BnP"R.  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: [#}0)  
G1vg2'A  
template < typename Tp > N3Yf3rK  
class constant_t [X"F}ph  
  { feI%QnK)U  
  const Tp t; )C@O7m*.4  
public : 8~~*/oCoJt  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 9Ez>srH(  
template < typename T > $P{|^ou3a#  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const =.sg$VX  
  { `~0^fSww  
  return t; 3t*e|Ih&j5  
} #%=6DHsK  
} ; &"h 9Awn2  
,k,RXgQ  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 _ yu d  
下面就可以修改holder的operator=了 sb]{05:  
s"7$SxMT  
template < typename T > OrZ=-9"  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const \$iU#Z  
  { _~{Nco7T  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ]+!{^h$  
} .w.jT"uD!  
6ojEEM  
同时也要修改assignment的operator() YM:;mX5B  
'1jG?D  
template < typename T2 > -F-RWs{yS  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } TN+iv8sT  
现在代码看起来就很一致了。 0# )I :5  
r}9a3 1i  
六. 问题2:链式操作 swfcA\7R  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 3Y L  
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。 Hju7gP=y}  
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。 us_o{  
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。 U@6bH@v5  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Ji#"PE/Pt  
\h#,qTE  
template < typename T > XVlZ:kz  
struct result_1 kwcH$w<I  
  { "\n,vNk  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; (F<VcB  
} ; aT]G&bR?  
n{b(~eL?  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: CSA.6uIT  
:nt 7jm,  
template < typename T > |U GmIm%  
struct   ref "<e<0::  
  { E!,+#%O>  
typedef T & reference; B5nzkJV<X  
} ; ptCFW_UV  
template < typename T > /^F_~.u{  
struct   ref < T &> #)qn$&.H  
  { cIm_~HH  
typedef T & reference; (Ov{gj^  
} ; )t$<FP  
%X--`91|u  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 5Oa`1?C1  
w;=fi}<G|e  
template < typename T > A<1:vV  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const [32]wgw+{1  
  { |<Cz#| ,q  
  return l(t) = r(t); 3k#?E]'  
} ae&i]K;  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 ~_!lx  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 o|tq&&! <  
qHGwD20 ~  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 eplz5%<  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 'V*ixK8R0  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 (.CEEWj%{  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 gJ; *?Uq(  
最后的布局是: @scy v@5)F  
                Add X\z `S##kj  
              /   \ GH6HdZ  
            Divide   5 4;rt|X77  
            /   \ JTw< 4]  
          _1     3 vM.Y/,7S  
似乎一切都解决了?不。 \1[=t+/  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 i42M.M6D$  
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。 vxey $Ir  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: ^AI5SjOUx  
];3]/b)&  
template < typename Right > oCCTRLb02  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const #|ppW fZQ  
Right & rt) const <l:c O$ m  
  { sDylSYq  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); j,]KidDWm  
}  1\[En/6  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 S .KZ)  
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。 B7*^rbI:X  
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。 h()Ok9]  
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。 oPqWL9]  
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。 i;CVgdQ8  
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? fP:n=A{  
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: G$eA(GE   
6> fQe8Y  
template < class Action > q_hkI]  
class picker : public Action  d*Wg>8|  
  { $X>$)U'p&-  
public : 6t,_Xqg*  
picker( const Action & act) : Action(act) {} w%3R[Kdzk  
  // all the operator overloaded ~6<'cun@x  
} ; :EkhF6B/  
{\SJr:  
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。 fcim4dfP  
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: L/YEW7M  
r?:zKj8/u  
template < typename Right > T3JM8  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const {mkD{2)KQ  
  { [110[i^  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); &e-MOM2&  
} $4*wK@xu  
 .# Jusd  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 5>S<9A|Q  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 aw3 oG?3I  
&f;<[_QI=  
template < typename T >   struct picker_maker RTL A*  
  { >" z$p@7  
typedef picker < constant_t < T >   > result; daX$=n  
} ; bg =<)s  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > PQ#zF&gL9t  
  { vi4lmkyh^  
typedef picker < T > result; zL%ruWNG  
} ; MYmH?A  
LdPA`oI3j  
下面总的结构就有了: 8B*XXFy\  
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。 BDO]-y  
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。 \qo}}I>e  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 RqONVytx  
至此链式操作完美实现。 iB1+4wa  
[s} n v]  
:/.SrkN(A7  
七. 问题3 .?Pghqq.  
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。 e2}5< 7  
'a^'f]"  
template < typename T1, typename T2 > FxkxV GZ"  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6>hW.aq}  
  { JM& :dzyIP  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); CY4ntd4M  
} %xJ6t 5.-  
gdx2&~  
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: ZQVr]/W^r  
FEF $4)ROv  
template < typename T1, typename T2 > T1([P!g*  
struct result_2 bMrR  
  { pO10L`|  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; d~>d\K%v  
} ; ,WA[HwY-  
hd'JXKMy  
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? Za>0&Fnf  
这个差事就留给了holder自己。 J/{!_M-  
    b.4H4LV  
x =7qC#+)  
template < int Order > "UVqHW1%K  
class holder; zG|#__=T  
template <> #cF ?a5  
class holder < 1 > CkHifmc(u-  
  { X`+8r O[  
public : B< 6E'  
template < typename T > s^QXCmb$8  
  struct result_1 k7R}]hq]""  
  { }[2|86,G;  
  typedef T & result; /&eF,4  
} ; v=Y) A?  
template < typename T1, typename T2 > Ln4zy*v{  
  struct result_2 'A#bBn,|  
  {  (H*EZ  
  typedef T1 & result; d*===~  
} ; ?S~@Ea8/M  
template < typename T > KJLC2,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const xV}ybRKV  
  { q ?qpUPzD  
  return (T & )r; +YNN$i  
} i+Fk  
template < typename T1, typename T2 > h%0FKi^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ,iy;L_N  
  { *.2[bQL@v  
  return (T1 & )r1; rmq^P;At  
} op|:XLR5  
} ; 03$lgDQ  
SBbPO5^](  
template <> RPh8n4&("  
class holder < 2 > p?#%G`dm  
  {  z^YL$  
public : ,xzSFs>2  
template < typename T > @Q%g#N  
  struct result_1 s7(I  
  { ,RYahu  
  typedef T & result; -:jC.} Y  
} ; 8K;wX%_,  
template < typename T1, typename T2 > "+BNas^rF  
  struct result_2 Y;B#_}yF  
  { f'-) 3T  
  typedef T2 & result; @&4s)&-F  
} ; }vof| (Yh  
template < typename T > "x"y3v'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const h{BO\^6x  
  { _ITA$ #  
  return (T & )r; 9si,z  
} mKh <M)Bz  
template < typename T1, typename T2 > F VVpyB|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const LL}b]B[  
  { M,WC+")Z=  
  return (T2 & )r2; {-'S#04  
} re%MT@L#  
} ; 4or8fG  
.%3qzOrN  
efnj5|JSV  
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> >。 G#(+p|n  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: !J%m7 A  
首先 assignment::operator(int, int)被调用:  M .J  
f|cF [&wo  
return l(i, j) = r(i, j); #ozQF~  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) "?Mf%u1R  
6j{O/  
  return ( int & )i; D,)^l@UP  
  return ( int & )j; I,Z'ed..  
最后执行i = j; (+=TKI<=  
可见,参数被正确的选择了。 ;xl_9Ht/  
rjJ-ZRs\  
v."0igMO  
{z j<nu  
-g6C;<Y  
八. 中期总结 {W5D)  
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: l*0`{R  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 A>OGU ^  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 %J 'RO  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor \NN5'DBx  
|AS`MsbI9  
`J}-U\4F{  
w*3DIVlxL  
?->&)oAh  
VdfV5"  
九. 简化 pSml+A:  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ap% Y}  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 h4 X>  
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: H>/LC* 8-  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 MY$-D+#/`  
  +-*/&|^等 U(t_uc5q  
2. 返回引用。 rdY/QvP0=  
  =,各种复合赋值等 Dqu][~oQ  
3. 返回固定类型。 ?{bAyh/  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ?t{ 2y1  
4. 原样返回。 TzW1+DxM5  
  operator, $[NC$*N7  
5. 返回解引用的类型。 ^9zFAY.|  
  operator*(单目) faJ>,^V#  
6. 返回地址。 N!hS`<}  
  operator&(单目) G;CB%qXI  
7. 下表访问返回类型。 F]"Hs>  
  operator[] lbg^ 2|o~~  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 V.8pxD5 s  
  operator<<和operator>> zs_^m1t1s  
,aLdW,<6  
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。 0k7kmDW  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ~=pAy>oV  
#!n"),3  
template < typename Left > VSJ08Ngi   
struct value_return 5{@Hpj/B  
  { xr<.r4  
template < typename T >  K#LG7faj  
  struct result_1 RlH~<|XK  
  { XJ.ERLR.  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; .bT|:Q~@{  
} ; H |K}m,g  
=%Yw;% 0)Y  
template < typename T1, typename T2 > YhzDi>hob  
  struct result_2 -UhGacw  
  { IRxFcLk  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 1Z+\>~8  
} ; =rrbS8To=  
} ; tHj |_t  
"++q. y  
DwL4?!E  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ; {P"~(S%  
1 =cFV'  
下面我们来剥离functor中的operator() pJK}9p=4`  
首先operator里面的代码全是下面的形式: |4XR [eX  
/h!Y/\kI  
return l(t) op r(t) "V:24\vO  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) )7j CEA03  
return op l(t) M-B-  
return op l(t1, t2) Yiq8 >|  
return l(t) op s=uWBh3J  
return l(t1, t2) op h{sY5d'D  
return l(t)[r(t)] LE" t'R   
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Y.<&phv  
p^s k?E  
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: KP[H&4eoC  
单目: return f(l(t), r(t)); #Ang8O@y  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); #O |Z\|n  
双目: return f(l(t)); mO UIGlv  
return f(l(t1, t2)); U/|H%b  
下面就是f的实现,以operator/为例 u7Xr!d+wR  
#78P_{#!  
struct meta_divide s|1BqoE  
  { k$hNibpkt  
template < typename T1, typename T2 > ;{Sgv^A  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) e0#/3$\aSV  
  { p=U/l#xO  
  return t1 / t2;  VS:UVe  
} cVR3_e{&H  
} ; =>0+BD  
#] @<YKoV{  
这个工作可以让宏来做: <Rl:=(]i~  
V`n;W6Q17  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ -UPlQL  
template < typename T1, typename T2 > \ 3]X9 z  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Ifc}=:nr  
以后可以直接用 l{{wrU`  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ,a$ ?KX  
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 kUdl2["MZ  
(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。。。) A!K/92[#@  
5G\CT&cQR  
(j%d{y4  
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 wlh V!a0>  
Tu'/XUs;k  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > XQ{G)  
class unary_op : public Rettype v%e-vl  
  { P`^{dH $P  
    Left l;  _`bH$  
public : C(7Y5\"P  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} f4s^$Q{Q  
=!G3YZ  
template < typename T > sh6F-g  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @R|Gz/  
      { CTbz?Kn  
      return FuncType::execute(l(t)); %("Bq"Q8  
    } NjCdkT&g  
cdDMV%V  
    template < typename T1, typename T2 > J#0oL_xY#  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V0gk8wD  
      { Ch1+YZG  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); lD8&*5tDmP  
    } 5PJB<M_m:  
} ; &?@gUk74"  
XcS 8{  
PC_#kz  
同样还可以申明一个binary_op ? 9.V@+i  
p<|I!n&9  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > a:o Z5PX=  
class binary_op : public Rettype Sv7_-#SW<(  
  { QL>G-Rp  
    Left l; _)7dy2%{q  
Right r; s7FJJTn  
public : N F[v/S  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} JeR8Mb  
r|XNS>V ,$  
template < typename T > <bwsK,C  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ? [?{X~uq  
      { yn0OPjH  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); \}ujSr#<  
    } >A$J5B >d  
EBY=ccGE{  
    template < typename T1, typename T2 > !OJ@ =y`i  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,t+5(qi  
      { S^@I4Z  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); mGjxc}  
    } ~HwY?[}!m  
} ; r@&d88U:  
$XqfwlUu/4  
@)8QxI^3[  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 .EC/[fM  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 xg}RpC!  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) gc:qqJi)X  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 Lc|5&<8ZG1  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ];waK 2'2  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 .(Gq9m[~8H  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 o0~+%&  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) J~5VL |ca  
下面是修改过的unary_op !A"`jc~x:  
! af35WF  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > @15%fX`*o  
class unary_op 3z[yKua\  
  { iQczvn)"m  
Left l; l-yQ3/:  
  ZhKYoPIq  
public : Ns-cT'1-  
G .~Psw#  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} *f~X wy"  
"hU'o&  
template < typename T > ^;3z9}9  
  struct result_1 H( `^1  
  { //G5lW/*  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; jfyV9)  
} ; -{>Nrx|  
[=Wn7cr  
template < typename T1, typename T2 > p6(n\egR  
  struct result_2 %Ke:%##Y  
  { L&qzX)  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; DRD%pm(  
} ; R1z\b~@"  
l1~>{:mq  
template < typename T1, typename T2 > 4WnB{9 i`I  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const YF=@nR$_~j  
  { "t+VF 4r  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ?op6_a-wm  
} hq.z:D  
E+$vIYq:W  
template < typename T > x.r~e)x=  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const t;9f7~  
  { [8/E ;h  
  return OpClass::execute(lt(t)); 3LZ0EYVL  
} @]Ye36v0#L  
hu-fwBK  
} ; XljiK8q;%  
rUkiwqr~E  
Y%$57,Bu n  
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 WlVC0&  
好啦,现在才真正完美了。 wO!k|7:Z  
现在在picker里面就可以这么添加了: AigL:4[  
$|!VP'VI  
template < typename Right > WKZ9i2hcdf  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const A%n l@`s,  
  { M_V\mYC8I  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); M'D;2qo  
} c"%XE#D  
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。 2.Ym  
hq/k}Y  
*k'oP~:fT  
3e"_R  
 o@_pV  
十. bind U]dz_%CRP  
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。 "])X0z yM  
先来分析一下一段例子  *5 FSq  
pB{QO4q n  
z2og&|uT  
int foo( int x, int y) { return x - y;} p"/1Kwqx  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 'DlY8rEGP  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 (F_Wys=6  
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。 E9 {Gaa/{  
我们来写个简单的。 *J@2A)ZDv0  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 7Xv.C&jzd  
对于函数对象类的版本: AFL*a*  
qgw:Q  
template < typename Func > 5aw#!K=J'  
struct functor_trait RNuOwZ1m  
  { ;Gxp'y  
typedef typename Func::result_type result_type; 3a9Oj'd1M  
} ; nH*U  
对于无参数函数的版本: vk+TWf  
{mF:m5e  
template < typename Ret > Ul OoMGg  
struct functor_trait < Ret ( * )() > +L*2 6ar6  
  { ["GC   
typedef Ret result_type; %MgQ.  
} ; {<&I4V@+  
对于单参数函数的版本: g ZhE\  
noa?p&Y1m  
template < typename Ret, typename V1 > [g/Hf(&  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > !1!;}uzt  
  { \uQB%yMoz  
typedef Ret result_type; A[v]^pv'  
} ; lRnst-inlI  
对于双参数函数的版本: =ji p* E^  
qHg\n)R"x!  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > T30!'F(*,  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > R3wK@D  
  { ` DO`c>>K  
typedef Ret result_type; YEAiLC+q  
} ; mkTf}[O  
等等。。。 |4pE"6A  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy yInW?3  
BqK|4-Pf  
template < typename Func > '0U+M{  
struct func_return J@(=#z8xS  
  { A/%K=H?  
template < typename T > c[?S}u|['  
  struct result_1 nK1XJp  
  { l%.3hId-  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; =&xamA)  
} ; d~uK/R-KD  
Z T95g  
template < typename T1, typename T2 > m C_v!nL.  
  struct result_2 jE2k\\<a  
  { |HI =ykfI  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; EbuOPa  
} ; :gVz}/C.@  
} ; il\#R%';5  
Lo @mQ  
0@{K'm /  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 vLJ<_&6  
ZU7e1VaZM  
template < typename Func, typename aPicker > UL$^zR3%d  
class binder_1 "lx}.  
  { o\1"ux;b  
Func fn; `Z>4}<~+  
aPicker pk; :}FMauHh  
public : $jo}?Y+  
Y(78qs1w  
template < typename T > 37x2fnC  
  struct result_1 d"uR1 rTk  
  { CT3wd?)z`  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ]plg@  
} ; T/MbEqAf  
KQaw*T[Q3w  
template < typename T1, typename T2 > fyYT#r  
  struct result_2 {l.) *#O  
  { 1$?O5.X:  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; DY^q_+[V  
} ; ?Q wDV`  
Fl]$ql   
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} :e ?qm7cB  
U:c!9uhp  
template < typename T > ^4x(a&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .Gh-T{\V'  
  { 0vQ@n7  
  return fn(pk(t)); @fRB0m"3  
} \evK.i*KfA  
template < typename T1, typename T2 > nORm7sa9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const XB UO  
  { M/:kh,3  
  return fn(pk(t1, t2)); fBS;~;l  
} E@hvO%  
} ; f I`6]?W  
^;$a_eR  
)MHvuk:I)  
一目了然不是么? /hOp>|  
最后实现bind 7ml,  
? Sj,HLo@U  
[m?eSq6e2b  
template < typename Func, typename aPicker > {[61LQ6V9  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) UMpC2)5  
  { :R{Xd{?  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); HZ5*PXg~  
} q El:2<  
X2(TuR*t  
2个以上参数的bind可以同理实现。 tk|Ew!M:  
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。 i*#Gq6qZq  
h35x'`g7+r  
十一. phoenix 2Y\,[$z  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: B<xBuW  
-@Mr!!t?N  
for_each(v.begin(), v.end(), fBR,Oneo  
( lV]hjt-L 2  
do_ lJpD>\$}@R  
[ _S{HVc  
  cout << _1 <<   " , " z^gf@r  
] *^ \xH,.  
.while_( -- _1), F +D2 xN@  
cout << var( " \n " ) 1mwb&j24n3  
) @E{c P%fv  
); ea3AcT6  
H\W60|z9  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ^j[>.D  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor *$Aneq0f  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 K!7o#"GM  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 25XD fi75  
UaiDo"i  
qtnLQl"M  
template < typename Cond, typename Actor > QK&<im-  
class do_while 7C9qkQ Jqn  
  { Yl% Ra1  
Cond cd; O`g44LW2n  
Actor act; i{I'+%~R  
public : Xnt`7L<L  
template < typename T > zq80}5%2CT  
  struct result_1 RvZi%)  
  { K%[Rv#>;q|  
  typedef int result_type; vE;`y46&r  
} ; H|tbwU)J  
Y 6K<e:Y  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} cAM1\3HWT"  
'M=(5p  
template < typename T > w[I%Id;E  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8|.( Y  
  { v:PNt#Ta  
  do (^ZC8)0i(  
    { aAh")B2  
  act(t); c|X.&<lX  
  } q@~N?$>  
  while (cd(t)); -A(] ",*J  
  return   0 ; 1 9$ufod  
} y)t< r  
} ; *^bqpW2$q  
R;.zS^LL  
sEt5!&  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). y>'^<xk  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 OthQ)&pq X  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 30-XFl  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 #.$p7]  
下面就是产生这个functor的类: -\b~R7VQ  
YT+fOndjaF  
UO5^4  
template < typename Actor > -PbGNF  
class do_while_actor >:4}OylhM  
  { 0t*JP  
Actor act; x/ {  
public : BT: =  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 8c`g{ *z  
S) Sv4Qm  
template < typename Cond > .t.H(Q9  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; .n[!3X|d  
} ; kLU$8L  
XE[~! >'  
E)H: L-  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 $xNM^O  
最后,是那个do_ 7FW!3~3A_  
vg&Dr  
v*7}ux8  
class do_while_invoker (/14)"Sk  
  { |k$[+53A  
public : {'l^{"GO"  
template < typename Actor > U 3aY =8B  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const @\e2Q& O  
  { d&&^_0O  
  return do_while_actor < Actor > (act); 4ZrX= e,  
} hC4##pAa  
} do_; kIWQ _2  
8G`fSac`  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? }BlVLf%C  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 u7ZSs-LuHw  
最后来说说怎么处理break和continue wo5"f}vd#  
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。 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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