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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda  6b]d|  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 4spaw?j  
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^5SeCs6  
4 l}M i  
BZ+ mO  
As~p1%nok  
  class filler X$ B]P 7G7  
  { i!W8Q$V  
public : z|]oM#Gt  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} !mxh]x<e  
} ; o9LD6$  
%<C G|]W  
F|Dz]ar  
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: DIqT>HHZ  
pOVghllO  
fuD1U}c  
.Spi$>v  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); QHzX 5$IM  
.x!7  
gZ"{{#:}  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 >3`ctbe  
r\n h.}s  
VuMDV6^Z  
N9=r#![>,  
二. 战前分析 2v9s@k/k)6  
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。 PyT}}UKj:  
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 "56?/ jF  
2]NAs9aZ  
gLaO#cQ%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); \8*,&ak%  
  /* --------------------------------------------- */ ,AbKxT f2  
vector < int *> vp( 10 ); :@>br+S  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 9U<)_E<y  
/* --------------------------------------------- */ SZ2q}[o`R  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); } C{}oLz  
/* --------------------------------------------- */ vYSetAd v  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); d0A\#H_&  
  /* --------------------------------------------- */ Ef`5fgp? S  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); sK 1m9  
/* --------------------------------------------- */ +:"6`um|  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); {1@4}R4  
3 2 1={\X  
^Em@6fz[  
P\X=*  
看了之后,我们可以思考一些问题: 8q~FUJhU  
1._1, _2是什么? {{]=zt|69  
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。 0"kE^=  
2._1 = 1是在做什么? QK?2E   
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。 ?St=7a(D  
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。 `F2*o47|t  
3_oD[ ])A  
*)NR$9lGv  
三. 动工 B)DC,+@$  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Jl> at  
F/h:&B:;  
)pS_+ZF  
V"7<[u]K|  
template < typename T > < R|)5/9  
class assignment GIC"-l1\  
  { 2-6.r_  
T value; [^U;  
public : pKxX{i1l  
assignment( const T & v) : value(v) {} c#n4zdQd]5  
template < typename T2 > /+4^.Q*  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } qXU:A-IdIl  
} ; Z9"{f)T  
\2R`q*a+  
KO-Zz&2f  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 z[5Y Z~}*  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment -; us12SZ  
P^b:?%  
t*Vao  
{(M&-~Yh  
  class holder qP;{3FSkAF  
  { o0aO0Y  
public : K#l  -?  
template < typename T > 5DkK'tCI9Z  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const . QQ?w  
  { zL)1^[%O9  
  return assignment < T > (t); -t%{"y  
} Iuu<2#gb8"  
} ; 4T==A#Z  
+Mk*{ A t  
sd]54&3A  
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: PG^j}  
&?/N}g@K  
  static holder _1; 3yHb!}F  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ,#E3,bu6_4  
n&0mz1rw  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); T .Pklty  
而不用手动写一个函数对象。 {WYu 0J@  
;L G %s  
p|h.@do4   
`P^u:  
四. 问题分析 {k_ PMl0G  
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。 o%V @D'w  
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。 [!J @a  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ?qf:_G  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 aPD?Bh>JU  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 X+dR<GN+YX  
m4P hn~>Gg  
五. 问题1:一致性  3}>:  
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?| t4f (Y,v  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 U{T[*s  
aW0u8Dz  
struct holder t(J![wB}  
  { U8-Q'1IT&  
  // v%H"_T  
  template < typename T > Jh37pI  
T &   operator ()( const T & r) const vF9*tK'   
  { ZR!cQ oV=  
  return (T & )r;  OLk9A  
} Ci]'G>F@"  
} ; t MxsR >sH  
Q3'fz 9v  
这样的话assignment也必须相应改动: 0hrCG3k.91  
H!unIy|  
template < typename Left, typename Right > M|/oFV  
class assignment TpJg-F  
  { Zg)_cRR   
Left l; )ZT6:)  
Right r; 5z1\#" B[  
public : ~A8qeaP  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} p+orBw3  
template < typename T2 > FjD,8^SQW  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } +dqk 6RE  
} ; 8O~0RYk  
lo cW_/  
同时,holder的operator=也需要改动: 0zg2g!lh  
y]yine  
template < typename T > jMN)?6$=  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const y=[gQJ6~r  
  { lq:]`l,6@  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Sp 7u_Pq{  
} /Jh1rck  
$T"h";M)s  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 8h*t55  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 `+roQX.p  
C1h#x'k  
return l(rhs) = r; Of-C  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 8<YX7e  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: #$LH2?)  
rpUy$qrRc  
template < typename Tp > j_!bT!8  
class constant_t }TSgAwsbC  
  { MVeF e\r  
  const Tp t; Wt>J`  
public : (V$Zc0  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 9 0X?1  
template < typename T > HwB {8S?sm  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 2ubmsbt$  
  { {bT9VZ>  
  return t; fZ[kh{|  
} y&1%1 #8F  
} ; uCw>}3  
F 4GP7]  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Dt W*n1Bt  
下面就可以修改holder的operator=了 8jRs =I  
/r276Q  
template < typename T > fi=0{  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const dw~[9oh  
  { ^uia`sOP4  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); a*D,*C5}  
} v9u<F6  
|)9thIQF  
同时也要修改assignment的operator() !6M Bxg>  
ar Q)%W  
template < typename T2 > -^yXLa;D  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Yg/}ghF\  
现在代码看起来就很一致了。 q7|:^#{av  
J5;5-:N  
六. 问题2:链式操作 xZX`%f-  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 s8^~NX(xdy  
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。 88 {1mA,v  
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。 fO6[!M(  
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。 Nu@5 kwH  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct G%S6$@:  
/?Vdqci  
template < typename T > bMsECA&  
struct result_1 'fIHUw|  
  { 3 -tO;GKb  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; :V-k'hm &  
} ; 69Nw/$  
f e|g3>/|  
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: >:2}V]/ ;  
$0#6"urG  
template < typename T > P'sfi>A  
struct   ref s D_G)c  
  { b4 CF`BG  
typedef T & reference; I FsE!oDs4  
} ;  r@k"4ce-  
template < typename T > H8&p<=  
struct   ref < T &> A;,Dg=FL/  
  { L?8^aG  
typedef T & reference; j9:/RJS  
} ; #1[z;Mk0  
*<IR9.~{6%  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Tr%FUi  
I+|uU g5  
template < typename T > ]KWK}Zyi  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const O=aw^|oj]  
  { =p q:m  
  return l(t) = r(t); r!kLV)_  
} MWs~#ReZ  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 hk_g2g  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 @ .gPJMA  
F}'wH-qp  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 7Lg7ei2mN7  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: } Gr&w-v  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 d`Oe_<  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ]v\^&7pW  
最后的布局是: ;'}'5nO=$  
                Add &cc9}V)M  
              /   \ mw4JQ\  
            Divide   5 )t%h[0{{  
            /   \ RDJ+QOVKg  
          _1     3 eLV.qLBUs  
似乎一切都解决了?不。 #dxvz^2V.3  
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。 /;l[I=VI  
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。 fagM7)x  
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: B`{mdjMy  
DtI$9`~  
template < typename Right > `*aBRwvK~  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const +AoP{ x$Ia  
Right & rt) const U; U08/y  
  { r P'AJDuq  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); O9^T3~x[V  
} "Zcu[2,  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 HTk\723Rdw  
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。 >3PMnI  
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。  )3%@9  
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。 ^H3m\!h  
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。 'wvMH;}u  
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? >b48>@~bY  
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: SE)nD@:  
,q#2:b<E  
template < class Action > l^W uS|G[  
class picker : public Action ^=+e?F`:{  
  { YJ,*(A18  
public : (.?ZKL  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ubbnFE&PD  
  // all the operator overloaded G;s"h%Xw98  
} ; : @6mFTV  
Vb!O8xV4;+  
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。 f*m[|0qI<X  
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: Wp[9beI*M  
){P^P!s$  
template < typename Right > _ym"m,,7?  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const zkexei4^<  
  { !E0!-UpY  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ag 8`O&+  
} {eQWO.C{  
$UvPo0{  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > `/4:I  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 "^Rv#  
YQd:M%$  
template < typename T >   struct picker_maker OlY$ v@|  
  { CU$#0f>  
typedef picker < constant_t < T >   > result; bd== +   
} ; LZ<[ll#C  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ~3CVxbB^<  
  { |^( M{  
typedef picker < T > result; ,T|x)"uA`  
} ; q3h'l,  
4 1t)(+r  
下面总的结构就有了: 7-* =|gl+  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 V%NeZ1{ e  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 % frfSGf.#  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Sh&PNJ-*  
至此链式操作完美实现。 vzXag*0  
5iM[sg[y9  
Ri)uq\E/#  
七. 问题3 9Ah[rK*}  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 8-M e.2K  
|"]PCb)!  
template < typename T1, typename T2 > I=Ij dwbH  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  tR)H~l7q  
  { )D/ 6%]O  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); +Xy*?5E;C  
} P^)q=A8Z#  
jc:s` 4  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: X`JV R"=4  
?*u*de[,  
template < typename T1, typename T2 > :O-1rD  
struct result_2 +L%IG  
  { ub K7B |p  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; rv7{Ow_Y  
} ; pqR\>d 0  
3BQ!qO17^d  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? nxo+?:**  
这个差事就留给了holder自己。 ?LP9iY${  
    gfgn68k  
cWLqU  
template < int Order > BVpO#c~I  
class holder; MX|H}+\  
template <> 9Q.#\  
class holder < 1 > T!|=El>  
  { KbW9s,:p  
public : xDLG=A%]z  
template < typename T > /+|#^:@  
  struct result_1 =L]Q2V}  
  { UE"GJt`I  
  typedef T & result; |E)aT#$f'  
} ; \Qy$I-Du  
template < typename T1, typename T2 > Z`Z5sj 4{  
  struct result_2 -{jdn%Y7CK  
  { . iwZ*b{  
  typedef T1 & result; pA}S5x  
} ; YY5!_k  
template < typename T > y~ rX l  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const DAO]uh{6  
  { %)(Cp-b!  
  return (T & )r; z-T{~{q  
} $8~e}8dt|  
template < typename T1, typename T2 > >BVoHt~;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const e'9r"<>i  
  { s60 TxB  
  return (T1 & )r1; L{fFC%|l2L  
} q_[G1&MC  
} ; I5ZqBB  
{XCf-{a]~  
template <> 9KuD(EJS  
class holder < 2 > quxdG>8  
  { * ?Jz2[B  
public : `3_lI~=eH  
template < typename T > CH#k(sy  
  struct result_1 f 2YLk  
  { bBc-^  
  typedef T & result; ]9 w76Z  
} ; f!_ ctp  
template < typename T1, typename T2 > SU.ythU2,c  
  struct result_2 MXtkP1A `  
  { 3'`dFY,  
  typedef T2 & result; } ^kL|qmjR  
} ; #q\x$   
template < typename T > K`-!uZW:B7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const F7*wQ{~  
  { }T_Te?<&  
  return (T & )r; mN_Z7n;^eh  
} c3TKl/  
template < typename T1, typename T2 > G&f8n  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 4Y\wnwI  
  { k@mVxnC  
  return (T2 & )r2; 4=8QZf0\  
} \;X+X,M  
} ; 5\fCd|  
@R|'X  
|I;$M;'r&  
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> >。 J @IS\9O  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: qQ]]~F  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ]; $] G-  
5*g]qJF  
return l(i, j) = r(i, j); 9LC&6Q5O&  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) i5}4(sV  
5 `D-  
  return ( int & )i;  t+uE  
  return ( int & )j; (qM j-l  
最后执行i = j; Ol_q{^  
可见,参数被正确的选择了。 #dxgB:l)%l  
J9~i%hzr  
O[@ q%&_  
]b?9zeT*'l  
@C_KV0i  
八. 中期总结 )FN;+"IJ  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: KJn!Ap  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 08bJCH  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 R"v 3!P  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor q'[}9e`Q  
w*9br SK  
26?W nu60  
W#fZ1E6  
da!P0x9p  
] y{WD=T  
九. 简化 OPJ: XbG  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 Y$K!7Kq  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Cizvw'XDV  
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: igL<g  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 E>LkJSy=  
  +-*/&|^等 jEdtJ EPa  
2. 返回引用。 0 fXLcal  
  =,各种复合赋值等 ,8'>R@o  
3. 返回固定类型。 W*DVi_\$y  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) =<@2#E)  
4. 原样返回。 ! |waK~jK  
  operator, ?4H#G)F  
5. 返回解引用的类型。 Z6C=T;w  
  operator*(单目) VXBY8;+Yp  
6. 返回地址。 pO  Iq%0]  
  operator&(单目) {@Yb%{+  
7. 下表访问返回类型。 B_`y|sn  
  operator[] IA zZ1#/3  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 +gd2|`#  
  operator<<和operator>> NH<gU_s8{9  
g6t"mkMY L  
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。 4LcX<B U9  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: RprKm'b8x`  
2zSG&",2D  
template < typename Left > o Pci66  
struct value_return QS.>0i/7l  
  { R:-JkV>e:  
template < typename T > ZIR0PQh\  
  struct result_1 P;[OWSR[d  
  { 1F'1>Bu~  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; WO5O?jo'  
} ; b3-e R5U/  
}TQ{`a@  
template < typename T1, typename T2 > Am0{8 '  
  struct result_2 Qhi '') Q  
  { Y/<lWbj*A  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; '+>fFM,*B  
} ; F7L&=K$2y  
} ; d6{Gt"  
f*{ YFg?*&  
sxKf&p;  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait dC e4u<so\  
5<pftTcZ  
下面我们来剥离functor中的operator() kv,%(en]  
首先operator里面的代码全是下面的形式: hVT~~n`Rj  
)5j;KI%t  
return l(t) op r(t) V3;.{0k  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) =h6 sPJ  
return op l(t) b !@Sn/  
return op l(t1, t2) qW:)!z3\  
return l(t) op G|w=ez  
return l(t1, t2) op , ^F)L|  
return l(t)[r(t)] GDhE[of  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 4D%9Rc0 G  
'3]p29v{  
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: g[ 0<m#"  
单目: return f(l(t), r(t)); v0Dq@Q1  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); &c(WE RW?-  
双目: return f(l(t)); $mmup|;(  
return f(l(t1, t2)); >h2%[j=  
下面就是f的实现,以operator/为例 uJHu>M}~  
v[@c*wo  
struct meta_divide -! ;l~#K=  
  { G&xo1K]  
template < typename T1, typename T2 > hv6@Jr3  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) _Y=2/*y^  
  { <^~FLjsfg  
  return t1 / t2; .?p\n7  
} /&& 2u7*  
} ; do-ahl,  
aSuM2  
这个工作可以让宏来做: ,:fl?x.X  
$&s=68  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ w;}@'GgL  
template < typename T1, typename T2 > \ `~eX55W  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; b `2|I {  
以后可以直接用 8(.mt/MR  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) R+q"_90_  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 V}d 9f 2  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) kg][qn|>J]  
jV#ahNq;  
n?\ nn3  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 `nKH"TaX  
)b<k#(i@#  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > =1I#f  
class unary_op : public Rettype 50TA :7  
  { 9YsR~SM  
    Left l; F62V 3 Xy  
public : IW8+_#d  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 7"7rmZ   
cYx4~V^  
template < typename T > ^_5L"F]sP  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ihh4pD27g  
      { Q9d`zR]  
      return FuncType::execute(l(t)); MS(JR  
    } yKXff1^M  
e__@GBG  
    template < typename T1, typename T2 > Ftw;Yz  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l$K,#P<)  
      { ,\ 2a=Fp  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ^l^fD t  
    } J$4wL F3  
} ; H/M Au7  
Z3k(P  
/vY_Y3k#  
同样还可以申明一个binary_op !3mA 0-!+  
I -Xlx<  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 9_\'LJ  
class binary_op : public Rettype 6.5T/D*TT  
  { {X2`&<i6  
    Left l; BR'I+lQ  
Right r; ,BFE=:ZIK  
public : "fg](Cp[z  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} cJM:  
<APB11  
template < typename T > nf 1#tlIJd  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const IchCACK  
      { hlu:=<B  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ,+qVu,  
    } 22kpl)vbU  
2,lqsd:xM  
    template < typename T1, typename T2 > "#v=IJy&r  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vHAg-Av c  
      { wU#F_De)R:  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); k>dsw:  
    } ^gV T$A  
} ; 8Qh#)hiW!  
$Vc~/>  
ut >4U'.H  
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 v7%X@j]ji  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 t9&c E:n  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) `cx]e  
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。 $?,a[79  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Tirux ;  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 Xh J,"=E+  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 5TBp'7 /s~  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) :{NC-%4o0  
下面是修改过的unary_op f84:hXo6  
,uzN4_7u  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > *. 3N=EO  
class unary_op fzjU<?}  
  { | ohL]7b<  
Left l; T&86A\D\z  
  "x@='>:$  
public : p8s:g~ W  
"<}&GcJbz  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} [1Ydo`  
&V|>dLT>A  
template < typename T > 5Z4- Z  
  struct result_1 |QV!-LK  
  { jjJ2>3avY  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; qQ!1t>j+H  
} ; Soie^$ Y  
{0! ~C=P  
template < typename T1, typename T2 > bYz&P`o}  
  struct result_2 =A Vg Iv  
  { @/r^%G  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; _"4xKh)  
} ; GE>[*zN  
q1E:l!2al  
template < typename T1, typename T2 > )2,eFNB#n  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const T[= S$n -'  
  { gyS+9)gY  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); X(jVRr_m9  
} /ywD{*  
DmXcPJ[9  
template < typename T > @aQ1khEd  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const pT?Q#,fh  
  { 0A{/B/r   
  return OpClass::execute(lt(t)); `OymAyEYQ  
} ~}K5#<   
8q`$y$06Dk  
} ; ^-FRTC  
|[9?ma  
&C>/L;  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 6<0n *&  
好啦,现在才真正完美了。 DO7W}WU  
现在在picker里面就可以这么添加了: ~OePp a\  
u*  
template < typename Right > azjEq$<M  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const y8VpFa  
  { Q-#$Aa  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); l{w#H|]  
} smG>sEp2  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 _2btfY1U  
LQnkcV  
10#oG{ 9  
VL' fP2  
R:p62c;Tv0  
十. bind '03->7V  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 %p&k5:4<"#  
先来分析一下一段例子  Av0y?oGH  
~j#~ \Ir  
V|)>{Xdn  
int foo( int x, int y) { return x - y;} VL9-NfeqR  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Y^%T}yTtq  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 bVmA tm[  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ~.%K/=wK@  
我们来写个简单的。 R(j1n,c]  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: D@EO=08<b  
对于函数对象类的版本: ,Ma.V\T[  
Y32O-I!9u  
template < typename Func > 4/ X/>Y1  
struct functor_trait ^$%Z! uz  
  { )Qm[[pnj  
typedef typename Func::result_type result_type; "uLjIIl  
} ; +!f=jg06  
对于无参数函数的版本: ( 6(x'ByT  
E1;@=#t2i  
template < typename Ret > Q4t(@0e}  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 8 i&_Jgmr  
  { Y-ux7F{=z  
typedef Ret result_type; +.RKi !  
} ; ] 4+s$rG  
对于单参数函数的版本: PL{Q!QJK'  
BQ^H? jo  
template < typename Ret, typename V1 > JO14KY*%  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > W&h[p_0  
  { 0iCPi)B  
typedef Ret result_type; 1B*WfP~  
} ; B7\k< Nit0  
对于双参数函数的版本: OdMO=Hy6d  
?Z\Yu'  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > (><zsLs&  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > PiFD^w  
  { b'zR 9V  
typedef Ret result_type; BF{w)=@/'  
} ; 5q@LxDy,b  
等等。。。 "i:T+#i({O  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy %hlspI(J  
P#v*TD'  
template < typename Func > SPj><5Ro  
struct func_return {;2i.m1  
  { 4YZS"K'E  
template < typename T > zb6ju]2  
  struct result_1 wPbkUVO  
  { x*oWa,  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; %7Kooq(i  
} ;  2A4FaBq"  
2?@j~I=s2h  
template < typename T1, typename T2 > &Bx J  
  struct result_2 -Xz?s  
  { OT %nrzP  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 1Xy]D  
} ; sqx` ">R  
} ; G ;?qWB,  
 Lw1T 4n  
4Z[V uQng  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 K[ .JlIP  
,n2i@?NHZ  
template < typename Func, typename aPicker > -#-p1^v}  
class binder_1 4 !`bZ`_Bw  
  { \EbbkN:D  
Func fn; (Lh#`L?x  
aPicker pk; GC8}X;((Y  
public : DOm[*1@^  
6VD1cb\lF  
template < typename T > ryO$6L  
  struct result_1 S)He$B$pp  
  { n$m"]inX  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Oc9#e+_&  
} ; Ct$82J  
-6Tk<W  
template < typename T1, typename T2 > @|bP+8oU  
  struct result_2 g|PC$p-z+  
  { 0f ER*.F  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; F{k+7Ftc  
} ; 1|,Pq9  
gG54:  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} N132sN2   
fYebB7Pv  
template < typename T > g. %  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const OH<?DcfeL  
  { T0j2a &Pv  
  return fn(pk(t)); 3L-^<'~-k;  
} jW*1E *"  
template < typename T1, typename T2 > :ZdUx  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~Pk0u{,4XQ  
  { 4yMW^:@  
  return fn(pk(t1, t2)); ?_6YtR,{  
} =fc: 6JR  
} ; ^ L:cjY/  
zH)_vW  
lQPqcZd  
一目了然不是么? 4C~UcGMv\  
最后实现bind " oy\_1|  
jm>3bd  
Hr;h4J  
template < typename Func, typename aPicker > &UAe!{E0  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) lp&!lb`  
  { )J/HkOj"V  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); uMXc0fs!$  
} .uZ7 -l  
8uG0^h}  
2个以上参数的bind可以同理实现。 _3Q8n|  
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。 Mjpo1dw  
@b!"joEy  
十一. phoenix WoL9V"]  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: B_3QQ tjAl  
e xR^/|BR  
for_each(v.begin(), v.end(), O^{1RV3:,T  
( !7lj>BA>  
do_ WbjF]b\  
[ #/J 'P[z  
  cout << _1 <<   " , " Uv?'m&_  
] {sN"( H4$  
.while_( -- _1), lpQP"%q  
cout << var( " \n " ) l_FGZ!7  
) a,'Cyv">  
); <2Y0{ 8)  
6=|&tE  
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: t\U$8l_;  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 2iXoj&3e  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 v<rF'D2  
那么我们就照着这个思路来实现吧: L0Vgo<A  
W|Ldu;#  
=7[)'  
template < typename Cond, typename Actor > vM0_>1nN  
class do_while f %fa{  
  { [p;*r)f2}  
Cond cd; %j]ST D.E  
Actor act; f|0lj   
public : )@QJ  
template < typename T > "mj^+u-  
  struct result_1 m$UvFP1>u1  
  { Y'm=etE  
  typedef int result_type; H~+xB1  
} ; * UcjQ  
eO5ktEoJ  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} go|>o5!g  
cFfTYP9  
template < typename T > UKB_Yy^Y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const P 15:,9D  
  { &H;8QZ8uw  
  do `bgb*Yaod  
    { ;i)KHj'  
  act(t); (}H ,ng'4  
  } @h-T:$  
  while (cd(t)); 6TFo|z!C  
  return   0 ; u]vPy ria  
} k'13f,o}  
} ; 9 pKm*n&  
X BI;Lg  
W}gVIfe  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ~Yk"Hos  
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。 \ XH@b6{  
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。 VyZV (k  
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。 +t\^(SJ6  
下面就是产生这个functor的类: sWxK~Yg  
?z.Isvn  
ofCVbn  
template < typename Actor > P.4E{.)(  
class do_while_actor g^lFML| %  
  { .j 'wQ+_  
Actor act; w!,QxrOV~  
public : D$pj#  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} wa?+qiWnrl  
mCk5B*Jy  
template < typename Cond > E2:D(7(;l  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; qzdaN5  
} ; c cr" ep  
zGs|DB  
z[ #6-T &  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 # cWHDRLX  
最后,是那个do_ ya>N.h  
b.Su@ay@(^  
oI$V|D3 9  
class do_while_invoker RK)l8c}  
  { HYIRcY  
public : x70N8TQ_gK  
template < typename Actor > -uR{X G. D  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const mTd<2Hy  
  {  # eEvF  
  return do_while_actor < Actor > (act); g~R/3cm4  
} Uz>Yn&{y6  
} do_; Z[;#|$J  
*PcVSEP/0  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? @,6ST0xT (  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 &wGg6$  
最后来说说怎么处理break和continue rt;gC[3\  
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。 b+$o4 l/x  
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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