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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda [yF^IlSs  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 }5hZo%w[n  
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, 8<c' x]~  
+C5#$5];  
XHNkQe  
X+*<B(E  
  class filler %ET # z!  
  { ?RJdn]`4j  
public : Ys%'#f  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} FE}s#n_Pd  
} ; kyu2)L2u  
23k)X"5  
]_\AHnJ  
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: q|Fjm]AF  
L6x B`E9  
AoU_;B\b%  
S*s:4uf  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); J@gm@ jLc  
K4Y'B o4  
$E@ouX?  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 0<3E  
AHWh}~Yi  
X98#QR#m  
BjB&[5?z  
二. 战前分析 "]<w x_!+}  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 6+ ?wnp-  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 4uPH  
H7}g!n?  
>~^`5a`$uI  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); T?#s'd  
  /* --------------------------------------------- */ nfa_8  
vector < int *> vp( 10 ); \#2 s4RCji  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); [\a:4vDAbi  
/* --------------------------------------------- */ cB<O.@  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ]2PQ X4t 0  
/* --------------------------------------------- */ eX@ v7i,}  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); jQ)L pjS1  
  /* --------------------------------------------- */ U Q)!|@&  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); R~$hWu}}  
/* --------------------------------------------- */ HS(U4   
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); F:S"gRKz  
G"{4'LlA  
\Vz,wy%-  
2'Y{FY_Z  
看了之后,我们可以思考一些问题: PY2[ S[  
1._1, _2是什么? a^(2q{*  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 n 3h^VQ*]G  
2._1 = 1是在做什么? <8*A\&  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 7MoR9,(  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 z>7=k`x`:  
f&f`J/(  
NtqFnxm/  
三. 动工 9@Q&B+!  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 1*L^^% w  
3`x sK[  
D$QGLI9(  
3Fgz)*Gu]  
template < typename T > )U]:9)   
class assignment qg|Ox*_od"  
  { +;YE)~R?  
T value; vUqe.?5  
public : 4Q@\h=r  
assignment( const T & v) : value(v) {} ed=n``P~}  
template < typename T2 > IeH^Wm&^  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } dV)Y,Yx0${  
} ; X=JFWzC  
J0Jr BXCh  
~m!#FTc*  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 :MK:TJV  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment R9Ldl97'  
#t){4J  
k]t,q$Vd  
xna7kA  
  class holder ^)Smv\Md  
  { bB y'v/  
public : Ywmyr[Uh'  
template < typename T > akMJ4EF/  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const  ccRlql(  
  { x!OWJ/O  
  return assignment < T > (t); J`4Z<b53  
} Y$>+U  
} ; s%5Uj }  
j,\tejl1  
cT\O v P*_  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: K!9y+%01  
DE'Xq6#PK  
  static holder _1; 3'.! +#  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 GI}4,!^N  
SwyaYK  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); nT_*EC<.  
而不用手动写一个函数对象。 F ~*zC`>Y  
p@vpd  
O5u cI$s  
u$apH{  
四. 问题分析 J 0&zb'1  
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。 n'q aR<bY  
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。 $I\))*a  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 d:A\<F  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 +d.u##$  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 jMTRcj];(  
 o1 jk=  
五. 问题1:一致性 ,<7"K&  
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?| |!{ z? i  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 km9Gwg/zT  
5BrU'NF  
struct holder lq~Gc M  
  { "(Mvl1^BT  
  // >s;oOo+5  
  template < typename T > iz Xbp02  
T &   operator ()( const T & r) const Vp|2wlFE-  
  { k&WUv0  
  return (T & )r; JtSuD>H`"  
} r;c' NqP  
} ; ~o:rM/!Ba  
=s`XZkh  
这样的话assignment也必须相应改动: P;^y|0N m  
J>&[J!>r  
template < typename Left, typename Right > O 5g}2  
class assignment SL6mNn9c  
  { Xq+!eOT  
Left l; G%xb0%oi]%  
Right r; 2O?Vr" A  
public : eLCdAr  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ll^Th >  
template < typename T2 >  C/SapX  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } sGXp}{E9  
} ; uCY(:;[<  
F~tm`n8Z  
同时,holder的operator=也需要改动: @~JB\j9  
P]|J?$1K  
template < typename T > R1I I k  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const !y.ei1diw  
  { CW.&Y?>Tv  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ,Y`'myL8W  
} ,h3269$J  
J@oEV=L  
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。 jVLY!7Z4  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ='7er.~\  
|E46vup  
return l(rhs) = r; ]ev*m&O  
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。 1_N~1Ik  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: JQ~y- lt  
OAmES;Ck$(  
template < typename Tp > }@3Ud ' Y  
class constant_t w%>aR_G  
  { 5x:Ift *  
  const Tp t; MDMtOfe|  
public : }v_p gatC  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 59&T/  
template < typename T > ST[2]   
  const Tp &   operator ()( const T & r) const s/r5,IFR  
  { ;b, -$A  
  return t; ZC3tbhV  
} <m?GJuQ'  
} ; *LY~l  
+P>Gy`D9  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 uPa/,"p  
下面就可以修改holder的operator=了 `4q5CJ2  
43vGgGW  
template < typename T > \4[c}l  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const {Q{lb(6Ba  
  { vp"%IW  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); KC@k9e  
} W,QnU d'N  
-9=M9}eDF  
同时也要修改assignment的operator() r]8wOu-'  
Q%M'[L?[  
template < typename T2 > +")qi =  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 08<k'Oi]  
现在代码看起来就很一致了。 F{#N6,T  
!yoSMI-  
六. 问题2:链式操作 8[6ny=S`  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 7Vz[ji  
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。 l.__10{  
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。 u Y?/B~  
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。 qZT 4+&y  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Q'n(^tbL  
}*fW!(*  
template < typename T > +=|hMQ;  
struct result_1 71oFm1m{  
  { -X"5G  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; tYI ]LL  
} ; V_)5Af3wY  
6{JR0  
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: .Q=2WCv0  
( z8]FT  
template < typename T > D8r>a"gx  
struct   ref P<j4\zJ  
  { &{-oA_@  
typedef T & reference; <7_ |Q   
} ; 5}.,"Fbr  
template < typename T > @ A~B ,  
struct   ref < T &> /3CHE8nSh  
  { oso1uAOfp  
typedef T & reference; jMm_A#V>p  
} ; N<#S3B?.  
2*~JMbm  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: oj,HJH+  
9[epr+f  
template < typename T > #~bU}[{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Zu2m%=J`  
  { 9IS1.3  
  return l(t) = r(t); l _kg3e4  
} N.fQ7z=Z(M  
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。 "e1{V8 4  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 hj^G} 4  
jRv;D#Hp  
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 ?~VWW<lR  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: -Z`(? k  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 B)j`}7O 06  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ]Ks]B2Osz  
最后的布局是: B$}wF<`k7  
                Add <3SFP3^:  
              /   \ 2 pM  
            Divide   5 kcq9p2zKv  
            /   \ ?G~/{m.  
          _1     3 WrE-Zti  
似乎一切都解决了?不。 o 1 hdO  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 H{ n>KZ]\  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 .c=$ bQ>^  
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: u%+6Mp[E  
jQ.>2-;H9  
template < typename Right > !#,-  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 8!`7-  
Right & rt) const 'Yaf\Hp  
  { B#qL$M,|  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); [M7iJcwt  
}  |0C|$2  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 9[t]]  
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。 ct2_N  
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。 "v\ bMuS  
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。 x[GFX8h(k6  
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。 `@f hge  
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? hQg,#r(JE4  
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: C&gOA8nf  
3X-{2R/ 3  
template < class Action > *@bg/S K%  
class picker : public Action Xhq? 7P$3  
  { 7`uA  
public : h@PMCmf_  
picker( const Action & act) : Action(act) {} dyQ<UT  
  // all the operator overloaded $4$?M[  
} ; 8 7|8eU2:k  
O" X!S_R  
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。 c"f-$^<  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: VV0EgfJ  
%9~kA5Qj  
template < typename Right > r 48;_4d)D  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const q_9N+-?{7  
  { ;3.T* ?|o  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); >+A1 V[  
} J[& 7,}  
N8DiEB3~  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > WV,?Ge  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 }6uV]V{  
X*0eN3o.  
template < typename T >   struct picker_maker C)&gL=O*$  
  { _-|yCo  
typedef picker < constant_t < T >   > result; @,y FY  
} ; D*d 3w  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 0M/\bE G(_  
  { vjs|!O=oH  
typedef picker < T > result; T9<H%iF  
} ; cdek^/  
:N*q;j>  
下面总的结构就有了: .swgXiRvs  
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。 J#Ne:Aj_  
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。 PoBu kOv  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 NR;S3-Iq(  
至此链式操作完美实现。 z/P^-N>  
A_6/umF[ZA  
#RLch  
七. 问题3 Q8DQ .C  
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。 %WJ{IXlz  
B Z\EqB  
template < typename T1, typename T2 > |$.sB|_ N  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ZaNyNxbp>z  
  { 5Re`D|8  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); {R1Cxt}  
} v:J.d5  
|j5A U  
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: T_oW)G  
$E4O^0%/p  
template < typename T1, typename T2 > X('Q;^`  
struct result_2 `3>)BV<P  
  { L!+[]tB  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; =B o4yN  
} ; P60]ps!M  
e $/Zb`k  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? qN`]*baS  
这个差事就留给了holder自己。 2\z`G  
    B!E<uVC  
1CS]~1Yp:  
template < int Order > PTI'N%W  
class holder; vU \w3  
template <> gKm~cjCB`~  
class holder < 1 > e u=f-HW]  
  { K&Wv.}=V  
public : ]Gd]KP@S  
template < typename T > `aX}.{.!  
  struct result_1 UQji7K }  
  { !g8.8(/t)  
  typedef T & result; d'g{K]=tF  
} ; *{;A\sL  
template < typename T1, typename T2 > @h7GTA \  
  struct result_2 b]s1Q ]V  
  { `X.=uG+m  
  typedef T1 & result; /J9T=N  
} ; "` ?W u  
template < typename T > rfZj8R&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ;ijfI  
  { um0}`Xq^  
  return (T & )r; q2j}64o _S  
} B'BbTI,  
template < typename T1, typename T2 > }&C!^v o  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const HU'`kimWb  
  { [%)B%h`XGf  
  return (T1 & )r1; KbuGf$Bv  
} #35S7G^@`  
} ; BI]ut |Qw  
`w+9j-  
template <> 3sg)]3jm2  
class holder < 2 > _I70qz8  
  { ?BWvF]p5/  
public : _^2[(<Gmv  
template < typename T > $85o%siS'  
  struct result_1 3xCA\*  
  { C;:1CK  
  typedef T & result; %ucmJ-< y#  
} ; 23n8,} H,  
template < typename T1, typename T2 > * SON>BSF  
  struct result_2 Kp=3\)&  
  { $d??(   
  typedef T2 & result; )i6U$,]  
} ; kq.R(z+  
template < typename T > F0ivL`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const k s`  
  { CR<pB)F?a  
  return (T & )r; )'I<xx'1  
} PS<tS_.  
template < typename T1, typename T2 > W-ND<=:Up  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ,"MUfZ  
  { buM>^A"  
  return (T2 & )r2; vM3|Ti>a'  
} eS# 0-  
} ; 6~Oje>w;  
Vqp.jF1|  
d<cbp [3F  
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> >。 uxJiec`&  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: [\M?8R$)  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ! {o+B^^  
PM?Ri^55<L  
return l(i, j) = r(i, j); KZ >"L  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) tIy/QN_42  
2mp>Mn~K^  
  return ( int & )i; E~O>m8hF  
  return ( int & )j; 7R`ZTfD  
最后执行i = j; 9kg>)ty@  
可见,参数被正确的选择了。 ]A<u eM  
fF]&{b~wk  
c"&!=@  
i.dAL)V  
P;91C'T-x  
八. 中期总结 ]}Hv,a   
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: >`V|`Zi ?  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 A kQFb2|ir  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ?}Ptb&Vk(  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor o?hw2-mH  
VKfHN_m*  
\C\y' H5  
A)a+LW'=u  
4Jy,IKPp  
j<-o{6r  
九. 简化 "N:]d*A\  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 "=TTsxyM6P  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 !<^j!'2  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: aTL7"Myp  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 5Fm? ,^  
  +-*/&|^等 <?@46d?C  
2. 返回引用。 (2\ekct ^  
  =,各种复合赋值等 (>lqp%G~  
3. 返回固定类型。 ej53O/hP  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) cZF;f{t  
4. 原样返回。 LzSusjEW@  
  operator, 6]A\8Ty  
5. 返回解引用的类型。 lfhKZX  
  operator*(单目) DmA!+  
6. 返回地址。 Jj!tRZT  
  operator&(单目) 5:3$VWLa <  
7. 下表访问返回类型。 krY.Cc]  
  operator[] WjxBNk'f  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 {"AYOc>2|  
  operator<<和operator>> :H:}t>X6Vo  
/*2W?ZM~H  
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。 q$*_C kT  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 8$tpPOhzb  
sWzXl~JbF  
template < typename Left > ;8Q?`=a  
struct value_return SL 5DWZ  
  { `l40awGCz  
template < typename T > `X03Q[:q"[  
  struct result_1 uXa}<=O  
  { R,Uy3N  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; @!HMd{r  
} ; ! r\ktX  
wm[d5A4  
template < typename T1, typename T2 > znpZ0O\!  
  struct result_2 0`zq*OQ  
  { `,=p\g|D  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ?bi^h/ f  
} ; qiJ;v1  
} ; j 0NPd^  
<[??\YOc  
j?ubh{Izm  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 5]ob;tAm  
e' ;c8WF3E  
下面我们来剥离functor中的operator() [<Puh  
首先operator里面的代码全是下面的形式: #yxYL0CcA:  
hpKc_|un  
return l(t) op r(t) *3oQS"8  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) oQB1fs  
return op l(t) 'B:De"_(N  
return op l(t1, t2) Q%d[ U4@  
return l(t) op E*"E{E7  
return l(t1, t2) op v^E2!X  
return l(t)[r(t)] + a@SdWf  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] #Ih(2T i  
}eK*)  
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: \zDV|n~{w  
单目: return f(l(t), r(t)); ZI]K+jza  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); pMrf i}esx  
双目: return f(l(t)); ~u1J R`y  
return f(l(t1, t2)); ~/[N)RFD  
下面就是f的实现,以operator/为例 ds[~Cp   
A|nU _*  
struct meta_divide W]]2Uo.  
  { t $%}*@x7  
template < typename T1, typename T2 > GUZi }a|=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ?E+XD'~  
  { 5mBk[{  
  return t1 / t2; b=go"sJ@>(  
} hZG{"O!2 s  
} ; ^ZBkt7  
+g30frg+Gl  
这个工作可以让宏来做: j KK48S  
Y^f|}YO%y  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ yU`IyaazZ  
template < typename T1, typename T2 > \ [a6lE"yr  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; pp_ddk  
以后可以直接用 Etk<`GRfA  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) bsVOO9.4-  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 9 f+7vCA  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) XRin~wz|S  
b6VAyTa  
1Qkuxw  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 3g?T,| 2K  
8ttw!x69)_  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 4 .qjTR  
class unary_op : public Rettype VW/1[?HG5  
  { h@8  
    Left l; W`kgYGnFG  
public : .!! yj,bQz  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} v]sGdZ(6-  
3M`J.>  
template < typename T > ea/6$f9^  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N~YeAe~+  
      { X} 8U-N6)  
      return FuncType::execute(l(t)); $S/ 8T  
    } =="SW"vNi  
uEY5&wX`  
    template < typename T1, typename T2 > )nVx 2m4  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (~4AG \  
      { =cY]cPO  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); n9ih^H  
    } ?,[w6O*  
} ; q3t@)+l>*  
uWQ.h ,  
==9Ez  
同样还可以申明一个binary_op l0V@19Ec  
N11am  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Orgje@c{  
class binary_op : public Rettype ,.B8hr@H6-  
  { z'*>Tk8h  
    Left l; sa])^mkq(  
Right r; ([A;~ p;n  
public : _ 9dV 3I  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Adm`s .  
9`{cX  
template < typename T > 'rgV]Oy  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const yDrJn* r^  
      { 2 r)c?  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 3]Mx,u  
    } zjS<e XLs[  
EWi@1PAZK  
    template < typename T1, typename T2 > OduTg^R  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jTJ[2WaS  
      { :4dili4|/  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Z9y:}:j"  
    } {zcjTJ=Zt8  
} ; . j },  
]  D(3   
1['A1 ,  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 c1f6RCu$b  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 '_%Jw:4k  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 1Ppzch7  
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。 K`sm  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ' =kX   
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。。。 uBXI*51{  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 b~p <   
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) \$I )}  
下面是修改过的unary_op e# DAa  
g  YZgo  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > xHmc8G$zu  
class unary_op DX|kO  
  { cW2:D$Pe  
Left l; ,$Mw/fA  
  :d;5Q\C`  
public : VI4d/2e  
R.7" ZG  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} <5 +?&i  
{>qCZ#E5WO  
template < typename T >  i.]}ooI  
  struct result_1 /\.kH62  
  { }`X$ '  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; b]~M$y60q  
} ; Hcpw [%(  
K|&y?w  
template < typename T1, typename T2 > (.cT<(TB  
  struct result_2 d0,I] "  
  { "v06F j>q  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; )]}*oO  
} ; A, os rv  
h(fh |R<  
template < typename T1, typename T2 > 6m]L{ buP  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const J';tpr  
  { >Y:ouN~<  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 8CL05:&  
} Ce:kMkJ  
7D,+1>5^Ne  
template < typename T > wsARH>Vz  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const T"z!S0I  
  { x8H)m+AW  
  return OpClass::execute(lt(t)); Hi9]M3Ub  
} ;J:YNup  
p81~Lk*Hz@  
} ; JBqzQ^[n  
j EX([J1  
]Vubz54  
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 _^B+Xo@E-  
好啦,现在才真正完美了。  _R ]1J0  
现在在picker里面就可以这么添加了: FR&RIFy  
REw3>/=  
template < typename Right > zAH+{4lC+  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const k $);<= ZI  
  { `>V.}K^4  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ZE9*i}r  
} O;XF'r_  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 Og["X0j  
uGv+c.~[j  
1+^c3Dd`  
%l,Xt"nS#  
!#r]f9QP  
十. bind  i J\#su  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 i-Z@6\/a5  
先来分析一下一段例子 D@Q|QY5qic  
b`2~  
pyNPdEy  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ?vhW`LXNB  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 rScmUt  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 au8) G_A  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。  j>6{PDaT  
我们来写个简单的。 H;^6%HV1  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: mr*zl*  
对于函数对象类的版本: \+,jM6l}-  
BKIt,7j  
template < typename Func > n4:WM+f4  
struct functor_trait  2}`OjVS  
  { rnW i<Se  
typedef typename Func::result_type result_type; DCNuvrZ  
} ; U{ Y)\hR-  
对于无参数函数的版本: x&;SLEM   
Awj`6GeJ  
template < typename Ret > f_ ::?  
struct functor_trait < Ret ( * )() > -Ju!2by  
  { xGA%/dy,;  
typedef Ret result_type; 1.uyu  
} ; 1*a2s2G '  
对于单参数函数的版本: CV`  I.  
{ d/k0H  
template < typename Ret, typename V1 > | o?@Eh  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > /5o~$S  
  { "e(N h%t  
typedef Ret result_type; q[+];  
} ; #):FXB$a  
对于双参数函数的版本: /g_}5s-Z  
!rXyw`6N  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > v(af aN  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Fv3fad@x  
  { #R)$nv:h?^  
typedef Ret result_type; {C<ch@sR  
} ; L.8-nTg"y  
等等。。。 s)-=l _4T  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy <EE)d@%>v  
K <0ItN v  
template < typename Func > p1Els /|  
struct func_return WUHijHo5(8  
  { UE(%R1Py  
template < typename T > 9@!`,Co  
  struct result_1 O=yUA AD$  
  { Ly^r8I  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 0iwx$u 7[  
} ; X&K1>dgWP  
$FD0MrB_+  
template < typename T1, typename T2 > N[AX29  
  struct result_2 . [C ~a  
  { xL mo?Y*  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; fFsA[@5tul  
} ; S3 &L  
} ; TEY%OI zU+  
M*t{?o/t;  
RhYf+?2  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 nlJxF5/  
Fd3V5h  
template < typename Func, typename aPicker > N5 g!,3  
class binder_1 vmL0H)q  
  { ba ,2.|  
Func fn; @o_-UsUX  
aPicker pk; R7vO,kZ6Q  
public : )4DF9JpD  
xvb5-tK -  
template < typename T > oas}8A)  
  struct result_1 f 1]1ZOb  
  { }VyD X14j  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; G6L 'RP  
} ;  aj1Zi3h  
TJ+yBMd*%  
template < typename T1, typename T2 > 3C5<MxtK  
  struct result_2 edA.Va|0  
  { :dB6/@f W  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ZXp=QH+f  
} ; V,lz}&3L  
F(mm0:lT  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} )/Ul" QF  
2b2/jzO}J  
template < typename T > \=i>}Sg  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const lLl^2[4k5  
  { 8M !If  
  return fn(pk(t)); NKh8'=S  
} U@DIO/C,m`  
template < typename T1, typename T2 > H htAD Y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %I?uO( @  
  { :H3qa2p  
  return fn(pk(t1, t2)); @=:( b"Sg  
} |s=)*DZv  
} ; u|i.6:/=  
fm Fh.m.+N  
6/ F]ncwG  
一目了然不是么? aNw8][  
最后实现bind Y=\;$:L[  
jgbE@IA@!'  
cjp H hoW  
template < typename Func, typename aPicker > n-0RA~5z  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Q`'w)aV  
  { g"^<LX-  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 6Xbo:#  
} $SA8$!:  
|cUTP!iy  
2个以上参数的bind可以同理实现。 N"@aisi)  
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。 yMB*/vs  
xXQDHc -Ba  
十一. phoenix )BmK'H+l  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: +<7`Gn(n3  
|]*]k`o<)  
for_each(v.begin(), v.end(), v?vm-e  
( DavpjwSn  
do_ Z2!O)8  
[ wgp{P>oBX  
  cout << _1 <<   " , " 9Eu.Y  
] 5Ay\s:hb[u  
.while_( -- _1), =*_T;;E  
cout << var( " \n " ) GB&<+5t2  
) aOIE9wO  
); ^U)xQD"  
wak_^8x  
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: Pm*FA8a7  
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 B=8],_  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 +O8rjVg)  
那么我们就照着这个思路来实现吧: `2.[8%6  
krnxM7y  
_vr> -:G  
template < typename Cond, typename Actor > G AI( =  
class do_while f_I6g uDPz  
  { t4X:I&l-M:  
Cond cd; 8 6y)+h`  
Actor act; eEl}.W}  
public : $qO%lJ:  
template < typename T > 8A}cxk  
  struct result_1 @|BaZq,g  
  { Te_%r9P|2  
  typedef int result_type; OTwIR<_B+  
} ; pbJC A&  
P+K< /i  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ^--kcTiR%  
LpN_s#  
template < typename T > =n7QLQU  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :|%k*z  
  { %zsY=qT  
  do @A?Ss8p'  
    { tX)l_ ?jVH  
  act(t); R+}7]tva6C  
  } aGSix}b1P  
  while (cd(t)); 8=\}#F  
  return   0 ; dX^ ^ @7  
} (]ToBju  
} ; \2]M &n GT  
qD!qSM  
,E ]vM&  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). O1xK\ogv  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 W w\M3Q`h  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 bYt [/K,  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 0[E}[{t`  
下面就是产生这个functor的类: K;)(fc  
hc#Sy:T>  
&puPn:_  
template < typename Actor > Q &~|P}  
class do_while_actor ' m^nKG$"  
  { |0^~S  
Actor act; EIdEXAC(  
public : ' ?tx?t  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 8U86-'Pq  
wjEyU:  
template < typename Cond > [P_@-:(O  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; VCf/EkC  
} ; oyC5M+shP9  
VkW N1A  
|tn.ZEgw3~  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 w&F.LiX^  
最后,是那个do_ I) ]"`2w2w  
^?<gz!(-  
h$`zuz  
class do_while_invoker 05SK$ Y<<  
  { :LrB9Cf$n  
public : :[\M|iAo  
template < typename Actor > rvEX ;8TS  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const j{&*]QTN  
  { dQ#$(<v[  
  return do_while_actor < Actor > (act); j;TXZ`|(  
} 4 x|yzUx  
} do_; 1RHFWK5Si  
 :d) y  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ngLpiU0H&  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 w#qE#g %1  
最后来说说怎么处理break和continue /Pv dP#!  
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。 CNMcQP  
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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