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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda q';&SR#"`K  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 2y3?!^$  
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, O&`U5w  
UWQtvQ f  
;[(= kOI  
+7| [b  
  class filler ]Nnxnp  
  { .)LZ`Ge3F  
public : 9{_8cpm4  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} b;S6'7Jf9  
} ; N]B)Fb  
P@qMJ}<j  
H_VEPp,T  
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: EkN_8(w  
).pO2lLF4  
/8f>':zUb  
an3~'g?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); AXz-4,=xX  
:]vA 2  
K@B" ]6  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 sW }<zGYd  
5\okU"{d7  
6ayy[5tW  
U z"sdi  
二. 战前分析 8]S,u:E:N  
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。 3^{8_^I  
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 }1 $hxfb  
0CT}DQ._^N  
AT"!{Y "H  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ^;.T}c%N  
  /* --------------------------------------------- */ BbFa=H.  
vector < int *> vp( 10 ); Hal7 MP  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); }K2 /&kZ  
/* --------------------------------------------- */ "[k1D_PZ  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); b)N[[sOt  
/* --------------------------------------------- */ xpF](>LC(  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); @&;(D!_&  
  /* --------------------------------------------- */ Z+ixRch@-s  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); v2d<o[[C  
/* --------------------------------------------- */ M)L/d_4ka  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Kl{-zX  
zG_p"Z7,  
'!p=aF9L  
grr'd+_e  
看了之后,我们可以思考一些问题: z<hFK+j,'^  
1._1, _2是什么? Re>AsnA[  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 l09Fn>wa  
2._1 = 1是在做什么? u^Vh .g]  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 jAXR`D  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 cv2]*  
2gt+l?O<PS  
^EF'TO$  
三. 动工 9z:K1  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: :Zza)>l  
UVrQV$g!  
*.oKI@  
W;4Lkk$  
template < typename T > Ejv%,q/T(  
class assignment cph~4wCS[U  
  { "f4<B-9<$  
T value; a5|@R<iF  
public : NetYg]8`  
assignment( const T & v) : value(v) {} ^=^$tF  
template < typename T2 > %,/lqcFo  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } N>0LQ MI  
} ; jo}1u_OJ  
-ey)J +?t  
Z^+rQ.%n"&  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 qe?Qeh(!X  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment +Gow5-(  
g5i#YW  
[]zua14F6  
8'_ 0g[s  
  class holder !siWEzw  
  { <?YA,"~  
public : i\)3l%AK]T  
template < typename T > iRNLKi  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const b._m8z ~  
  { m[spn@SF  
  return assignment < T > (t); #n3ykzoqIX  
} LEZ&W ;bCo  
} ; ;$7v%Ls=  
gyev5txn  
Z, T#,  
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: y%S})9  
pLnB)z?  
  static holder _1; h./P\eDc  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 yoQ\lk  
4/'N|c.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); :'}@Al9=>  
而不用手动写一个函数对象。 'Dath>Y=  
v>H=,.`0\  
D<bI2  
]3ifd G k  
四. 问题分析 aE)by-'  
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。 T/l1qcf`wT  
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。 (Sv>NQp  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 v*z(@<Y  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 {:bN/zV#  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 K*Ks"Vx  
'H|~u&?  
五. 问题1:一致性 >zs5s  
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?| 5dl,co{q  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 W\8Ln>  
Z(e ^iH  
struct holder $'{=R 45Z  
  { jn JZ# =)  
  // :U'Cor H  
  template < typename T > $shp(T,q  
T &   operator ()( const T & r) const X:EEPGE  
  { (RE2I  
  return (T & )r; Q9c)k{QZ  
} _Zc4=c,K  
} ; O,s.D,S  
'c %S!$P  
这样的话assignment也必须相应改动: F PR`tE  
D."=k{r.  
template < typename Left, typename Right > %d2!\x%bG  
class assignment z)-c#F@%  
  { W2]TRO  
Left l; rjk( X|R*  
Right r; 0fArF*  
public : o ehaQ#e  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} z wk.bf>m  
template < typename T2 > Y3Oz'%B  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } @MbVWiv  
} ; fThgK;Qy'U  
<jA105U"m>  
同时,holder的operator=也需要改动: p?# pT}1  
nlc.u}#  
template < typename T > },@``&e  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 5MF#&v  
  { 94/BG0  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); )8,|-o=  
} 7K;!iX<d  
Y@uh[aS!  
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。 )C~9E 5E  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Q@S-f:!  
e,0-)?5R  
return l(rhs) = r; 3n]79+w@z  
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。 * F4UAQzYb  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: :TalW~r|  
UvJ; A  
template < typename Tp > h6v077qG  
class constant_t `<frgXu64  
  { [ f/I2  
  const Tp t; -c*\o3)  
public : =&nW~<- v  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ,Nm$i"Lg  
template < typename T > ZDt?j   
  const Tp &   operator ()( const T & r) const C! 9}  
  { ztll}  
  return t; r^fe4b  
} %,P >%'0  
} ; KP]"P*? ?  
0~Gle:  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 WFTvOFj  
下面就可以修改holder的operator=了 ravyiO L  
aZS7sV28  
template < typename T > A8r^)QJP{  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const /F)H\*  
  { :-T*gqj|  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); }G V X>p  
} JRaq!/[(  
V3Z]DA  
同时也要修改assignment的operator() g}LAks  
lLhL`C!  
template < typename T2 > QzvHm1,@  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } oUZoj2G1  
现在代码看起来就很一致了。 q5DEw&UZJ  
H`9Uf)  
六. 问题2:链式操作 ~f\G68c  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 O+q/4  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 88s/Q0l  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 8' DW#%  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ~`ny @WD9  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct };L ^w :  
^h' Sla  
template < typename T > I:cg}JZ>|  
struct result_1 i1lBto[  
  { L{-LX= G^  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; =c.5874A`  
} ; W/$Zvl  
QS[L~97m2M  
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: $'rG-g!f\  
=FP0\cQ.  
template < typename T > 4GdX/6C.  
struct   ref 58Xzup_"  
  { NoE*/!Sr  
typedef T & reference; ia@'%8  
} ; *cuuzi&  
template < typename T > E H:T  
struct   ref < T &> FzQTDu9  
  { 8.AR.o  
typedef T & reference; &#`l;n:]+  
} ; 1\*\?\T>_  
T;TA7{B  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: @gC=$A#  
l e4?jQQ@L  
template < typename T > +ZMls [  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const @mP]*$00  
  { t_^X$pL  
  return l(t) = r(t); Fb22p6r  
} Hmt^h(*/2  
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。 `{k"8#4:qA  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 1RcSTg  
afBE{  
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 Ysq'2  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: }o4N<%/+  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ?'86d_8  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 3<?   
最后的布局是: S{pXs&4O  
                Add ULrr=5&8  
              /   \ !* Ti}oIo&  
            Divide   5 Q 1d'~e  
            /   \ '.Ed`?<p  
          _1     3 -i0(2*<  
似乎一切都解决了?不。 Un`^jw#_  
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。 o8/ ;;*  
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。 4;n6I)&.(  
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: #} ~qqJ G2  
-}O1dEn.  
template < typename Right > L37Y+C//  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 0R{dNyh{  
Right & rt) const X[ q+619  
  { 3vhnwDcK  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); {"oxJ`z4  
} "Ve.cP,7(  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 eAv4FA4g  
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。 IW 21T   
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。 U*Ge<(v$  
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。 /Jf.y*;  
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。 L^2FQti>  
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? B~o\+n  
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: 3bk|<7tl  
) [0T16  
template < class Action > 5;0g!&-t#  
class picker : public Action 5^']+5_vb  
  { *.L81er5~  
public : eSWL rryY  
picker( const Action & act) : Action(act) {} (py]LBZ  
  // all the operator overloaded @1*ohdHH  
} ; +fvaUV_-  
Bm&kkx.9P  
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。 3_~cMlr3T.  
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: yjfat&$  
d>;&9;)H  
template < typename Right > 2gO2jJlv  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ;};wq&b#  
  { ^O^l(e!3  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); lY|Jr{+Ln  
} y_\p=0t8  
(WJ${OW  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > nF6q7  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 nKW*Y}VO  
5>BK%`  
template < typename T >   struct picker_maker f$NMM >z  
  { =t6z \WB  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ml\4xp,  
} ; T,| 1g6  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > X[f=h=|  
  {  r.4LU  
typedef picker < T > result; K>*a*[t0Sy  
} ; V&-~x^JK  
J7r|atSk  
下面总的结构就有了: 0a-:<zm  
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。 /rUo{j  
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。 bh^LIU  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 W6On9 3sa  
至此链式操作完美实现。 9Xx's%U  
Cvn#=6V3  
nstUMr6  
七. 问题3 yAoe51h?  
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。 B6wRg8  
<n]x#0p  
template < typename T1, typename T2 > 3p0LN'q]A  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %Gt .m  
  { PRz/inru-  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); _YcA+3ZL  
} v\p;SwI   
]`Oo%$Ue  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: rn<PR*  
#1>X58I^  
template < typename T1, typename T2 > r*Yi1j/  
struct result_2 }Ho Qwy|&  
  { ^^5&QSB:'  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; FQ=@mjh  
} ; 6/rFHY2q  
]Kr `9r),  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? zbq@pj)Qu  
这个差事就留给了holder自己。 NH+(?TN  
    c%=IL M4  
OKoan$#sn  
template < int Order > YW{C} NA  
class holder; E9;|'Vy<E  
template <> AhZ8 0!  
class holder < 1 > N!g9*Z  
  { M bb x`  
public : 33!oS&L  
template < typename T > ;3' .C~   
  struct result_1 kT;S4B  
  { -wjN"g<  
  typedef T & result; 5}`_x+$%(`  
} ; _-EyT  
template < typename T1, typename T2 > r#XT3qp$d  
  struct result_2 ?M[ A7?  
  { qAw x2fPu  
  typedef T1 & result; {)-aSywe  
} ; wXsmn1w9  
template < typename T > [7[0^ad  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const !Y-98<|b M  
  { ^<e.]F25M  
  return (T & )r; rwGKfoKI  
} U\Z?taXB  
template < typename T1, typename T2 > mvq&Pj 1}L  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const =5\|[NSK-  
  { :s4p/*f  
  return (T1 & )r1; b,C aWg  
} 7D<#(CE{  
} ; ]MxC_V+P`  
>yULC|'F&~  
template <> Z,=7Tu bR#  
class holder < 2 > {~F4WjHJp  
  { B[KJR?>  
public : 7AObC4 g  
template < typename T > mya_4I m  
  struct result_1 SLh(9%S;  
  { /kfgx{jZ  
  typedef T & result; @;'o2   
} ; C+TI]{t  
template < typename T1, typename T2 > qzTuxo0B  
  struct result_2 9]@A]p!  
  { d+'p@!W_  
  typedef T2 & result; }2e? ?3  
} ; ho$ +L  
template < typename T > hRCed4qA  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const /Z$&pqs!  
  { ~8]NK&J  
  return (T & )r; dxmE3*b`  
} YxP&7oq  
template < typename T1, typename T2 > 7(5 4/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const q}]XYys  
  { 62Z#Y Q}x  
  return (T2 & )r2; [Nk3|u`h  
} )BwjZMJ.N  
} ; +t?3T-@Ks  
sD=n95`v  
-YCOP0  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 cZ|\.0-  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: nX=$EQiH  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: f`[R7Q5  
0|a(]a}V*j  
return l(i, j) = r(i, j); '#&os`mQ  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) {|'E  
ZSG9t2qlv  
  return ( int & )i; \ioH\9  
  return ( int & )j; {j7uv"|X7  
最后执行i = j; ^pYxKU_O  
可见,参数被正确的选择了。 *m#Za<_Gv  
yr lf+tl  
AT%u%cE-  
'hs2RSq  
o}$ EG  
八. 中期总结 2* 2wY=  
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: Ba!J"b]  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 *3?'4"B{8  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 bLwAXW2K+  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor iB498t  
3J5!oF{H  
^3UGV*Ypk  
2'W<h)m)z  
wbst8 *$  
k<" oiCE  
九. 简化 [DF,^4g  
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。 7D;cw\ |  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 s mnS DS  
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: oIduxbAp  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ,.7*Hpa  
  +-*/&|^等 OEkN(wF  
2. 返回引用。 LS917ci-  
  =,各种复合赋值等 &MCbYph,  
3. 返回固定类型。 1 =M ?GDc  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ayfFVTy1d  
4. 原样返回。 &8vCZN^  
  operator, LRNh@g4ei  
5. 返回解引用的类型。 9;B0Mq py  
  operator*(单目) iy%ZQ[Un  
6. 返回地址。 dfij|>:*0  
  operator&(单目) `a2n:F  
7. 下表访问返回类型。 J{k79v  
  operator[] o*o/q],C9-  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 GhIKvX_N  
  operator<<和operator>> ;ShJi  
28UU60  
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。 H kQ) n3  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: /so8WRu.  
(G[ *|6m  
template < typename Left > TZY3tUx0|G  
struct value_return {qN 5MsY  
  { c1E'$- K@  
template < typename T > 6x%h6<#xh*  
  struct result_1 |\7 ET[X q  
  { ,&R/4 :I  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; -}KC=,]vh  
} ; @*6 C=LL  
w.?:SD  
template < typename T1, typename T2 > WjlZ6g2i  
  struct result_2 xo7Kn+ Kl  
  { a+%6B_|\  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; :(M(>4t  
} ; ybY]e; v*O  
} ; ZOZ+Y\uU  
M)2VcDy  
opc/e  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait b)e *$)  
[O?z@)dx  
下面我们来剥离functor中的operator() oyYR-4m\  
首先operator里面的代码全是下面的形式: R5X.^u  
%3ICI  
return l(t) op r(t) 1f":HnLRM  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ]hFW 73FV  
return op l(t) }#&#^ B#?O  
return op l(t1, t2) HBu[gh;b  
return l(t) op ''0fF_P  
return l(t1, t2) op W7 #9jo  
return l(t)[r(t)] w tiny,6  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] d'G0m9u2  
6jC`8l:  
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: ]zWon~  
单目: return f(l(t), r(t)); 4X+ifZO  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); j,"@?Wt7  
双目: return f(l(t)); !'cl"\h  
return f(l(t1, t2)); pUV/ Ul]  
下面就是f的实现,以operator/为例 K*X_FJ  
{M^3m5.^  
struct meta_divide RT.D"WvT  
  { -UOj>{-  
template < typename T1, typename T2 > "O%gFye  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) MP4z-4Y  
  { !BOY@$Y  
  return t1 / t2; %)0*&a 4  
} Fd[zDz  
} ; jhb6T ?}  
qa0 yg8,<  
这个工作可以让宏来做: $ >u*} X9  
Yd#/1!A7u  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ B(n{e53 9f  
template < typename T1, typename T2 > \ hHT_V2*  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; .ZJRO>S  
以后可以直接用 k[:bQ)H  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) +h r@#n4A  
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 no9;<]4  
(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。。。) &GB:|I'%7  
9*{[buZX  
)~HUo9K9  
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 &I (#Wy3  
hNH'XQxO  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > YTexv;VNb|  
class unary_op : public Rettype \l]DQaOEe  
  { 4DL)rkO  
    Left l; l%1!a  
public : woD>!r>)  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} SU/BQ3  
*rIk:FehLB  
template < typename T > '>' wK.  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5sx1Zq7  
      { 'gPzm|f|t@  
      return FuncType::execute(l(t)); iX2]VRNxl  
    } }Du}c3  
@jsDq Ln  
    template < typename T1, typename T2 > :$m}UA-9  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const L.jh   
      { YQ6f}O  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); &iA?+kV  
    } s3R(vd  
} ; }L#_\  
r0,:J   
F pa_qjL;  
同样还可以申明一个binary_op ;I}kQ!q  
.MJofE;Jn  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > C0}IE,]  
class binary_op : public Rettype bdF.qO9  
  { /$'AjIg4:&  
    Left l; CJJzCVj  
Right r; :QB<?HaS'  
public : 17G'jiY H  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} TTt#a6eJ  
8\5 T3AF  
template < typename T > [ji#U s:h  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const b{]z w pf  
      { |,!IZ- th  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 8$;=Uf,x  
    } ]2\VweV  
79xx2  
    template < typename T1, typename T2 > )Ccq4i  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pXtXjb  
      { j{9D{  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); nAjO6g6E  
    } [`rba'  
} ; 5Drq9B9;  
_;UE9S%  
\3S8 62B7  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 !`M|C?b  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ` M3w]qJ<}  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) zN:K%AiGxe  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 t`,` 6@d  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! aW`Lec{.  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 <\pfIJr$  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 t<|NLk.  
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) MgNU``  
下面是修改过的unary_op #~l(]h@ )  
pt?q#EfFJ  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > kAC&S!n  
class unary_op (r D_(%o  
  { T3pmVl  
Left l; Ou1JIxZ)|  
  %]8qAtV^3j  
public : NwG= <U*  
,H19`;Q  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} e[ /dv)J  
3 YFU*f,  
template < typename T > Vy938qX   
  struct result_1 <-D0u?8  
  { .P MZX%*v  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; J1:1B ,^y  
} ; Q&eQQ6b^Ih  
M#=] k  
template < typename T1, typename T2 > A3S<.. g2  
  struct result_2 ~;&m*2 |V  
  { HO}Hh[{V9  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 2g>SHS@1>  
} ; ~(IB0=A{v  
ZObhF#Y9  
template < typename T1, typename T2 > t{WzKy  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const O2BDL1o  
  { iIq)~e/ Z  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); vc+ARgvH+  
} fI~Xmw+}}  
Y5FbU  
template < typename T > qh2ON>e;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4W)B'+ZK8  
  { ^n"OL*ipG  
  return OpClass::execute(lt(t)); )l[M Q4vWW  
} ;Mpy#yIU.  
Qe5U<3{JZ  
} ; j"|=C$Kn/  
/i-J&*6_  
JZD[NZ<  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug =<X?sj5  
好啦,现在才真正完美了。 .NvQm]N0.  
现在在picker里面就可以这么添加了: a8i]]1Blz  
W034N[9  
template < typename Right > |<.lW  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const NCk r /#!  
  { U]vYV  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); PV/7 7{'  
} 'b#0t#|TM  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 .72S oT  
sh`s /JRf  
cnFI &,FM  
/`6ZAo m9  
"gne_Ye.  
十. bind qLT>Mz)$ %  
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。 3`ELKq  
先来分析一下一段例子 `^FGwx@  
bV$)!]V  
YH%'t= <m  
int foo( int x, int y) { return x - y;} D[mSmpjE6&  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 oNU0 qZ5  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 tdSfi<y5I  
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。 Ar:*oiU  
我们来写个简单的。 jp"JafS/E  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: o;=l ^-  
对于函数对象类的版本: dUF&."pW e  
JoN\]JL\,  
template < typename Func > -xDGH  
struct functor_trait 5KDGSo  
  { ""1^k2fj  
typedef typename Func::result_type result_type; bBS,-vN  
} ; p Wt) A  
对于无参数函数的版本: I*IhwJFl/  
`> ?ra-  
template < typename Ret > { Q`QX`#  
struct functor_trait < Ret ( * )() > f3Hed  
  { G-He" 4& $  
typedef Ret result_type; OV%Q3$15  
} ; '6xQT-sUih  
对于单参数函数的版本: i 4%xfN  
,>:;#2+og  
template < typename Ret, typename V1 > #L{OV)a<  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 3'c0#h@VD  
  { GA?87N  
typedef Ret result_type; H*Kj3NgY  
} ; D!.+Y-+Xzu  
对于双参数函数的版本: yfx7{naKC`  
9f',7i  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ZP;j9 T!  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > KTn}w:+B\  
  { mN>h5G>a  
typedef Ret result_type; h|h>u ^@  
} ; 9XRZ$j}L  
等等。。。 N^pJS6cJkl  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy |pmZ.r  
LwK+:4$  
template < typename Func > u)V#S:9]  
struct func_return q&Gz ]  
  { 91q8k=p  
template < typename T > <YOLxR  
  struct result_1 AjT%]9 V?  
  { Gu'rUo3Do  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Pj4/xX  
} ; *+\S yO  
h~p>re  
template < typename T1, typename T2 > o4%y>d)  
  struct result_2 )EL!D%<A  
  { >layJt  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 0MkSf*  
} ; =Uj-^qcE  
} ; Q<KvBgmT  
Mnz!nWhk  
;w%*M}`5  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 cFJ-Mkl l  
T[sDVkCbxf  
template < typename Func, typename aPicker > :k3Nt5t!  
class binder_1 ;}1xn3THCn  
  { rDQ!zlg>l  
Func fn; c{&*w")J  
aPicker pk; w^#L9i'v'  
public : :^fcC[$K  
"7v@Rye  
template < typename T > 2con[!U  
  struct result_1 m <w "T7  
  { Z0*ljT5|  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; <6fv1d+v  
} ; *0|IXGr  
>9f%@uSM$3  
template < typename T1, typename T2 > }j^\(2  
  struct result_2 >TP7 }u|  
  { CXO2N1~(J  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; S=nP[s  
} ; `"@g8PWe  
}Y*VAnY6;  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} u_ '!_T L  
4lM8\Lr  
template < typename T > ~>:Z6Le@   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9!Ar`Io2@  
  { \MmI`$  
  return fn(pk(t)); GG0R}',0  
} Q\WC+,_%  
template < typename T1, typename T2 > DF g,Xa#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const h^*4}GU  
  { /MF! GM  
  return fn(pk(t1, t2)); hTM[8 ~<^  
} ~O]]N;>72"  
} ; !Mu|mz=  
PZm:T+5H  
PNA\ TXT  
一目了然不是么? \T\b NbPn  
最后实现bind #."Hh<C  
3` #6ACF  
(lGaPMEU}  
template < typename Func, typename aPicker > N,f4*PQ  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) A^RR@D  
  { g(Io/hyj  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); #!$GH_  
} `c69 ?/5  
sj8~?O  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Ht-t1q  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 w~ ;I7:  
eh,~F   
十一. phoenix i:cXwQG}B  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Pf$pt  
r 3M1e+'fc  
for_each(v.begin(), v.end(), tU^kQR!  
( +4,2<\fX  
do_ 5hbJOo0BZ  
[ h8Xg`C\  
  cout << _1 <<   " , " $rhgzpZ!X_  
] e{A9r@p!  
.while_( -- _1), +MB!B9M@  
cout << var( " \n " ) b-Z4 Jo G  
) [ G e=kFB  
); -PnyZ2'Z  
Wfz\ `y  
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: gxT4PQDy  
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 $&=p+  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 /%I7Vc  
那么我们就照着这个思路来实现吧: N~?{UOZd  
LFZ iPu  
)m&U#S _;  
template < typename Cond, typename Actor > H%1$,]F  
class do_while Maqf[ Vky  
  { p)=~% 7DV  
Cond cd; YqV8D&I  
Actor act; 37q@rDm2  
public : ~+H" -+  
template < typename T > -wv6s#"u  
  struct result_1 .p ls!  
  { VN 'Wq7>6  
  typedef int result_type; W>=o*{(YO  
} ; M@(^AK{mU  
4_D@ST%  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} o%4Gd~  
5I,gBT|B  
template < typename T > jr /lk  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $v`afd y  
  { O Lc}_  
  do ';G1A  
    { zi'Jr)n  
  act(t); S/`%Q2za4  
  } Ln.ZVMZ;  
  while (cd(t)); D&ve15wL  
  return   0 ; /oL;YIoQX  
}  x-'~Bu  
} ; NJ MJ  
X]y )ZF26  
Dl&GJ`&:p  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). v`c$!L5  
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。 v6GsoQmA   
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。 jhGlG-^  
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。 S\wW)Pv8  
下面就是产生这个functor的类: ;c -3g]  
;&b%Se@#p  
&5%dhc4&!&  
template < typename Actor > cDrebU  
class do_while_actor  2T)sXBu  
  { /_\#zC[  
Actor act; #n  
public : L!'k ! k  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} =l9T7az  
&W6^6=E{g  
template < typename Cond > k{AyD`'Q  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; mF09U(ci  
} ; :+%Zh@u\  
>az;!7~cD  
B(DrY1ztj  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 hKlZi!4J  
最后,是那个do_ d"U(`E=H9  
Ao7`G':  
ir:d'g1k  
class do_while_invoker  ?W0(|9  
  { )ZejQ}$  
public : ; U`X 6d  
template < typename Actor > R 4wr  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const +jqj6O@Tjr  
  {  jAND7&W  
  return do_while_actor < Actor > (act); t=R6mjb  
} 6S.~s6o,  
} do_; #*c F8NV-  
'ZQWYr9R  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? tVqmn  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 quo^fqS&a  
最后来说说怎么处理break和continue 6`$[Ini  
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。 *]x*B@RF  
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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