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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda E< 57d,3l  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 B)5 QI  
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, nfL-E:n=  
u$vA9g4  
/h.hFM/  
m2i'$^a#  
  class filler i4Ps#R_wx  
  { M, uQ8SZA[  
public : .B9i`)0  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} X,ES=J0  
} ; ZxDh94w/  
<-Hw@g  
^]{)gk8P~2  
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: ;5ANw"Dq  
li4"|T&  
<Qx]"ZP%  
vv  F:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); +\Zr\fOe|%  
u{Rgk:bn  
ees^j4  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 `dGcjLs Iz  
R&!{3!V  
`A\|qH5`W  
oP%'8%tk  
二. 战前分析 OG!+p}yD]  
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。 /x2MW5H  
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 /:BM]K  
,`su0P\%#.  
(mR ;MC  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Z%_m<Nf8T  
  /* --------------------------------------------- */ :m{;<LRV  
vector < int *> vp( 10 ); y%wjQC 0~  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ,cF $_7M  
/* --------------------------------------------- */ u A=x~-I  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Z~s"=kF,  
/* --------------------------------------------- */ ;d#`wSF`G  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); MODi:jsl  
  /* --------------------------------------------- */ 1dE |q{  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); o&PPW~D+h@  
/* --------------------------------------------- */ v"~0 3-SX  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); f:!b0j  
5@3hb]J  
V`,tu `6  
/W @k:  
看了之后,我们可以思考一些问题: (G#QRSXc\  
1._1, _2是什么? ]?/7iM  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 [<!4 a  
2._1 = 1是在做什么? wV& UB@  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 xUw)mUn@N  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 P&2/J%@zG  
/bBFPrW  
zF-M9f$_PY  
三. 动工 C3#mmiL-  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: nN|1cJ'.Fk  
!I UH 5  
:}[RDF?  
Ic,V ,#my  
template < typename T > [$+N"4  
class assignment u,f$cR  
  { 7L"Pe'Hw  
T value; tXu_o6]  
public : +|OrV'  
assignment( const T & v) : value(v) {} 8`4Z%;1  
template < typename T2 > +. `  I  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } E5EAk6  
} ; CdFr YL+F  
dh.vZ0v=7  
x*}*0).  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 DFUW^0N  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ~ v21b?   
aIsT"6A~{  
D3MRRv#  
h,u?3}Knnb  
  class holder }c1?:8p  
  { <dAD-2O+  
public : F\"`^`(O  
template < typename T > \as^z!<  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ^vQ,t*Uj=  
  { p\&Lbuzv  
  return assignment < T > (t);  zG0191f  
} q4wS<, 3  
} ; 61"w>;d6  
@UG%B7  
'U8% !  
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: /ivA[LSS  
E2Jmo5yJR  
  static holder _1; ivb?B,Lz0  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 )rce%j7  
m+7/ebj{A  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ]3/_?n-"`  
而不用手动写一个函数对象。 1q Jz;\wU  
^zs]cFN#%  
3{j&J-  
nR2pqaKc  
四. 问题分析 f'>270pH  
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。 rbEUq.Yk]~  
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。 + yF._Ie=  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 2[; 4D/`*  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 4* vV9*'!  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 4EZl (v"f`  
ER ^#J**  
五. 问题1:一致性 d>f.p"B.gj  
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?| jwe^(U  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 eInx\/  
:qQpBr$  
struct holder !B#Lea  
  { 42Vz6 k:  
  // j18qY4Gw)  
  template < typename T > r{Cbx#;  
T &   operator ()( const T & r) const yL#bZ9W }  
  { av.L%l&d  
  return (T & )r; e7cqm*Qi  
} yl#(jb[?1  
} ; u0M? l  
s?JNc4q  
这样的话assignment也必须相应改动: =(-oQ<@v  
X4D>  
template < typename Left, typename Right > +frkC| .  
class assignment r@XH=[:  
  { &QoV(%:]  
Left l; O'OVj  
Right r; z TM1 e  
public : ZMI!Sl  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} }!W,/=z*  
template < typename T2 > te 0a6  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } e{~3&  
} ; ')8c  
me7?   
同时,holder的operator=也需要改动: $jL{l8x  
T/A[C  
template < typename T > Q|O! cEW/  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const !D_Qat  
  { 3miEF0x[  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); K)z! e;r  
} C`uZr k/  
_aR_ [  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 K_fQFuj+  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 :dZq!1~t  
+~E;x1&'  
return l(rhs) = r; G<S(P@ss  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ~BS Ip .  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Gs2| #*6  
y(#Aze{yC  
template < typename Tp > &at^~ o  
class constant_t F@76V$U.  
  { 7B|ddi7Q>  
  const Tp t; (4hCT*  
public : Jvk!a~e  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} J<<Ph  
template < typename T > Ic%c%U=i  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Y"x9B%e  
  { :r{;'[38  
  return t; KfSI6 Y _  
} HI` q!LPv  
} ; Y5 BWg  
&vDK6w,  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 baD`k?](  
下面就可以修改holder的operator=了 J FYV@%1~  
Znv3h  
template < typename T > oVG/[e|c'  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const z qM:'x*  
  { QoGvjf3z  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t));  !e+^}s  
} ^7q qO%  
6AM-^S@  
同时也要修改assignment的operator() 20Umjw.D  
W^es"\  
template < typename T2 > Ewfzjc  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } z'FpP  
现在代码看起来就很一致了。 XLog+F$`  
=B+^-2G8  
六. 问题2:链式操作 :`pgdn  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 7$z]oVbO'  
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。 0Gq}x;8H&  
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。 Lrr1) h  
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。 ,#NH]T`c1  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct #RJFJb/  
ai3wSUYJi  
template < typename T > q ,C)AZ  
struct result_1 gcaXN6C  
  { CDNh9`  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; LW"p/`#<  
} ; QR.]?t;1  
T6P9Icv?@7  
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: */T.]^  
X; ~3 U 9  
template < typename T > -W#-m'Lvu  
struct   ref w 2o% {n\L  
  { Y$@?Y/rhR  
typedef T & reference; OdZLJt?g  
} ; _ ?\4k{ET  
template < typename T > 0~)_/yx?S  
struct   ref < T &> 1L4-hYtCj  
  { Zi!6dl ev  
typedef T & reference; tn"n~;Bh?:  
} ; % T2C0P  
JfrPK/Vn  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: w b@Zna  
cNd;qO0$  
template < typename T > >z,SN  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 0c pI2  
  { jRCf!RO  
  return l(t) = r(t); gvoo1 Sa  
} ? >\JX  
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。 f19~B[a  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 AXQG  
`H^?jX>7  
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 SU {U+  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: UTThl2=+  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 {eQ')f  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 -t5DcEAb$  
最后的布局是: +RuPfw{z  
                Add J[?7`6\M  
              /   \ 7p!w(N?s  
            Divide   5 !Q0aKkMfL  
            /   \ f:).wi Ld  
          _1     3 knPo"GQW  
似乎一切都解决了?不。 2&k5X-Y  
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。 J4xJGO  
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。 60A E~  
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: ?11\@d  
p?#cn   
template < typename Right > Za&.sg3RG  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const S]P80|!|  
Right & rt) const v)TFpV6b{p  
  { ^LO`6,   
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 5GwXZ;(G  
} "(U%Vg|)  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 i l)LkZ@  
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。 +yh-HYo`  
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。 ;M95A  
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。 ?;//%c8,.  
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。 S!u`V3-s  
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? Ke_ & dgsq  
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: 0UHX Li47Y  
bhI yq4N  
template < class Action > $c WO`\XM  
class picker : public Action [CfA\-gx<f  
  { _QhB0/C  
public : @\!9dK-W  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ,sM>{NK 9R  
  // all the operator overloaded *@C4~Zo  
} ; {O"?_6',  
>-~2:d\M3  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 Hko(@z  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: xSQ0]vE  
OZw<YR  
template < typename Right > 4s Vr]p`  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const )"&$.bWn  
  { l<](8oc. w  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); f> u{e~Q,  
} L?@ TF;  
Lnk!zj  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > `f@VX :aL}  
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。 l Z3o3"  
Se o3a6o  
template < typename T >   struct picker_maker h-XMr_F  
  { ^GXy:S$  
typedef picker < constant_t < T >   > result; -V'`;zE6  
} ; ]g>@r.Nc  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > [":[\D'  
  { j15TavjGh  
typedef picker < T > result; LNp%]*h  
} ; U`j[Ni}"  
&M)S~Hb^  
下面总的结构就有了: g5EdW=Dt,  
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(K  
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。 &h7q=-XU   
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 (1bz.N8z  
至此链式操作完美实现。 BO5gwvyI  
q2I;Ly\3o  
'~-Lxvf'  
七. 问题3 u_aln[oIv  
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。 8ycmvpJ  
ZCQ7xQD  
template < typename T1, typename T2 > ]Q\Ogfjp  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :!a9|Fh~  
  { Mk=;UBb$X  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Sx,O)  
} c<V.\y0x  
WgdL^PN(h  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: >'i d/  
>Fm}s,  
template < typename T1, typename T2 > 88}c+V+N!  
struct result_2 "U34D1I )#  
  { )t{oyBT  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; v'B++-%  
} ; KyW6[WA9  
w[z^B&  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? *L8Pj`zR  
这个差事就留给了holder自己。 9|dgmEd  
    X 'Q$v~/  
^~0Mw;n&  
template < int Order > @D8c-`LC"*  
class holder; !*.mcIQT  
template <> (,PO(  
class holder < 1 > 6%NX|4_  
  { oK@!yYv  
public : sTdD=>  
template < typename T > aQwcPy|1R  
  struct result_1 F ^Rt 6Io  
  { A] pLq`  
  typedef T & result; }pj>BK>  
} ; zcD&xoL\H  
template < typename T1, typename T2 > %(Sy XZ  
  struct result_2 xf<D5 olZ  
  { p>=YPi/d  
  typedef T1 & result; M *BDrM  
} ; ]uX'[Z}t  
template < typename T > cBM A.'uIL  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const QIF|pZ+^  
  { |r1\  
  return (T & )r; lz@fXaZM  
} EP&iG%(k  
template < typename T1, typename T2 > gxpR#/(E~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 7 }>j [  
  { H1rge<  
  return (T1 & )r1; $[5ihV$u  
} 4.7OX&L'G  
} ; mf6?8!O}>  
-fuSCj  
template <> /E$"\md  
class holder < 2 > /4+M0Pl  
  { ~"!F&  
public : g<{/mxv/  
template < typename T > +Sv`23G@  
  struct result_1 )`yxJ;O@$  
  { 5:E7nqsNhq  
  typedef T & result; N,V %/O{Y  
} ; .,(bDXl?  
template < typename T1, typename T2 > 0*YLFqN  
  struct result_2 QgO@oV*S  
  { ZdeRLX  
  typedef T2 & result; .5|AX6p+^  
} ; ]=of=T:  
template < typename T > }"wWSPD  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const iq-n(Rfw~  
  { EMzJJe{Cv  
  return (T & )r; > n Y<J  
} 'm}K$h(U  
template < typename T1, typename T2 > Mz# &"WjF  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 5t#+UR  
  { G<OC99;8  
  return (T2 & )r2; :,%~rR  
} qEPvV  
} ; EWNh:<F?  
"8%B (a 5A  
J?Brnf.  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 R}c,ahd  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: jhrmQS  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: lrB@n?hk  
5p}Y6Lc\j  
return l(i, j) = r(i, j); F&.iY0Pt  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) A\iDK10Q$  
a'U7 t  
  return ( int & )i; =`[08  
  return ( int & )j; ZQ9!k* ^  
最后执行i = j; _"SE^_&c  
可见,参数被正确的选择了。 <uDEDb1|l  
Ls)y.u  
B =@BYqiY  
fu'iG7U M  
j9n3  
八. 中期总结 Da*=uW9  
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: 5n! V^ !  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 /uS(Z-@  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 )kR~|Yn<-  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor (M5w:qbR  
xZW6Hk _  
.ii9-+_  
Nl3 x BM%  
pV{MW#e  
7;RhA5M  
九. 简化 N|K,{ p^li  
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。 ^IGutZov  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 6*cG>I.Z  
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: HMGby2^+  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 *t J+!1  
  +-*/&|^等 Dw{rjK\TT'  
2. 返回引用。 [` ~YPUR*  
  =,各种复合赋值等 /Y@^B,6 \  
3. 返回固定类型。 .}>d[},F  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) rU<NHFGj4  
4. 原样返回。 ga&l.:lo  
  operator, .r[b!o^VR  
5. 返回解引用的类型。 ON#\W>MK?  
  operator*(单目) y%)5r}S^  
6. 返回地址。 B5h-JON]-  
  operator&(单目) &}wr N(?w  
7. 下表访问返回类型。 +^tq?PfE  
  operator[] | n5F_RL  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 3"=% [  
  operator<<和operator>> %Z~, F?  
+g,:!5pg  
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。 Y,EReamp  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ofbNg_K>  
j~,7JJ (y  
template < typename Left > a7'.*H]  
struct value_return *n mr4Q'v{  
  { ?h UC#{  
template < typename T > V_f}Y8>e  
  struct result_1 Q!K@  
  { wP28IB:^  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; fy04/_,q  
} ; f1MKYM%^x  
la#f,C3_  
template < typename T1, typename T2 > #g[jwl'  
  struct result_2 pOP`n3m0  
  { fP>_P# gZ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; )&:4//}a  
} ; ,JIjAm*2  
} ; :e>y= s>  
H~%HTl  
=ic"K6mhq  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait z =1 J{]  
i? 5jl&30  
下面我们来剥离functor中的operator() :l>&5w;  
首先operator里面的代码全是下面的形式: \Z9+U:n  
)6U&^9=  
return l(t) op r(t) 0[ MQp"z  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 8 tMfh  
return op l(t) 1}+lL)-!  
return op l(t1, t2) rX*4$d0  
return l(t) op bM7y}P5`1  
return l(t1, t2) op -w nlJi1f  
return l(t)[r(t)] 0'y9HE'e  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] $g&,$7}O_  
SK f9 yS#  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: =4`#OQ&g  
单目: return f(l(t), r(t)); iu!j#VO  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); /V@~Vlww  
双目: return f(l(t)); iXt1{VP'K  
return f(l(t1, t2)); 0'u2xe  
下面就是f的实现,以operator/为例 q#9JJWSs  
y<r7_ysi  
struct meta_divide RbB y8ZVM  
  { q]Y [W1  
template < typename T1, typename T2 > p6~\U5rXm  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) fNb2>1  
  { UHr0J jQK  
  return t1 / t2; sevaNs  
} r ;:5P%:  
} ; t\LAotTF/  
3[8F:I0UL  
这个工作可以让宏来做: On%21L;JG  
8W' ,T  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ lGHU{7j\  
template < typename T1, typename T2 > \ 3^p<Wx  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; !GJnYDN  
以后可以直接用 S!!i  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Vs@[="  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 v:otR%yt  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) @0}Q"15,I  
:4 9ttJl  
VQSwRL3B=  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 3Z?"M  
OsS5WY0H  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > q2Xm~uN`)  
class unary_op : public Rettype .iK{=L/(y  
  { Yphru"\$  
    Left l; 5I#L|+  
public : qRXQL"Pe_l  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} zY?GO"U"  
E]z Td$v6  
template < typename T > -]8cw#y 0A  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7A7=~:l\G  
      { /?<tjK' "H  
      return FuncType::execute(l(t)); QwaCaYoh  
    } e[txJ*SuO  
GLI 5AbQK  
    template < typename T1, typename T2 > N}ur0 'J0  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bWc3a  
      { J;Y=o B  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); W zM9{c  
    } dz^l6<a"n  
} ; HsA4NRF'7  
J*)Vpk  
EL_rh TWw  
同样还可以申明一个binary_op \@yx;}bdI  
(1.E9+MquU  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ;6op|O  
class binary_op : public Rettype LKtug>Me  
  { h rfu\cI  
    Left l; p(EV-^  
Right r; L_fu<W  
public : <~:Lp:6 J  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} sGx"j a +  
<DG=qP6O  
template < typename T > YGp8./ma<I  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /P<K)a4GM  
      { *ea%KE":  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); .h)o\6Wq  
    } ka_]s:>+  
@4h{#  
    template < typename T1, typename T2 > 0!v+ +  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A%H"a+  
      { 9|yn{4E  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); GX4HW \>a  
    } 1+;Z0$edxz  
} ; EsA)o 5  
s7RAui  
]Lg$p  
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 <0,c{e  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 cx?XJ)  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) C3|(XChqC  
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。 xL,;(F\^  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! V+7x_>!&)  
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。。。 ?`PG`|2~  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 }eA2y($N  
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) c`]_Q1'30w  
下面是修改过的unary_op L\L/+yNv:G  
6onFf* m!x  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > BbA7X  
class unary_op c#eV!fl>&  
  { s{v!jZ  
Left l; ,v;P@RL|g  
  #Z8=z*4  
public : @di mZsi1  
` <+MR6M  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} $ZSjq  
O)g\/uRy  
template < typename T > BD6oN]  
  struct result_1 U_ j\UQC  
  { E"p;  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ?[#nh@mI  
} ; Vf S&V*un  
m[~fT(NI  
template < typename T1, typename T2 > 29R_?HBH  
  struct result_2 i v7^ !  
  { 09jU 0x  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; B5'-v%YO+  
} ; `Paz   
:q_(=EA  
template < typename T1, typename T2 > +C4UM9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const k WVaHZr  
  { 1"pvrX}  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); G:'hT=8  
} $j? zEz  
7` 113`1  
template < typename T > 8 KH|:>s=  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const p*F.WxB)4  
  { 49vKb(bz{  
  return OpClass::execute(lt(t)); neN #Mo'A  
} I_|@Fn[>  
^Ec);Z  
} ; u-yVc*<,  
9"T&P_   
kzq3-NTV  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug oC"1{ybyl  
好啦,现在才真正完美了。 HV_5 +  
现在在picker里面就可以这么添加了: 8_yhV{  
KxZup\\:v  
template < typename Right > @3T)J,f  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const PtR8m=O  
  { ces|HPBa&6  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); L[M`LZpJo  
} AmSrc.  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 WS17DsWW  
kkvG=  
/r Q4JoR>  
"n,? )  
,E YB E  
十. bind Jat|n97$  
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。 }q-*Ls~  
先来分析一下一段例子 o*\Fj}l-  
(c^ZFh2]  
G a1B&@T  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ) ?L  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ~57.0?IK  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 g!<=NVhYt  
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。 h5+L/8+J^z  
我们来写个简单的。 \piHdVD  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: m :M=De  
对于函数对象类的版本: 'aLTiF+  
h3.6<vM  
template < typename Func > $7\!  
struct functor_trait eyUhM jd  
  { C71\9K*X  
typedef typename Func::result_type result_type; Aw7oyC!  
} ; at(oepq  
对于无参数函数的版本: p`oSI}ZwB  
oM<Y o%n  
template < typename Ret > 5Xe1a'n5]  
struct functor_trait < Ret ( * )() > cV|u]ce%1  
  { klUW_d-  
typedef Ret result_type; .YYLMI  
} ; /E%r@Rui3$  
对于单参数函数的版本: x JXPtm  
KMU2Po qD  
template < typename Ret, typename V1 > ZJZKCdT@  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > f>i" j  
  { =~|:93]k  
typedef Ret result_type; -JMlk:~  
} ; = nIl$9  
对于双参数函数的版本: AbXaxt/[g?  
<aScA`\B#  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 8dBG ZwyET  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > MhaoD5*9  
  { i wFI lJ@  
typedef Ret result_type; IegZ)&_n  
} ;  ,xhB  
等等。。。 @xBw'  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ` 6'dhB  
cW|M4`  
template < typename Func > VK~ OL  
struct func_return M8,_E\*  
  { (*XSr Q  
template < typename T > #JLxM/5^1~  
  struct result_1 r6x"D3  
  { "c'K8,+?  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; q ad`muAd  
} ; --t5jSS44  
|IgH0 zZ  
template < typename T1, typename T2 > p1mY@  
  struct result_2 DjK  
  { N8-!}\,  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; X-mhz3Q&a  
} ; L{i,.aE/nO  
} ; |J_kS90=  
# $dk  
iuxS=3lT"K  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 <-3_tu>l  
r\x"nS  
template < typename Func, typename aPicker > FFvF4]|L  
class binder_1 *It`<F|  
  { /2&:sHWW  
Func fn; eX1<zzd  
aPicker pk; W  :qQ  
public : Ck;>9>  
ov@N13 ,$  
template < typename T > {)c2#h  
  struct result_1 ;%/Kh :Vg  
  { >3J?O96|f  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; o;#9$j7QP!  
} ; ~dpU D F  
k|-P&g  
template < typename T1, typename T2 >  6[{|'  
  struct result_2 UmC_C[/n?  
  { s>VpbJ3S  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; js~?y|e8k  
} ; 4)zHkN+  
(/oHj^>3N`  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} -#e3aXe  
e=yQFzQT)  
template < typename T > K:osfd  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v_7?Zik8E  
  { >&mNC \PA  
  return fn(pk(t)); @Ft\~ +}  
} !pwY@} oL  
template < typename T1, typename T2 > l[G&=/R@H  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Rx}*I00  
  { }K8W%h<3S  
  return fn(pk(t1, t2)); l4:5(1  
} \N[Z58R !z  
} ; tE~OWjL  
M`~UH\  
;nDCyn4i]  
一目了然不是么? ks}J ke>  
最后实现bind ecZT|X4u  
#2XX[d%  
VX;br1$X  
template < typename Func, typename aPicker > feI%QnK)U  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) )C@O7m*.4  
  { d;<gwCc  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); }r+(Z.BHM  
} 5\?\ |*WT  
S1!X;PP/  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Q"@x,8xW  
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。 X*Qtbm,  
re$xeq\1P?  
十一. phoenix 'UW(0 PXw  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: cg]\R1Gm  
S-4C >gM  
for_each(v.begin(), v.end(), h^)R}jy+f  
( ['*{f(AI  
do_ G[pDKELL  
[ FK^JCs^  
  cout << _1 <<   " , " -$; h+9BO  
] Dm")\"5\?  
.while_( -- _1), lU}y%J@  
cout << var( " \n " ) Ji#"PE/Pt  
) +p:?blG  
); oC~8h8"l  
e1EFZ,EcaO  
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: n{b(~eL?  
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 em@bxyMm  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 :c vZk|b%  
那么我们就照着这个思路来实现吧: JB_<Haj  
7eM:YqT/#  
a/n KKhXaM  
template < typename Cond, typename Actor > gG 9e.++:  
class do_while 4)cQU.(*k  
  { T;4& ^5 n  
Cond cd; iq25|{1$  
Actor act; |<Cz#| ,q  
public : `.Oj^H6  
template < typename T > ^tw\F7  
  struct result_1 HP$GI  
  { D.Q9fa&P  
  typedef int result_type; F7FUoew<  
} ; J$]-)`[G&  
{pV\]E\]  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} AM[#AZv  
3 N5un`K7  
template < typename T > _7)>/YK?}4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Gr&)5hm$  
  { NSsLuM=.  
  do CTNeh%K;  
    { feSj3,<!  
  act(t); csEF^T-  
  } @hb K  
  while (cd(t)); E#0_y4  
  return   0 ; Epl\(  
} _ $ Wj1h  
} ; d,hKy2  
-msfiO  
0xSWoz[i6~  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). hxXl0egI  
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。 (3_m[N\F  
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。 AjW5H*  
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。 %u)niY-g  
下面就是产生这个functor的类: <r8sZrY  
&&Uc%vIN  
8iB}gHe9  
template < typename Actor > wa)E.(x  
class do_while_actor (]Pr[xB  
  { ~"Q24I  
Actor act; mPmg6Qj(W  
public : ik;S!S\v  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 68!W~%?pR  
bW/^2B  
template < typename Cond > jQV.U~25Q  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ;PA^.RB  
} ; odm!}stus  
>U.f`24  
8F;r$i2  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 TTfU(w%&P  
最后,是那个do_ KysJ3G.k\  
-J`VXG:M  
` 465 H  
class do_while_invoker pE~>k:  
  { Q!T+Jc9N  
public : gQ0W>\xz  
template < typename Actor > l_1y#B-k5  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const PlX6,3F  
  { 1B5 ]1&M  
  return do_while_actor < Actor > (act); m,qMRcDF  
} #\{j/{VZ  
} do_; NCKhrDd&  
s4&JBm(33N  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? in[yrqFb7t  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Ln4zy*v{  
最后来说说怎么处理break和continue zQt"i`{U  
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。 ?S~@Ea8/M  
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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