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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Tj:+:B(HB  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 3M1(an\nW  
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, b17p; wS  
G>:l(PW:  
#Q'i/|g   
_LK>3S qd  
  class filler S^x9 2&!  
  { y]?$zbB  
public : "g=ux^+X\  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} n1sH`C[c  
} ; `=-}S+  
$S,Uoh  
@~63%6r#4M  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: zZiB`%  
U4N S.`V  
`M7){  
e6F:['j  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); r<|\4zIo/  
>F-J}P  
._FgQ` `PL  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 v(: VUo]H  
Zfb:>J@h6  
(n`\b47  
#=O0-si ]P  
二. 战前分析 B;K{Vo:C  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 !)\`U/.W  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 xE6y9"}!h  
s?`)[K'-  
er qm=)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); P$pl  
  /* --------------------------------------------- */ P?0b-Qr$a  
vector < int *> vp( 10 );  )bK<t  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 6]rrj  
/* --------------------------------------------- */ zP9 HYS  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); h M8G"b  
/* --------------------------------------------- */ qQ1m5_OD`z  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); G3U+BC23E  
  /* --------------------------------------------- */ -y/?w*Cx  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 4a3f!G$  
/* --------------------------------------------- */ M1ayAXO  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); qp{NRNkQ  
;3?M?E/$s  
hD$U8~zK  
Pc(2'r@#  
看了之后,我们可以思考一些问题: 3BSeZ:j7  
1._1, _2是什么? CZa9hsM  
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。 p}Gk|Kjlq,  
2._1 = 1是在做什么? tICxAp:  
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。 '[juPI(!  
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。 d3{Zhn@  
be764do  
Eui;2P~  
三. 动工 3p^WTQ>(  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: d&ZwVF!  
`r]Cd {G  
{(tE pr  
T@RzY2tz  
template < typename T > @DUdgPA  
class assignment * e 8V4P  
  { {T^'&W>8G8  
T value; @Td[rHl  
public : 6Nl$&jL  
assignment( const T & v) : value(v) {} 92VAQU6  
template < typename T2 > jkdNisq37  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } f0[xMn0Tu  
} ; ,F *e^#>  
3] @<.  
RB\WttI  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 7}lZa~/  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment NMj `wQ`M+  
.xk<7^ZD  
q?MYX=Y6  
4sJx_Qi  
  class holder Y^!40XjrD  
  { \hq8/6=4s  
public : sZbzY^P  
template < typename T > O%)9t FT  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const VAthQ<  
  { +<q^[<pS  
  return assignment < T > (t); F9c2JBOM  
} CTI(Kh+  
} ; K8+b\k4E  
3jn@ [ m  
%-*vlNC)  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: P! 3$RO  
5m bs0GL  
  static holder _1; G|MDo|q]  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 + zrwz\  
u+R?N% EKP  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); q#778  
而不用手动写一个函数对象。 pvM8PlYo]`  
y k5P/H)  
y,r`8  
y$&a(S]  
四. 问题分析 2$Ji4`p}S  
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。 -j$l@2g  
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。 %F4Q|  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 {xykf7zp  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 'w!gQ#De  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 yd%\3}-  
|l? ALP_g  
五. 问题1:一致性 C0fA3y72  
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?| $%E9^F  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ,mX|TI<*  
_F*w ,b$8  
struct holder ,G:4H%?  
  { Pz)QOrrG~  
  // M$?6 '  
  template < typename T > .J@[v  
T &   operator ()( const T & r) const nn   
  { EGDE4n5>I  
  return (T & )r; C&st7. (k  
} `MwQ6%lf  
} ; $oQsh|sTI  
R] [M_ r  
这样的话assignment也必须相应改动: KALg6DZe:  
Gu}x+hG  
template < typename Left, typename Right > pd;-z  
class assignment 6nfkZvn  
  { :^s7#4%6  
Left l; %~;Q_#CR/K  
Right r; ^hHeH:@  
public : {UmCn>c  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} (p?3#|^  
template < typename T2 > z\h+6FCD  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } #-Rz`Y<&  
} ; PVU"oz&T  
B0 I?  
同时,holder的operator=也需要改动: (XwLKkw0n  
MELGTP>  
template < typename T > pjCWg 4ya  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ) e2IT*7  
  { `p{ !5  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); vg.%.~!9  
} g Oj5c  
cMWO_$  
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。 qQcC[50  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 9v F2aLPk  
j>Z]J'P  
return l(rhs) = r; PM.SEzhm  
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。 p<zXuocQ  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ThlJhTh<%4  
Q kZM(pG  
template < typename Tp > eE{L>u  
class constant_t 7 h1"8#X  
  { uBTT {GGQ  
  const Tp t; U>+~.|'V9  
public : -n *>zGc  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} :]^P ^khK  
template < typename T > P{Z71a5  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const a!:8`X~[/$  
  { V0 F30rK  
  return t; z^/GTY  
} ]Z-oUO Z<k  
} ; yUW&Wgc=:  
9f^PR|F  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ]`sIs= _[  
下面就可以修改holder的operator=了 M',D  
W #L"5pRg  
template < typename T > AMd)d^;  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const cXY'>N  
  { =[K)<5,@  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ]pV1T  
} E.`d k.  
-k <9v.:  
同时也要修改assignment的operator() !ix<|F5  
0Ad ~!Y+1  
template < typename T2 > 0c61q Q6  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } -z0{\=@#m  
现在代码看起来就很一致了。 /plUzy2Yu  
iL_F*iK5  
六. 问题2:链式操作 @sHw+to|p)  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 z>33O5U  
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。 +w.Kv ;  
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。 _qeuVi=A  
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。 VMIX$#  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 9I\3T6&tr  
!1'-'Q@f  
template < typename T > FMd LkyK;  
struct result_1 %p2x^air  
  { )c*k _/ 4  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 5g1M_8e'+  
} ; q83~j `ZJ$  
GD[ou.C}k  
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: UY-IHz;&O-  
B`B%:#  
template < typename T > Dsj|~J3  
struct   ref ~y2)&x  
  { o~x39  
typedef T & reference; ~'2r&?=\  
} ; '95E;RV&  
template < typename T > )6>|bmpU  
struct   ref < T &> MpA;cw]cI/  
  { z g7l>9Sc  
typedef T & reference; R==cz^#  
} ; v"r9|m~'  
pTALhj#,  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: `GQiB]Z  
,![Du::1  
template < typename T > U>_IYT  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ],F}}pv  
  { !p,hy `  
  return l(t) = r(t); G|-\T(&J  
}  oKYhE  
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。 aw/7Z`   
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 @mx$sNDkL  
FGwnESCC  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 :5S |x/  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: *1W, M zg  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 tP`G]BCbt  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 QM ZUt  
最后的布局是: V[Rrst0yo  
                Add +lW}ixt  
              /   \ adI!W-/R:  
            Divide   5 8pPC 9ew\=  
            /   \ ^.#X<8hr  
          _1     3 < m enABN4  
似乎一切都解决了?不。 x_<bK$OU  
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。 a_{io`h3&  
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。 vK6ibl0  
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: qB F!b0lr  
R6!cK[e]4  
template < typename Right > 5e)6ua,  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 2 {e dW+  
Right & rt) const r]8x;v1  
  { VyWYfPK  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); y~ _za(k  
} q#99iiG1  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 JOrELrMx  
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。 =_RcoG/^~  
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。 N^\2 _T  
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。 @VC .>  
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。 LZr0]g{Pu/  
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? G#e9$!  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 0+}EA[  
KQ4kZN  
template < class Action > /o~qC<7  
class picker : public Action *p&^!ct  
  { 3vdu;W=Sz  
public : :}@C9pqr2  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 2.LJp}>  
  // all the operator overloaded IvTzPPP  
} ; Vvm=MBgN  
h `\$sT!Z  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 U~:N^Sc  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: U!&_mD# c  
UzgA26;  
template < typename Right > [ WV@w  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const +M'aWlPg,  
  { rQ~\~g[tP  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); B;Xoa,  
} I tI0x  
t7w-TJvP  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ~u /aOd  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 &8<<!#ob  
0R HS]cN  
template < typename T >   struct picker_maker *Y85DEA  
  { CmEpir{}(  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ,3Wb4so  
} ; zL:&Q<  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ZV'$k\  
  { lWx  
typedef picker < T > result; *jk3 \KaoV  
} ; &?.n2+T+ =  
(C daE!I4Q  
下面总的结构就有了: Go>wo/Sb  
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。 DR:8oo&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。 fdlvn*H  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 D \N \BD  
至此链式操作完美实现。 3k#[(phk  
O 'k+7y  
(I-<f$3  
七. 问题3 0A;" V'i  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 Y^52~[w~  
q#P$'7"  
template < typename T1, typename T2 > v(DwU!  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I eG=J4:*  
  { yND"bF9  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); o:2Q2+d  
} D.'h?^kA  
JD6aiI!Su  
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: C5P$ &s\  
w8O" =},  
template < typename T1, typename T2 > IY=/` g  
struct result_2 jY7=mAd  
  { *YWk1Cwjo  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 00ofHZ  
} ; Btj#EoSI_  
[SVhtrx|%  
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? )4l>XlQ&  
这个差事就留给了holder自己。 '|A|vCRCG  
    TG}d3ZU !  
%$@1FlqX;  
template < int Order > .%=V">R  
class holder; qn B<k,8T  
template <> N]NF\7(  
class holder < 1 > yuOS&+,P  
  { veeI==]  
public : WRW WskP  
template < typename T > 4&QUh+F  
  struct result_1 [J^  
  { 5W/{h q8}}  
  typedef T & result; -LtK8wl^  
} ; m9in1RI%  
template < typename T1, typename T2 > pkJ/oT  
  struct result_2 57wFf-P  
  { <aJ $lseG  
  typedef T1 & result; ,`k _|//}=  
} ; K]c4"JJ  
template < typename T > kb71q:[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const j^flwk  
  { \v+u;6cx_  
  return (T & )r; rQ/ ,XH  
} "#yJHsu]  
template < typename T1, typename T2 > Ko6^iI1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const EIjI!0j  
  { : [q0S@  
  return (T1 & )r1; 'OwyyPBF  
} #B8*gFZB  
} ; A /(lKq  
e,>%Z@92(  
template <> ,apNwkY  
class holder < 2 > `K*b?:0lp  
  { B z^|SkEit  
public : q2hFOm  
template < typename T > %SrM|&[  
  struct result_1 j9d!yW  
  { >I}9LyZt  
  typedef T & result; +Y}V3(w9X  
} ; `s|]"'rX  
template < typename T1, typename T2 > L*h{'<Bz  
  struct result_2 7FLXx?nLY  
  { )=J5\3O*x  
  typedef T2 & result; ?+~cA^-3T  
} ; O}Hf62"  
template < typename T > G?AG:%H%  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const <A >)[u  
  {  8"%RCE  
  return (T & )r; -'`TL$  
} \\,f{?w  
template < typename T1, typename T2 > u7fK1 ^O  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const S${Zzt"  
  { 7Ym(n8  
  return (T2 & )r2; oRM)% N#  
} Yw'NX5#)g  
} ; ).5RPAP  
Df4+^B,1  
5!I4l1  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 :u6JjW[a)  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: !z 53OT!  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Ml?~ |_  
j'?7D0>  
return l(i, j) = r(i, j); YAVy9$N-  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) W=JAq%yd<  
!8 -oR6/$%  
  return ( int & )i; 4jNG^@O  
  return ( int & )j; =PkO!Mm8  
最后执行i = j; POAw M  
可见,参数被正确的选择了。 H#i{?RM@l  
! }f1`/   
g13 rx%-  
mO*^1  
ehNzDr\s  
八. 中期总结 tz^/J=)"  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: Y^KTkS0D  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 : i~W } r  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 2f>PO +4S{  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor :~F:/5  
59r_#(uo  
aAE>)#f(  
:#5xA?=* S  
oVvc?P  
h.eM RdlO  
九. 简化 D&G"BZx|  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 2)X4y"l  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 vI1i, x#i  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ^EELaG  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 tZyo`[La  
  +-*/&|^等 0'5/K ,  
2. 返回引用。 0(U#)  
  =,各种复合赋值等 Fmyj*)J[Z  
3. 返回固定类型。 O`G/=/GZ  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) t5B7I59  
4. 原样返回。 g{IF_ 1  
  operator, NVKC'==0  
5. 返回解引用的类型。 6%,C_7j  
  operator*(单目) n">u mM;Eh  
6. 返回地址。 n DS}^Ba  
  operator&(单目) ^y!;xc$(Qs  
7. 下表访问返回类型。 (*p , T  
  operator[] +Hvc_Av''  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 7c|bc6?  
  operator<<和operator>> T9W`?A  
rxn Frx  
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。 p)aeH`;O  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: \Ig68dFf%  
K5Q43 e1  
template < typename Left > 3`E=#ff%  
struct value_return 1CU>L[W)  
  { ~{hxR)x9  
template < typename T > gTl<wo +  
  struct result_1 az0<5 Bq)  
  { fyTAou6hI  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; , DdB^Ig<r  
} ; E`int?C!  
W>_]dPBS/  
template < typename T1, typename T2 > (*}yjUYLZ  
  struct result_2 S$)*&46g  
  { >Y7a4~ufko  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 2H71~~ c  
} ; }KUd7[s  
} ; GSclK|#t E  
:x.7vZzxs  
o[oM8o<  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait m!<i0thJ  
m>USD? i  
下面我们来剥离functor中的operator() w(ln5q  
首先operator里面的代码全是下面的形式: <q*oV  
,}oM-B  
return l(t) op r(t) qm/Q65>E  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) :NJ_n6E  
return op l(t) pl@O N"=[  
return op l(t1, t2) ,B?~-2cCz  
return l(t) op OsBo+fwT  
return l(t1, t2) op <,o>Wx*1C  
return l(t)[r(t)] W} WI; cI  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Lbe\@S   
.2d9?p3Y  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: We0.3aG  
单目: return f(l(t), r(t)); r/pH_@  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Grs]d-xI  
双目: return f(l(t)); mxor1P#|  
return f(l(t1, t2)); x{D yTtX<  
下面就是f的实现,以operator/为例 QaUm1 i#  
D\IjyZ-O  
struct meta_divide SJD@&m%?[  
  { 9T#;,{VQ  
template < typename T1, typename T2 > f#+el y  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 3bO(?l`3h  
  { BA\/YW @  
  return t1 / t2; u]}s)SmDk  
} .MO\uh0N  
} ; " \I4u{zC  
 "KcA  
这个工作可以让宏来做: n>@oBG)!  
W3`>8v1?o  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ pv| Pm  
template < typename T1, typename T2 > \ R$;n)_H  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; y#}cC+;   
以后可以直接用 [MuEoWrq(}  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ),%6V5a+E  
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 wFG3KzEq ~  
(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。。。) 8XbA'% o  
@lJzr3}WZ  
<ZU=6Hq  
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 Gt9&)/#  
O=u1u}CP?  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > o7IxJCL=Q  
class unary_op : public Rettype *~w[eH!!  
  { ]HpA5q1ck  
    Left l; ~?B;!Csk  
public : 'SQG>F Uy  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ,{\Bze1fn  
t_mIOm)S%  
template < typename T > y:v,j42%  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ySI~{YVM  
      { 9 \^|6k,  
      return FuncType::execute(l(t)); Mq';S^  
    } cuOvN"nuNj  
%Uz(Vd#K  
    template < typename T1, typename T2 > k,euhA/&  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const H'Yh2a`!o  
      { f/CuE%7BR  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 4CGPO c  
    } o|jIM9/  
} ; 2<M= L1\  
Df3rV'/~  
6uKTGc4  
同样还可以申明一个binary_op &89 oO@5  
0uBl>A7qhn  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > wEzKqD  
class binary_op : public Rettype i<pk6rO1  
  { mKYeD%Pm*  
    Left l; 3sd"nR?aX  
Right r; odIZo|dv  
public : 42]pYm(jk3  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ;WldHaZ9r  
^MBm==heL  
template < typename T > =4h+ M$2  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  ~c6}  
      { Ivb 4P`{  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ,t1abp{A  
    } ou %/l4dC  
[s<^&WM/  
    template < typename T1, typename T2 > L~s3b  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !UFfsNiXZ  
      { 8Jz:^k:  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); #A]-ax?Qc}  
    } k}~O}~-  
} ; 1bGopi/  
GguFo+YeZ  
52o x`t|  
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 "s\L~R.&  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 3"F`ZJ]=  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) $+7`Dy!  
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。 86z]<p (  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! $8a(veXd  
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。。。 *b]; |n{  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 iOG[>u0h  
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) ?&Pg2]g<  
下面是修改过的unary_op *cyeO*  
a ^%"7Ri  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > @)K%2Y`  
class unary_op u[{tb  
  { LdB($4,  
Left l; 3"rzb]=R  
  1h.)#g?{  
public : }.z&P'  
 [~&XL0  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} fHZTXvxoL  
n`4K4y%Dy}  
template < typename T > w |l1'   
  struct result_1 KM`eIw>8  
  { }2ZsHM^]%  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Ko^c|}mh*!  
} ; Vx @|O%  
<x!GE>sf+  
template < typename T1, typename T2 > 'g9"Qv?0{`  
  struct result_2 <7Ae-!>x  
  { IJ/sX_k  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Ux+Q  
} ; I2H6y"p N  
ncx(pp  
template < typename T1, typename T2 > O iFS}p  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =~+DUMBT  
  { A=kH%0s2p@  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ?-Vjha@BO  
} w4fW<ISg  
+kFxi2L6  
template < typename T > ,6r{VLN  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const B*E2.\~  
  { i<(Xr  
  return OpClass::execute(lt(t)); Dr6A ,3B  
} bBY^+c<  
5^j45'%I  
} ; xzx$TUL  
hI(SOsKs  
C{d7J'Avk  
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 <r3J0)r}  
好啦,现在才真正完美了。 xz:J  
现在在picker里面就可以这么添加了: T\r@5Xv  
~/_SMPLo  
template < typename Right > pa{re,O"e  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const KWWa&[ev)  
  { ox ;  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 3 zn W=  
} E#F/88(  
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。 *@TZ+{t  
N;+[`l  
[{X^c.8G)  
?:Bv iF);/  
+[xnZ$Iev  
十. bind (xq%  
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。 ?h1H.s2X  
先来分析一下一段例子 EKp@9\XBC  
&Ni`e<mP  
)>c>oMgl  
int foo( int x, int y) { return x - y;} [= |jZVhT  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 b pv= %  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 m:hY`[ f6  
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。 ''|#cEc)  
我们来写个简单的。 C2{lf^9:&  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: D0N9Ksq  
对于函数对象类的版本: \);4F=h}f  
vip~'  
template < typename Func > nB] >!q  
struct functor_trait CNww`PX,zZ  
  { l|hUw  
typedef typename Func::result_type result_type; |{@FMxn|q  
} ; B*gdgM*`  
对于无参数函数的版本: O=9-Qv|  
%K]euEqs  
template < typename Ret > pc?>cs8  
struct functor_trait < Ret ( * )() > sp* Vqd  
  { 03j]d&P%d  
typedef Ret result_type; ~l2aNVv;  
} ; LF0sH)e]  
对于单参数函数的版本: vO;I(^Q  
]#.]/f >-  
template < typename Ret, typename V1 > R CkaJ3  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > { m| pl  
  { 7G)H.L)$m"  
typedef Ret result_type; *~/OOH$"  
} ; 8KH\`5<  
对于双参数函数的版本: $\k0Nup}  
=rR~`  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > DvM5 k  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 98.>e  
  { KeNL0_ Pw  
typedef Ret result_type; oc^Br~ Th  
} ; Dk5Zh+^  
等等。。。 %e@HZ"V  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy |!F5.%PY  
A?G^\I~v  
template < typename Func > !yhh8p3  
struct func_return aAy'\T$x.  
  { |T{C,"9y  
template < typename T > #Eb5:;  
  struct result_1 f>ZyI{  
  { ^`<w&I@  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; q%5eVG  
} ; q:<{% U$  
N D<HXO  
template < typename T1, typename T2 > BI j=!!  
  struct result_2 B:Z_9,gj-N  
  { Pm$q]A~  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; )Af~B'OUd  
} ; S(mF%WJ  
} ; BYKoel  
zB? V_aT  
V i&*&"q  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 7$rjlVe  
|X`/  
template < typename Func, typename aPicker > }za[E>z  
class binder_1 *|_"W+JC  
  { Z/ Tm)Xd  
Func fn; ?<* -j4v  
aPicker pk; ^GBe)~MT  
public : nhN);R~o"1  
X";@T.ZGut  
template < typename T > w}{5#   
  struct result_1 zm,@]!wI  
  { "k Te2iS  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; D3c2^r $Z  
} ; V)P&Zw  
s :`8ZBz~  
template < typename T1, typename T2 > 4^<6r*  
  struct result_2 %?e(hnM  
  { R1Ye<R!Q  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ?EX"k+G  
} ; d(:3   
H'qG/@u-l  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} =YG _z^'  
Z#.f&K )xX  
template < typename T > :pRpv hm  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const z_ =Bt  
  { zS< jd~  
  return fn(pk(t)); 2Dd|~{%  
} <[GYLN[0Q  
template < typename T1, typename T2 > L>Mpi$L  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?6!]Nl1gr  
  { dSCzx .c  
  return fn(pk(t1, t2)); }oJAB1'k  
} MV=9!{`  
} ; {_U Kttp  
I-agZag%  
it2 a  
一目了然不是么? rfw-^`&{  
最后实现bind wC-Rr^q  
tDDy]==E  
G4 G5PXi  
template < typename Func, typename aPicker > -{ u*qtp  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 4'p=p#o  
  { )f dE6  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); VGqa)ri"  
} irk*~k ?  
p*5\+WO>!(  
2个以上参数的bind可以同理实现。 I\ | N  
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。 D=TL>T.b f  
j6(?D*x  
十一. phoenix ,i.%nZw\  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 1 qi@uYDug  
~m*,mz  
for_each(v.begin(), v.end(), d1joVUYE  
( IHC1G1KW=A  
do_ :D7|%KK  
[ g+PPW88P;  
  cout << _1 <<   " , " TEsnNi 1  
] D7"p}PD>~  
.while_( -- _1), [i]r-|_K  
cout << var( " \n " )  ,YhwpkL  
) ,%YBG1E[y  
); #%@MGrsK  
[_xyl e  
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: dGwszziuK  
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 ]S 7^ITn  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 0J~Qq]g  
那么我们就照着这个思路来实现吧: iq*A("pU  
UofTll)  
^zEE6i  
template < typename Cond, typename Actor > 6b~28  
class do_while <:8,niKtw  
  { 6D;^uM2N  
Cond cd; oPKXZU(c  
Actor act; 0iEa[G3  
public : 0@Kkl$O>mb  
template < typename T > irTv4ZE'+l  
  struct result_1 0uCT+-  
  { mDFlz1J,e  
  typedef int result_type; l2hG$idC  
} ; wcDjg&:=ml  
5jq=_mHt  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} @6o]chJo  
djT5 X  
template < typename T > d77r9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -v?hqWMp#  
  { 7t-Lz| $"  
  do }%{MPqg  
    { NN 0Q`r,8}  
  act(t); r+<{S\ Q  
  } si(;y](  
  while (cd(t)); uHNpfKnZ  
  return   0 ; .]Mn^2#j  
} 7.bN99{xPM  
} ; v[<Bjs\q5  
ZkB3[$4C=5  
/,|CrNwY*  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). (sw-~U%  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 8n4V cu  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 O_K_f+7  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 L(&}Wv  
下面就是产生这个functor的类: oQ+61!5>  
L4f7s7rJ  
b~7drf  
template < typename Actor > h7qBp300  
class do_while_actor 0_eQlatb  
  { !F!3Q4  
Actor act; -T/W:-M(  
public : AH{^spD{7,  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} f3WSa&eF  
Ua*&_~7kJ  
template < typename Cond > !D.0 (J  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; j nwQV  
} ; BQ05`nkF  
^&c$[~W  
hv)7H)|l~]  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 -+U/Lrt>8  
最后,是那个do_ G@d`F  
. gZZCf&?  
oUW<4l  
class do_while_invoker u}H$-$jE  
  { 2pyt&'NJua  
public : \+qOO65/+  
template < typename Actor > gp|1?L 54  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const i+M*J#'  
  { %6 =\5>  
  return do_while_actor < Actor > (act); :,*eX' fH  
} 7el<5chZ  
} do_; X`20f1c6q>  
|k-XBp  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? YT2'!R 1  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 1"K*._K  
最后来说说怎么处理break和continue rcbP$t vz  
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。 w.kCBDL  
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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