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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda zF\k*B  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 FkKx~I:  
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, <=^YIp  
khW3z*e#  
HQv#\Xi1  
cp[4$lu  
  class filler "m/0>UU0  
  { Eh8.S)E  
public : g%[lUxL  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} OC"W=[Myl  
} ; PlTY^N6Hn  
/v=MGX@r  
hbxG  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: ? 0nbvV5v7  
=,,!a/U  
H.!M_aJH  
S%g` X   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); <:>a51HBX  
/,GDG=ra  
[ V/*{Z  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 T4J (8!7  
[fO \1J  
A GS?<6W-  
5w iU4-{  
二. 战前分析 g2w0#-  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ^MQ7*g6o  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 &kYg >X  
W@#)8];>  
G|IO~o0+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); O62H4oT  
  /* --------------------------------------------- */ ^e^M A.kM,  
vector < int *> vp( 10 ); oT%~)g  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); w+*Jl}&\  
/* --------------------------------------------- */ b!ot%uZZ  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 1i#M(u_  
/* --------------------------------------------- */ y`7BR?l  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Y2QlK1.8V  
  /* --------------------------------------------- */ +hV7o!WxC  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); wUW+S5"K  
/* --------------------------------------------- */ gKn"e|A  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); {b= ]JPE  
}_:^&cT  
%R-"5?eTtu  
:74)nbS  
看了之后,我们可以思考一些问题: I[@}+p0  
1._1, _2是什么? IbF[nQ  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 a 0Hzf  
2._1 = 1是在做什么? aQ46euth  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ~t.*B& A  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 j<Lj1 P3  
,*}SfCon  
11Pm lzy  
三. 动工 uiPfAPZ  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 3?.3Z!H/  
WENPS*0oS]  
XGbtmmQG  
^<.mUaP  
template < typename T > q} U^H  
class assignment gle_~es'K  
  { q1.w8$  
T value; TmvI+AY/  
public : "U4Sn'&h@  
assignment( const T & v) : value(v) {} /{."*jK  
template < typename T2 > Y2"X;`<  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } jyb/aov  
} ; c7[|x%~  
^Z$%OM,  
wm%9>mA%  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 :{E;*v_!v  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment *[) b}?  
soRt<83  
c0sU1:e0  
Nv{r`J.  
  class holder )}0(7z Yu  
  { 3<88j&9  
public : 1 `hj]@.]  
template < typename T > /U4F\pZl  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const )+'FTz` c  
  { NldeD2~H  
  return assignment < T > (t); 5A g 4o  
} PO%Z.ol9  
} ; ^i&sQQ( {  
wf)T-]e  
Y6~/H  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: D1}Bn2BM$  
<5%x3e"7u  
  static holder _1; 66NJ&ac  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 8J-$+ ;  
] lE6:^V  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ] ?w hx &+  
而不用手动写一个函数对象。 dO =fbmK  
d~M;@<eD  
~Gx"gK0  
ebxpKtEC  
四. 问题分析 ]:uJ&xUar  
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。 ~>2@55wElp  
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。 DgQw`D)+  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 3)b[C&`  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Xxhzzm-B  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ;.>CDt-E]  
Nj4=  
五. 问题1:一致性 biLx-F c  
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 UN&L7D  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 CT(VV6I\  
Eh/B[u7T[  
struct holder fG_.&!P  
  { 5i `q  
  // ^x8*]Sz#x  
  template < typename T > VSns_>o  
T &   operator ()( const T & r) const |+K3\b  
  { @Cg%7AF  
  return (T & )r; Z3X/SQ'0  
} mux_S2x9m\  
} ; g$$i WC!S<  
H <7r  
这样的话assignment也必须相应改动: =pSuyM'  
Z&BJ/qk \-  
template < typename Left, typename Right > HQqnJ;ns<  
class assignment 7 L2$(d4  
  { ;n1< 1M>!  
Left l; 9+><:(,  
Right r; j_YpkKh en  
public : H809gm3(Z  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} _gDEIoBp  
template < typename T2 > ?5@!r>i=<  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } A9qbE  
} ; tgeX~.  
{-?^j{O0.  
同时,holder的operator=也需要改动: a ;@G  
:K J#_y\rt  
template < typename T > ,n )f=q*%  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ;QZ}$8D6Q  
  { }_,1i3Rip  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); nKxu8YAJe  
} l} \q }7\)  
, gYbi-E  
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。 i|M^QKvF  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 KYe@2 6   
qRk<1.  
return l(rhs) = r; O>FE-0rW}e  
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。 {k:W?`  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: VSf<(udGr  
Ky:y1\K1^K  
template < typename Tp > mQ~0cwo)  
class constant_t 9:[L WT&  
  { 6d%V=1^F  
  const Tp t; Eu;f~ V  
public : kF,_o/Jc  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Cf&.hod  
template < typename T > qGezmkNFm  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const J*I G]2'H  
  { _'OXrT#Q  
  return t; }wY6^JF  
} kx3?'=0;5  
} ; :U>[*zE4&  
St`3Z/|h  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 M9*#8>  
下面就可以修改holder的operator=了 q-tm `t*7  
],.1=iY  
template < typename T > CRpMpPi@}  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const +c+i~5B4  
  { j2dptM3t{  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Wjf,AjL\  
} J/T$.*X  
|:[ [w&R  
同时也要修改assignment的operator() 16pk4f8  
+Y|1 7 n  
template < typename T2 > &-e@Et`Pg  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } K*"Wq:T;B  
现在代码看起来就很一致了。 Y<vHL<G  
cM|!jnKm  
六. 问题2:链式操作 Tl/!Dn  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ;5cN o&  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ZUg ~8VVe  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 Q)lN7oD  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 mBtXa|PJ  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ]i)g!J8f-  
sFrerv&0  
template < typename T > 'Edm /+  
struct result_1 :b~5nftr  
  { wR(>' ?  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; vGST{Lz;  
} ; *IGCFZbp41  
Lo{g0~?x*  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: AP:(/@K|  
a7~%( L@r  
template < typename T > e]!`Cl-f80  
struct   ref gt>k]0  
  { dm(Xy'*iQ  
typedef T & reference; OZ SM2~  
} ; c04;2gR  
template < typename T > ;1[a*z<l&s  
struct   ref < T &> 50E?K!  
  { l>t0 H($  
typedef T & reference; +m>)q4e  
} ; .,l4pA9v  
J]-z7<j']  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: B3';Tcs  
U)sw IisE  
template < typename T > %@ ,! (  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const m|by^40A(  
  { pl4:>4l/  
  return l(t) = r(t); Tu[I84  
} C" 2K U*  
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。 g^mnYg5  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 SJai<>k h  
0e,U&B<W  
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 l'Kx#y$  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: <aR sogu"P  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 x o{y9VS  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 s~tZN  
最后的布局是: s9\N{ar#  
                Add ahmxbv3f=5  
              /   \ t`!@E#VK  
            Divide   5 oQ{ X2\  
            /   \ g)**)mz[  
          _1     3 7W]0bJK+E  
似乎一切都解决了?不。 ;4s7\9o  
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。 8bf~uHAr  
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。 ?`+G0VT  
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: h2_A'  
p`=v$_]?(  
template < typename Right > cGUsao  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const mJYG k_ua  
Right & rt) const M/5+AsT  
  { x T{s%wE  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); #!>QXiyR  
} HbZFL*2x3  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 FE4P EBXvu  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 \<kQ::o1y  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 {;^GKb+  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 m> YjV>5  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 /DGEI&}&:u  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? XbYST%| .  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: h}n?4B~Gi  
M=t;t0  
template < class Action > Lz:Q6  
class picker : public Action mXK7y.9\  
  { :7L[v9'  
public : {osadXd C  
picker( const Action & act) : Action(act) {} D0*+7n3  
  // all the operator overloaded ,: Z7P@  
} ; 5}|bDJ$%_  
R^Y>v5jAe  
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。 \L:+k `  
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: )>r sX)  
^EZ?wdL  
template < typename Right > fb_q2p} G  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const !9]q+XefJ  
  { :P?zy|aBi  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); V[^ +lR  
} Rwe!xY^d8  
w@i;<LY.  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > W;^6=(&xn  
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。 #%{x*y:Ms  
.gs:.X)TG9  
template < typename T >   struct picker_maker R&@NFin  
  { ^2-+MWW.  
typedef picker < constant_t < T >   > result; LLU]KZhtY|  
} ; z *~rd2  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   >  +OeoA{-W  
  { C%q]o  
typedef picker < T > result; 7$A=|/'nSA  
} ; -/LB-t  
aBT8mK -.  
下面总的结构就有了: %h4|$  
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。 CQh6;[\:  
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。 |TRl >1rv  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ur JR[$p  
至此链式操作完美实现。 ~zc B@; :  
CJf4b:SY@  
jVInTR0f[  
七. 问题3 n|Gw?@CU7  
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。 &]jCoBj+_  
K'zBDrkW-x  
template < typename T1, typename T2 > }c ,:uN  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3bZ:*6W.6  
  { :IRQouTf:,  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); GN=-dLN  
} ~4=XYYcka  
ZL+46fj  
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`G<}t  
sHm :G_  
template < typename T1, typename T2 > CW'<Nh  
struct result_2 :r+F95e  
  { }cd-BW  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; `XK#sCC  
} ; 6bd{3@   
GEZ!z5";BQ  
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? .v[!_bk8C  
这个差事就留给了holder自己。 @i>o+>V  
    sV-UY!   
NzC&ctPk  
template < int Order > w(UZmZb}  
class holder; szas(7kDS  
template <> n~'cKy )m  
class holder < 1 > $x;(C[  
  { =fcRH:B:  
public : 1pZ[r M'}  
template < typename T > qd@Fb*  
  struct result_1 n$E'+kox  
  { 17S<6j#H5  
  typedef T & result; ?X3uPj9if  
} ; #(1R:z\:  
template < typename T1, typename T2 > `(VVb@:o  
  struct result_2 S)W(@R+@4  
  { wOrpp3I  
  typedef T1 & result; YnW,6U['{g  
} ; eDL0Vw  
template < typename T > .y2np  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 0uhIJc'2  
  { Q0(3ps~H  
  return (T & )r; k?`Q\  
} ,Laz515  
template < typename T1, typename T2 > 2hFOwI  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const z.0!FUd  
  { ydf;g5OZ  
  return (T1 & )r1; cBDOA<]r,  
} != u S  
} ; Z8q*XpUH  
Jk,}3Cr/  
template <> Hg`2- Nl  
class holder < 2 > T74."Lo#  
  { ({9P, D~2  
public : ],w+4;+  
template < typename T > m}GEx)Y D  
  struct result_1 QR*{}`+l  
  { ^s6C']q *O  
  typedef T & result; % QI6`@Y"  
} ; )d7U3i  
template < typename T1, typename T2 > "j%L*J)  
  struct result_2 U?(+ {4l  
  { 6M X4h  
  typedef T2 & result; kd+tD!:F(  
} ; a 8.Xy])!  
template < typename T > D}L4uz?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const nCPIpw,]M  
  {  q a}=p  
  return (T & )r; pb}4{]sI  
} &1M#;rE;D#  
template < typename T1, typename T2 > Jec<1|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Z$2Vd`XP  
  { ?J's>q^X  
  return (T2 & )r2; #u$ Z/,  
} A^@,Ha  
} ; VQHQvFRZ)  
G L8 N!,  
B6"pw0  
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> >。 &E$:^a4d  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: p^i]{"sjbU  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: *kKdL  
jWJ/gv~ $  
return l(i, j) = r(i, j); u,),kj<  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) *&vi3#ur  
nQM7@"R  
  return ( int & )i; un(fr7NW  
  return ( int & )j; q($fl7}Y  
最后执行i = j; eW zyydl  
可见,参数被正确的选择了。 r!HB""w  
n^$HC=}S  
egy#8U)Z  
OvtiFN^s'  
=%R|@lz_x  
八. 中期总结 f f_| 3G  
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: $-;x8O]u  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 +d/^0^(D\5  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 \X0wr%I  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 'w!8`LPu  
v9+1[Y";  
$,#,yl ol  
J&jig?t  
aFVd}RO0  
>? ({  
九. 简化 R; Gf3K  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 3-$w5O3}  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 HP*AN@>Kw  
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: E?3$ *t  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 TM1J1GU  
  +-*/&|^等 N6*v!M+  
2. 返回引用。 .W q"  
  =,各种复合赋值等 ~L=Idt!9  
3. 返回固定类型。 :z}  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) M}W};~V2ng  
4. 原样返回。 tx{tIw^2;  
  operator, i=8){G X4  
5. 返回解引用的类型。 V0'_PR@;  
  operator*(单目) LTt| "D  
6. 返回地址。 1$a dX  
  operator&(单目) +)7Yqh#$  
7. 下表访问返回类型。 7{:g|dX  
  operator[] 5N4[hQrVJ  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 w-(^w9_e  
  operator<<和operator>> <u85>x  
W_z?t;  
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。 ^7&0P m  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: yyVv@  
2gbMUdpp  
template < typename Left > ~TEKxgU  
struct value_return kN,WB  
  { _Q3Ad>,U  
template < typename T > WmT(>JBO  
  struct result_1 2e @zd\  
  { |`yzH$,F  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ewb/ Z[4  
} ; POCFT0R}  
zO07X*Bw  
template < typename T1, typename T2 > ; (;J  
  struct result_2 o4g<[X)  
  { M=aWL!nJ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; >J[Wd<~t  
} ; B[rxV  
} ;  >o"3:/3  
Ood'kAH1B  
]kd )j  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait OY/sCx+c  
L?5OWVX!v  
下面我们来剥离functor中的operator() YOHYXhc{S  
首先operator里面的代码全是下面的形式: LYY|8)Nj2"  
=w&<LJPJ  
return l(t) op r(t) C4ut!I #  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) y~N,=5>j  
return op l(t) K?o}B  
return op l(t1, t2) &]2z)&a  
return l(t) op C^x+'. ^N  
return l(t1, t2) op %wp#vO-$  
return l(t)[r(t)] #815h,nP+  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Rtl;*ZAS  
%Pb 5PIk4  
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:  *R6n+d  
单目: return f(l(t), r(t)); (mJqI)m8  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 2W=( {e)$  
双目: return f(l(t)); 6:Nz=sw8  
return f(l(t1, t2)); cn4C K. ?  
下面就是f的实现,以operator/为例 G;%Pf9 o26  
@Pc]qu  
struct meta_divide l&d 6G0  
  { g(0 |p6R  
template < typename T1, typename T2 > $LF  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Bjz\L0d  
  { K"sfN~@rT[  
  return t1 / t2; KR6*)?c`  
} NgnHo\)  
} ; *L9s7RR  
T$'GFA  
这个工作可以让宏来做: L:y} L  
syYg, G[  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Hop$w  
template < typename T1, typename T2 > \ <4W"ne28  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; X]Emz"   
以后可以直接用 nJ|8#U7  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) .wD>0Ig  
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  OT9\K_  
(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。。。) rZy38Wo  
~{[~ =~\u  
u|=G#y;3  
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 ]8q5k5~  
b-{\manH  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > L30x2\C  
class unary_op : public Rettype KsGSs9  
  { V X<ZB +R  
    Left l; b+NF: -fO  
public : v?yHj-  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} )T:{(v7 d`  
OH28H),}  
template < typename T > &DFe+y~PR  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $;_'5`xs  
      { ,$habq=;  
      return FuncType::execute(l(t)); m%$z&<!  
    } SPIYB/C  
<=V2~ asB  
    template < typename T1, typename T2 > KLXv?4!  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l{4=La{?j  
      { TD-d5P^Kek  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); w.cQ|_  
    } S zOB{  
} ; A>$VkGo  
ML0o :8Bd\  
e:V(kzAY;  
同样还可以申明一个binary_op ^\cB&<h  
r+;C}[E  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > M%:ACLYP  
class binary_op : public Rettype ' %OQd?MhL  
  { }VE[W  
    Left l; O!z H5  
Right r; e+=Ojo#  
public : kRskeMr:Rd  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} qqSk*oH~  
T IPb ]  
template < typename T > ASAz<H$  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d'Z|+lq:  
      { Z\xR+3  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Nora<  
    } / MSz{ %v  
{t[j>_MYw  
    template < typename T1, typename T2 > ?N#mD  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @4h .?  
      { ]}F_nc2L  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Tn/ 3`j {  
    } K 3?7Hndf2  
} ; QQ97BP7W  
>  K,Q`sS  
E'$r#k:o  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 #HB]qa  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 !l_ 1r$  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) A75IG4]  
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。 p[&'*"o!/  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! IQdiVj  
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。。。 D<}KTyG]  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 oj@B'j  
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) 5_M9T 3  
下面是修改过的unary_op @6ZQkX/  
}Fyf?TZ$T  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > hkv&Od,  
class unary_op ,g{`M]Ov  
  { +"T?.,  
Left l; G F,/<R#  
  G[6V=G  
public : ?`,UW;Br6  
iO3@2J  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Tm[IOuhM'?  
X'ryfa1|  
template < typename T > c^UG}:Y  
  struct result_1 BG~h9.c  
  { uFb&WIo1  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; !3$Ph  
} ; k5=0L_xc  
,;H)CUe1"  
template < typename T1, typename T2 > qbHb24I  
  struct result_2 ve=oH;zf  
  { UL(R/yc  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; $PstThM  
} ; #+QwRmJdT!  
jRXByi=9  
template < typename T1, typename T2 > d~O\zLQ;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #=5/D@  
  { !iCY!:  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); A"#Gg7]tl'  
} V;~W,o!  
hFZ7{pj  
template < typename T > UbJ_'>hK6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }!(cm;XA"  
  { ?A2#V(4  
  return OpClass::execute(lt(t)); 5X nA.?F^  
} {G/4#r 2>  
?H0 #{!s  
} ; &I:5<zK{  
mE%H5&VSI  
m /JpYv~  
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  EP'2'51  
好啦,现在才真正完美了。 5)2lZ(5.A#  
现在在picker里面就可以这么添加了: :Y0*P  
U=QV^I Qm  
template < typename Right > =5oE|F%  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ,S2D/Y^>  
  { H{E223  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); @ bPQhn#(g  
} K]oFV   
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。 SI*O#K=w  
<E|i3\[p  
uYhm Fp  
{XC# -3O  
xYRN~nr  
十. bind &o= #P2Qd  
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。 5<GC  
先来分析一下一段例子 k!>MZ  
tVvRT*>Wb  
VjBV2x  
int foo( int x, int y) { return x - y;} PiMh]  0  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 #Fl "#g$  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 H@qA X  
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。 b/Z=FS2T  
我们来写个简单的。 t`o-HWfS.  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: B5~S&HQ?B6  
对于函数对象类的版本: 0ym>Hbax)  
B4r4PSB>!  
template < typename Func > .v9#|d d+  
struct functor_trait >93vMk~hU  
  { /w^}(IJ4  
typedef typename Func::result_type result_type; [, 3o  
} ; PzWhB* iBR  
对于无参数函数的版本: (g`G(K_  
d0"Hu^]  
template < typename Ret > %]h5\%@w  
struct functor_trait < Ret ( * )() > !<Ma9%uC{  
  { 2)Grl;T]s  
typedef Ret result_type; uwXquOw  
} ; U ]`SM6  
对于单参数函数的版本: eqb8W5h'  
A7 qyv0F  
template < typename Ret, typename V1 > ']WS@MbJ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > u K6R+a  
  { MxD,xpf  
typedef Ret result_type; @Z&El:]3>  
} ; 7;jwKA;k  
对于双参数函数的版本: KbQ UA$gL=  
2%'{f  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > <La$'lG4J  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > -hiG8%l5  
  { SpU+y|\[0  
typedef Ret result_type; Wl/oun~o  
} ; ?{NP3  
等等。。。 "-88bF~  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy I} m\(TS-"  
Z,^`R] 9  
template < typename Func > OS;qb:;  
struct func_return qT$;ZV #  
  { Aw~ =U!  
template < typename T > rU=qr&f"B  
  struct result_1 ON.C%-T-  
  { Ua\]]<hj"  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; y3 {'s>O6  
} ; r: ]t9y>$<  
HT0VdvLw  
template < typename T1, typename T2 > thy)J.<J  
  struct result_2 sG[v vm  
  { ``$Dgj[  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; d]{wZ#x  
} ;  S {oW  
} ; B9^ @d  
 +:k Iq  
b;G3&R]  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 -c|dTZ8D)8  
AiKja>Fl<  
template < typename Func, typename aPicker >   V` 7  
class binder_1 I .jB^  
  { W=:4I[a6Q  
Func fn; )c!7V)z  
aPicker pk; Fk=Sx<TX  
public : qM= $,s*  
y (@j;Q3(r  
template < typename T > ySAkj-< /P  
  struct result_1 :FB-GNd  
  { @SeInew;`l  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; oS6dcJHf  
} ; UKX9C"-5v  
nX~Qt%  
template < typename T1, typename T2 > b* k=  
  struct result_2 _/(DEF+G  
  { ,' VT75  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 1Tl^mS~k  
} ; HY-7{irR~  
$cjwY$6  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} H@Yj  
@`R#t3)8JP  
template < typename T > WK$75G,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const m}Xb#NAF8  
  { Q^13KWvuV  
  return fn(pk(t)); *Z}^T:3iw}  
} %87D(h!.I4  
template < typename T1, typename T2 > 1g_p`(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5&A{IN  
  { 6d~[j <@2  
  return fn(pk(t1, t2)); N{+6V`\  
} :&SvjJR  
} ; p G|-<6WY  
~EIK  
z`g4<  
一目了然不是么? V /i~IG`h/  
最后实现bind T:FaD V{  
9dS<^E(ZF  
cdd6*+E  
template < typename Func, typename aPicker > 6sceymq  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) p+x}$&<|  
  { 6=N!()s  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); RJ}%pA4I  
} yM,.{m@F<  
. -ihxEbzr  
2个以上参数的bind可以同理实现。 qmmQH S  
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。 ^.3(o{g  
)<ig6b%  
十一. phoenix CgT5sk}  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: _*iy *:(o  
B:mtl?69g  
for_each(v.begin(), v.end(), om_UQgC@r  
( h]6m+oPW  
do_ j(aok5:e  
[ kPRG^Ox8e  
  cout << _1 <<   " , " 6&oaxAp<s  
] <Wr n/%tL  
.while_( -- _1), I{nrOb1G(  
cout << var( " \n " ) q,;8Ka )  
) S?Y%}  
); ]?p 9)d=%<  
MS5X#B  
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: Yt]Y(  
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 d.e_\]o<@  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 N[=c|frho  
那么我们就照着这个思路来实现吧: K&"ZZFd_  
itYTV?bd  
LI}@qLe  
template < typename Cond, typename Actor > *ggai?  
class do_while \]Bwib%h  
  { My6a.Kl  
Cond cd; 4H9mKR  
Actor act; uKA-<nM._c  
public : q%S^3C&  
template < typename T > aHR+4m~)  
  struct result_1 w;b;rHAZ\  
  { (e"\%p`  
  typedef int result_type; )L+>^cJI<  
} ; _^ZBSx09)  
5ho!}K  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} c)`=wDi  
,7:? Du}  
template < typename T > ee2k..Tq#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \+Nn>wW.  
  { 2 xE+"?0  
  do 'Lu d=u{  
    { f|+aa6hN  
  act(t); E !EENg  
  } 1[] 9EJ  
  while (cd(t)); QnJd}(yN  
  return   0 ; #fVk;]u`[3  
} Hb&C;lk  
} ; %\f<N1~*  
`RlMfd  
@f!r"P]  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). dBm!`;r4  
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。 aN5"[&  
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。 oUd R,;h9  
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。 )BeB xo7lv  
下面就是产生这个functor的类: -|DBO0q  
%n{ue9  
W0+m A  
template < typename Actor > ooA%/  
class do_while_actor B<{Yj}..  
  { e;8nujdG"  
Actor act; d_1uv_P  
public : GIM'H;XG  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} #O1%k;BL  
y9U*E80q{  
template < typename Cond > G2 0   
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ]?*'[  
} ; wh2Ljskda8  
b"JX6efnN  
h+DK .$  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 c#zx" ,K  
最后,是那个do_ $!goM~pZ  
,a34=,  
"1wjh=@z  
class do_while_invoker .b|!FWHNS  
  { fR&x5Ika0  
public : X1XmaO% A  
template < typename Actor > ;q33t% j  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Sa9p#OQ  
  { FY9nVnIoI  
  return do_while_actor < Actor > (act); =m-nvXD  
} TcpaZ 'x  
} do_; Ake$M^Bz  
 yJGnN g  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? jaL#  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 /k.?x]Ab  
最后来说说怎么处理break和continue #_kV o3  
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。 '/F%  ff  
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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