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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 09?n5x!6  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 qZRx,^gd  
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, Cr0 \7  
cy)b/4h@  
 FkJa+ZA  
Kp,}7%hDw!  
  class filler #k? Rl  
  { _Y F~DU  
public : ^pz3L'4n  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} T8Sgu6:*R  
} ; ,])@?TJb@  
48,Aq*JFw  
SPKen}g  
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: ?m-kpW8  
Y68`B"3  
9HMW!DSK`  
<}'hkEh{d=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); pKK&+umg  
d5<@WI:wz  
*UVjN_na5  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 7O5`&Z'-  
$4.mRS97g  
EN@LB2  
:H[E W3Q  
二. 战前分析 Ycb<'M*jE  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 TSu^.K  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 4f,D3e%T|  
]e+IaZ[Wo  
oiAU}iK:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); pJ7wd~wF*  
  /* --------------------------------------------- */ B.fLgQK0  
vector < int *> vp( 10 ); FxOhF03\=[  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Bu?"b=B*  
/* --------------------------------------------- */ 9R.IYnq  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); (?-5p;  
/* --------------------------------------------- */ g3{)AX[Uy  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); j}YZl@dYV  
  /* --------------------------------------------- */ bu"Jb4_a>  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); cn ,zUG!-h  
/* --------------------------------------------- */ =DTn9}u  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); gOw|s1`2,  
~D@pk>I  
}{/4sll  
h`&@>uEiq  
看了之后,我们可以思考一些问题: N^|r.J  
1._1, _2是什么? U@[P.y~J  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 Y1AbG1n|  
2._1 = 1是在做什么? ko!38BH`/  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 qS{lay  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ,u QLXF2  
*|AnL}GJ  
xXO& -v{  
三. 动工 8 g'9( )&  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 2a*1q#MpAt  
:0ND0A{K:  
ia|^>V>-  
%_+9y??  
template < typename T > `xe[\Z2  
class assignment :7Mo0,Bw,  
  { RLY Ae  
T value; >>krH'79  
public : Y5LESZWo  
assignment( const T & v) : value(v) {} aA%$<ItH  
template < typename T2 > >rlQY>5pH  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } "%ag^v9  
} ; XboOvdt^|  
`<y[V  
o)n8,k&nm  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 "Ks%!  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Faa:h#  
Q"8)'dL'  
7d/wT+f  
n);2b\&  
  class holder S|;a=K&hS  
  { XRs/gUT  
public : Ed #%F-1sX  
template < typename T > EH3jzE3N  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const lsW.j#yE!  
  { H_;Dq*  
  return assignment < T > (t); +YT/od1t7  
} 6N.mSnp  
} ; 0]8+rWp|Nz  
]Ke|wRQD  
Fhn883  
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: ?>q=Nf^Q.  
8!>uC&bE8  
  static holder _1; z1!ya#,$  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 m|~,#d@  
cv:nlq)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 3D\.S j%  
而不用手动写一个函数对象。 e^~t52]  
9b]*R.x:$&  
~QBf78@Gf  
$';'MoS  
四. 问题分析 S,AZrgh,"X  
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。 $$ _ uQf  
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。 hl}#bZ8]  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 KtEM H  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 )2YU|  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 \Qk:\aLR  
y(.WK8  
五. 问题1:一致性 !nVX .m9  
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?| T<zonx1  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 cdU2ph_  
R$,`}@VqZ3  
struct holder nq/xD;q  
  { rA*,)I_v@  
  // AG}' W  
  template < typename T > ZM; EjS1  
T &   operator ()( const T & r) const [$[t.m  
  { ieBW 0eMi  
  return (T & )r; >;xEzc!W3*  
} rF~q"9  
} ; +*0THol-  
|&n dQ(!l  
这样的话assignment也必须相应改动: =q xcM+OX1  
.e.vh:Sz  
template < typename Left, typename Right > oK5(,8 (4  
class assignment 8GlH)J+kq  
  { Rz=]KeZu  
Left l; |w~zh6~  
Right r; rLL;NTN+/  
public : ]v_xEH}T  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} MW*}+ PCY  
template < typename T2 > iXl1S[.l  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } DA@ { d-A  
} ; [&3"kb  
iT^lk'?{O  
同时,holder的operator=也需要改动: P#ru-0DD  
-m'a%aog  
template < typename T > ?U-p jjM  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const w4L\@y 3  
  { ^;@Bz~Z  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); '3hvR4P  
} ^* DKF  
:+Dn]:\  
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。 KAsS= `  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 KMbBow3o*~  
GUN<ZOYb=  
return l(rhs) = r; *"zE,Bp"  
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。  iI ^{OD  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: (/*-M]>  
+'#d*r91@  
template < typename Tp > 3^ Z tIZ  
class constant_t u6iU[5  
  { =$)4:  
  const Tp t; T<TcV9vM  
public : E,<\T6/%q  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} #90[PASx  
template < typename T > +&7[lsD*  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const n2xLgK=  
  { kb"_6,[Ms  
  return t; c|\ZRBdI  
} wDT>">&d  
} ; {uaZ<4N.  
E'e8&3!bx  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 2qs>Bshf  
下面就可以修改holder的operator=了 Ci7P%]9  
i}/e}s<-6  
template < typename T > `1E|PQbWc  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const %Y cxC0S[  
  { JQKC ;p  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ;ZQ- uz  
} DU5:+" u3  
]6$,IKE7  
同时也要修改assignment的operator() PGPISrf  
HE#,(;1i  
template < typename T2 > GBH_r 0  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } S=0"f}Jo.  
现在代码看起来就很一致了。 jd%Len&p  
Vq3gceo'0A  
六. 问题2:链式操作 !_CX2|  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 G(U9rJ9  
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。 :a_BD  
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。 ~L- 0~  
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。 g M4Pj[W  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ?PBa'g  
uh]"(h(>  
template < typename T > vU=9ydAj?  
struct result_1 j$3rJA%rN  
  { 2 \^G['9  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; )v[XmJ>H~o  
} ; '3A+"k-}mh  
4p.^'2m  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: |u@+`4o  
#SKfE  
template < typename T > A_!QrM  
struct   ref >\V6+$cNp  
  { '.?^uM  
typedef T & reference; y n SBVb!)  
} ; *)u?~r(F  
template < typename T > 8wr8:( Y$  
struct   ref < T &> N_UQ  
  { !; IJ   
typedef T & reference; qu_)`wB  
} ; $@_{p*q  
Yc^%zxub  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: X0`j-*,FX  
2d*_Qq1  
template < typename T > m`z7fi7u  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 7paUpQit  
  { +b^]Pz5  
  return l(t) = r(t); Ly;I,)w  
} ?v:ZU~i  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 F|>05>8  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 B MM--y@  
',7a E@PJ  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 \R(R9cry  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: K UKACUL  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 hoenQ6N^:  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Ve}[XqdS^p  
最后的布局是: K/txD20 O|  
                Add ks*Y9D*=  
              /   \ ~:4~2d|  
            Divide   5 {^#2=`:)O  
            /   \ jfD1  
          _1     3 d|XmasGN  
似乎一切都解决了?不。 SRZL\m}  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 T>A{ qu  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 qi(*ty  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: "X04mQn15  
T dk ,&8  
template < typename Right > 5+- I5HX|~  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const [ %}u=}@  
Right & rt) const 6.5wZN9<|  
  { %T!J$a)qf  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ye%iDdf  
} )55\4<ty  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 e4`uVq5  
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。 Ql%qQ ZV  
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。 c0_E_~  
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。 ujr(K=E  
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。 G_ >G'2  
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? } fZ`IOf  
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:=ZkEEeU  
:K':P5i  
template < class Action > geM6G$V&  
class picker : public Action -F\qnsZ2  
  { @F~LW6K  
public : CSTI?A"P  
picker( const Action & act) : Action(act) {} e5?PkFV^a1  
  // all the operator overloaded qQ0C?  
} ; x%N\5 V1  
`.%JjsD<  
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。 pZ(Fx&fy  
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: =IU*}>#  
#!2k<Q*5uT  
template < typename Right > i3VW1~.8  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const F_;DN: {  
  { <7_KeOLJ  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); (`BSVxJH  
} 0aI;\D*Ts  
"LhvzM-<8  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > BvD5SBa}"  
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。 c{+AJ8  
ZR0r>@M3v<  
template < typename T >   struct picker_maker en F:>H4  
  { O81X ;JdP3  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ^].jH+7i*  
} ; (ll*OVL  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > G oM ip8'u  
  { h}`!(K^;3  
typedef picker < T > result; e({9]  
} ; x NK1h-t  
Yc r3HLJy  
下面总的结构就有了: %V`F!D<D  
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。 ;< jbLhHwD  
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。 I04jjr:<  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 B/JO~;{  
至此链式操作完美实现。 7dG 79H  
z4#(Ze@u~_  
dy__e^qi  
七. 问题3 l%ayI  
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。 l>gI&1)%  
s=6}%%q6  
template < typename T1, typename T2 > b-U eIjX  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const IQ< MyB(  
  { .nu @ o40  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); aI(7nJ=R  
} o%{'UG  
:F,O  
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: kE8>dmH23  
2~[@_  
template < typename T1, typename T2 > Ji1Pz)fq  
struct result_2 QxuhGA  
  { >d"3<S ; b  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 7!,YNy%  
} ; .:p2Tbo  
f4-a?bp  
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? ^D^4 YJz  
这个差事就留给了holder自己。 C51bc6V  
    \!IMaB]  
BqDKT  
template < int Order > NNhL*C[_7  
class holder; 6qN~/TnHZ  
template <> Uz cx6sw  
class holder < 1 > gqXS~K9t  
  { NK|?y  
public : `l2O?U-@  
template < typename T > iGB_{F~t4}  
  struct result_1 8}H1_y-g[  
  { ;.xoN|Per  
  typedef T & result; }$MN|s  
} ; L %ip>  
template < typename T1, typename T2 > 08X_}97#WF  
  struct result_2 AL$&|=C-$  
  { (feTk72XX  
  typedef T1 & result; @(P=Eh  
} ; [I4ege>  
template < typename T > Y(cN}44  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const eh1Q7 ~  
  { %WqNiF0-  
  return (T & )r; iAT)VQ&  
} o=FE5"t  
template < typename T1, typename T2 > + OV')oE  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const tm7u^9]  
  { ;8!Z5H  
  return (T1 & )r1; aP'"G^F   
} rkiT1YTY  
} ; e><5Pr)  
s1|/S\   
template <> .NtbL./=|  
class holder < 2 > *6xgctk  
  { 6} FO[  
public : .>z][2oz  
template < typename T > olLfko4$*V  
  struct result_1 RwS@I /  
  { L[5=h  
  typedef T & result; JG{j)O|L  
} ; WyP W*  
template < typename T1, typename T2 > Qt]Q: 9I[  
  struct result_2 Ltjbxw"Qd  
  { p4VeRJk%  
  typedef T2 & result; hHqh{:q{v  
} ; Kscd}f)yx?  
template < typename T > ,lCgQ0}<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 5SkW-+$  
  { LJoGpr 8  
  return (T & )r; (H+'X}1  
} h*ZC*eV>  
template < typename T1, typename T2 > pRSOYTebP  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const $=?@*p  
  { _)]CzBRq\6  
  return (T2 & )r2; R *F l8   
}  *.)tG  
} ; 'l,V*5L  
BB|?1"neg  
a#T]*(Yq)  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 DNP13wp@  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: eW|^tH  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: v@#b}N0n  
}^B6yWUN  
return l(i, j) = r(i, j); Le%Z V%,  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ]~Y<o  
iX3HtIBj'  
  return ( int & )i; h;3cd0  
  return ( int & )j; @?"h !fyu  
最后执行i = j; :T9< d er,  
可见,参数被正确的选择了。 | [ >UH  
XV^1tX>f{  
.KdyJ6o  
? R>h `  
>ooZj9:'  
八. 中期总结 VE8;sGaJ  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: }pJwj  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 "?mJqA  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 J:skJ.Wx  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor |\n_OS 7  
n[(Qr9  
B-l'vVx  
0>zbCubPH  
j!3 Gz  
EAeqLtFqs  
九. 简化 VcoOeAKL  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 Qqlup  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 NssELMtF!g  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: /JT#^Y  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 `UBYp p  
  +-*/&|^等  @Pt="*g  
2. 返回引用。 <^$<#K d  
  =,各种复合赋值等 p ]d] QMu  
3. 返回固定类型。 MR}Agu#LG  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) t#2(j1  
4. 原样返回。 $1v&azM.  
  operator, |7zd%!  
5. 返回解引用的类型。 `hb%+-lj+  
  operator*(单目) l<);s  
6. 返回地址。 +!|9hF'  
  operator&(单目) x*/S*!vx\  
7. 下表访问返回类型。 ~*wk6&|  
  operator[] I(XOE$3  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 tPF.r  
  operator<<和operator>> >vA2A1WhW  
7a~X:#  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 KRA/MQ^7~U  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ow]053:i  
4#l o$#  
template < typename Left > ~sXcnxLz  
struct value_return }I>tO9M  
  { ctGL-kp  
template < typename T > >qF CB\(  
  struct result_1 b1( $R[  
  { GI1  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; % oo2/aF  
} ;  \*<d{gZ~  
n<u $=H  
template < typename T1, typename T2 > WILMH`  
  struct result_2 \7'+h5a  
  { a8UwhjFO  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 7yh /BZ1  
} ; tw9f%p  
} ; NN?`"Fww  
%xyou:~0zs  
)'+8}T]xQ  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait (R("H/6xs  
Ug<#en  
下面我们来剥离functor中的operator() Ptdpj)oi&Q  
首先operator里面的代码全是下面的形式: &eX!#nQ_.  
Sxh]R+Xb  
return l(t) op r(t) mmk=97  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) fd.^h*'mU  
return op l(t)   #^A*  
return op l(t1, t2) (O(}p~s  
return l(t) op Jh!I:;/  
return l(t1, t2) op LHo3 Niy.  
return l(t)[r(t)] *(T:,PY  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] yvO{:B8%  
#;2n;.a  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ,tu.2VQc@  
单目: return f(l(t), r(t)); `M^= D&Bf  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); o9dY9o+Z  
双目: return f(l(t)); Tq[kl'_  
return f(l(t1, t2)); 2so!  
下面就是f的实现,以operator/为例 _ =VqrK7T  
3!|;iJRH  
struct meta_divide ^Xq 6:  
  { 2Tp1n8FV  
template < typename T1, typename T2 > ?WqT[MnK  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ^<a t'jk6  
  { [QoK5Yw{  
  return t1 / t2; ]\hSI){  
} os:A]  
} ; (jRm[7H  
b((M)Gz  
这个工作可以让宏来做: 8h*Icf  
Enn"hdI  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ q(.sq12<<W  
template < typename T1, typename T2 > \ %,@e^3B  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; {YAJBIvHV  
以后可以直接用 .yqM7U_  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) qh|_W(`y  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 '}Z~JYa0  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) YA_c N5p/@  
PGhY>$q>b  
c|B.n]Z  
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 0uOkMuy<  
:~tAUy":_*  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ;Q OBBF3HG  
class unary_op : public Rettype F@'Jbd`   
  { ^6MU 0Q2  
    Left l; 7XTkX"zKj  
public : Bn#?zI  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} |y!=J$ $_H  
=S+wCN  
template < typename T > Vt %bI0#  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~962i#&4  
      { 8*#R]9  
      return FuncType::execute(l(t)); tl,.fjZn  
    } Wz49i9e+d  
-:Da&V  
    template < typename T1, typename T2 > |ef7bKU8  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r ~jm`y  
      { Y)0*b5?1r  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); q<[P6}.  
    } v7BA[jQr  
} ; I7|Pi[e  
y&q*maa[  
GK )?YM  
同样还可以申明一个binary_op V:In>u$QJ!  
U\4g#!qj  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ;4R$g5-4X  
class binary_op : public Rettype ov ` h  
  { Z0x ar]4V  
    Left l; m4hX 'F  
Right r; \HxT@UQ)~  
public : ddJQC|xR}  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} h58`XH  
&zl|87M  
template < typename T > 8ndYV>{f  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~ -4{B  
      { `18qbot  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); c]x1HvPE  
    } Uol|9F  
NPhhD&W_  
    template < typename T1, typename T2 > 5,3'=mA6  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \8)U!9,$nn  
      { ;(f) &Yom  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); #a/5SZP Z\  
    } +X#vVD3"  
} ; [pC$+NX  
-[ *,^Ti`  
!o5 W  
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 2 Wt> Mi  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 |4)>:d  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) -V-RP;">  
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。 prC;L*~8  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! [;r)9mh7  
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。。。 p#ol*m5wE  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 (7mAt3n k  
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) %824Cqdc  
下面是修改过的unary_op  ,V,`Jf  
EY^1Y3D w0  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > !^^?dRd*v  
class unary_op kW2sY^Rg  
  { #+:9T /*>0  
Left l; T}Km?d  
  MuYk};f  
public : Pj#<K%Bz  
5QW=&zI`=  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} eK6hS_E  
#^`4DhQ/ 1  
template < typename T > 8UW^"4  
  struct result_1 j|4<i9^}  
  { jlkmLcpf  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 3*]eigi)  
} ; p31NIf `  
[=E  
template < typename T1, typename T2 > UR%/MV  
  struct result_2 ?+_Gs;DGVE  
  { txJr;  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; .\[`B.Q  
} ; xAqb\|$^  
DwaBdN[!7  
template < typename T1, typename T2 > OglEt["  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n)L*  
  { bt"W(m&f  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ~T ]m>A!  
} 88VZR&v   
$}<PL}+  
template < typename T > E.r>7`E  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /,89p&h  
  { "w^!/  
  return OpClass::execute(lt(t)); #D<C )Q  
} )2pbpbWX>  
{J{+FFsr(  
} ; V[{6e  
VYu~26Zr  
XF Patd  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug UM!ENI|  
好啦,现在才真正完美了。 |2?'9<  
现在在picker里面就可以这么添加了: QP@%(]fG  
kjW+QT?T&  
template < typename Right > z{[xze-f  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const W 0(_ ~  
  { O*eby*%h  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 4zASMu  
} 2>|dF~"  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 e>7]w,*|  
u}>#Eb  
|S_T^'<W  
c]$i\i#  
qHsUP;7  
十. bind [OjF[1I)u  
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。 ?5U2D%t  
先来分析一下一段例子  +EFgE1w  
)i~cr2Hk  
~J5+i9T.)  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 1q~+E\x  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 0]>u )%  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 `k=bL"T>\  
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。 {FO;Yg'  
我们来写个简单的。 3!3xCO  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: l]@&D#3ZM  
对于函数对象类的版本: $k|g"9  
*YW/_  
template < typename Func > &K[_J  
struct functor_trait 3t`P@nL0;  
  { V_>\ 9m  
typedef typename Func::result_type result_type; ji1viv  
} ; YsG%6&zEq  
对于无参数函数的版本: * 1T&  
\X<bH&x:z  
template < typename Ret > t2EHrji~  
struct functor_trait < Ret ( * )() > -mC0+}h  
  { vh"R'o  
typedef Ret result_type; *Nw&_<\9Q  
} ; 9!f/aI  
对于单参数函数的版本: uG?_< mun  
$u7; TW6QD  
template < typename Ret, typename V1 > DamC F  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > r^h4z`:L  
  { x N=i]~  
typedef Ret result_type; ]Gpxhg  
} ; Yb:\a/ y  
对于双参数函数的版本: P.6nA^hXB  
,%n\=  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > #?5 (o  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 8 ![|F:  
  { ,RE\$~`w  
typedef Ret result_type; yN~dU0.G6!  
} ; ^w(p8G_-w  
等等。。。 s<*XN NE7  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy cYFiJJLG]  
jH19k}D  
template < typename Func > Acnl^x7Y1  
struct func_return f _[<L  
  { q:l>O5  
template < typename T > &Q+Ln,(&L  
  struct result_1 z|=}1; (.  
  { kV?y0J.  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; =fu :@+  
} ; w<zIAQN  
Ks=>K(V6  
template < typename T1, typename T2 > g$( V^  
  struct result_2 qi;f^9M%  
  { OH;b"]  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; nNrPHNfqD  
} ; #rxVd 7f  
} ; W"):-Wq  
!O-T0O   
y(Y!?X I  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 {88)~  
eyefWn&  
template < typename Func, typename aPicker > bx<RV7>0  
class binder_1 6WV\}d:  
  { GMMp|WV|  
Func fn; .}'qUPNR  
aPicker pk; &F\?  
public : Em?d*z  
JXCCTUO  
template < typename T > ~3WM5 fv  
  struct result_1 1=#q5dZ]  
  { /3;4#:Kkw  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; f-}[_Y%;  
} ; N*%@  
j]*j}%hz  
template < typename T1, typename T2 > 5V5%/FU m  
  struct result_2 TftHwe):V  
  { L~(_x"uXd  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Ae69>bkE0  
} ; )_{dWf1  
ulu9'ch  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} /E Bo3`  
cU ? 0(z7  
template < typename T > rrQQZ5fhb  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const kjEEuEv  
  { 5nv<^>[J  
  return fn(pk(t)); |_o=^?z'  
} .7i` (F)  
template < typename T1, typename T2 > Uu!f,L;ty  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const T6H}/#*tK  
  { MxSM@3v(  
  return fn(pk(t1, t2)); ObLly%|i  
} I"Ms-zs  
} ; r)Ap8?+  
V2$h8\a  
RRmLd/(  
一目了然不是么? T?:glp[4I  
最后实现bind ZN! 4;  
H,+I2tEs  
H2Z1TIh  
template < typename Func, typename aPicker > ]?3un!o3o  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 9;Itqe{8w  
  { Gqcq,_?gt  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); !,[C] Q1  
} p[<Dk$7K  
RQ'exc2x0  
2个以上参数的bind可以同理实现。 6:q"l\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。 h.-@ F  
~.A)bp  
十一. phoenix NG  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 4AG\[f 8q  
43={Xy   
for_each(v.begin(), v.end(), rA2 g&  
( 6b%WHLUeT  
do_ ^xh}I5  
[ .mDM[e@'  
  cout << _1 <<   " , " L,mQ   
] PH?#)l D  
.while_( -- _1), Sp7ld7c  
cout << var( " \n " ) +<xQM h8  
) q-]`CW]n  
); *H?!;u=8  
Gp4A.\7  
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: N5]0/,I}  
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 p3]_}Y D[#  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 #+$G=pS'v  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ?*?RP)V  
Zm=(+ f  
(>`5z(X  
template < typename Cond, typename Actor >  `)GrwfC  
class do_while %^I88,$&L  
  { ]l'Y'z,}  
Cond cd; cgl*t+o&  
Actor act; 9AxCiT.  
public : UNPezHaz  
template < typename T > 2zVJvn7  
  struct result_1 1AG=%F|.  
  { `}BF${vF  
  typedef int result_type; X@k`3X  
} ; TUHi5K  
wD68tG$  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} \[gReaI  
{?J/c{=/P  
template < typename T > :4MB]v[K  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L]d-hs  
  { 0PU8 #2pR  
  do ([-|}  
    { S,<EEtXQ  
  act(t); UJfEC0  
  } YqPQ%  
  while (cd(t)); zX0md x<|<  
  return   0 ; uiJS8(Cb  
} yY[<0|o u  
} ; JJ{9U(`_y6  
(FJ9-K0b{n  
4m*M,#mV  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). GN!qyT  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 F)+{AQL  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 b&=5m  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 wk6NG/<  
下面就是产生这个functor的类: ;9~6_@,@o  
vG;zJ#c  
AC;V m: @{  
template < typename Actor > u0#}9UKQ  
class do_while_actor z I+\Oll#Q  
  { H ,+? t  
Actor act; xdf82)  
public : ^s@8VAwi  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} c)A{p  
P>sFV  
template < typename Cond > ?0YCpn  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; x.3J[=z=>  
} ; ?Y:8eD"*  
zN{K5<7o  
n>A98NQ  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 2Fz|fW_  
最后,是那个do_ VxY+h`4#  
$<^u^q37u  
"Kc>dJ@W  
class do_while_invoker ]S(%[|  
  { wKi^C 8Z2  
public : u1z  
template < typename Actor > mwY IJy[  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const {X[ HCfJd  
  { Ux#x#N  
  return do_while_actor < Actor > (act); Qt,M!i,  
} 8E4mA5@   
} do_; `2`\]X_A{  
/DqLrA  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 4#5:~M }  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 w.lAQ5)I%\  
最后来说说怎么处理break和continue Pfm_@'8  
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。 yuDZ~0]R  
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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