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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda y# IUDnRJ  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 [tJp^?6*  
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, 6^z):d#u  
zy8D&7Ytf  
EV R>R  
|#22pq?RP  
  class filler b Kr73S9  
  { 0E^S!A 7  
public : wHs4~"EY9  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} @-O%u* %J  
} ; r3~YGY  
=^w:G=ymS  
v2vtkYQN  
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: )yS S2  
I5W#8g!{  
i(S}gH4*o  
bG]?AiW r  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 3Io7!:+  
=qww|B92  
9y;zk$O8  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 jjg[v""3|  
r@G34Q C+  
4z^VwKH\j  
fczH^+mI  
二. 战前分析 !PEP`wEKdp  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 JzkI!5c<j  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 nO8e'&|  
{fn1sGA  
N. 0~4H %U  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); `M ~-(,++  
  /* --------------------------------------------- */ 9Hs5uBe  
vector < int *> vp( 10 ); 2Jt*s$  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); F2',3  
/* --------------------------------------------- */ %5<Xa  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); y+M9{[ i/O  
/* --------------------------------------------- */ bqQR";  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Q\z9\mMG-  
  /* --------------------------------------------- */ 28lor&Cc  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); #!w7E,UBi  
/* --------------------------------------------- */ v3r<kNW_  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); X>Y>1fI.  
ov|pXi<e  
WCg&*  
knRs{1}Pw{  
看了之后,我们可以思考一些问题: 3:3>k8  
1._1, _2是什么? $6/CTQ  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 k1HCPj  
2._1 = 1是在做什么? ,UW!?}@  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 3d(:Y6D)  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 o3oTu  
'H'R6<z5  
32K  
三. 动工 f+4j ^y}  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: )/BbASO$)Z  
Ji0FHa_  
m@g9+7  
EskD)Sl   
template < typename T > +{s -Fg  
class assignment a7TvX{<d  
  { i0&W}Bb'  
T value; d08:lYQ  
public : jJe?pT]o  
assignment( const T & v) : value(v) {} )Vpt.4IBd  
template < typename T2 > A_I\6&b4  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } > |(L3UA9  
} ; e^orqw/I  
oN=>U"<\1  
bA/'IF+  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 />V& OX `  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment |) CfO4  
A0H6}53, $  
NoT%z$ 1n  
Dn+hI_"# _  
  class holder >]ZW.?1h  
  { uQz!of%x  
public : 9QEK|x`8  
template < typename T > ;~(yv|f6  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ]eo%eaA   
  { HEe_K!_  
  return assignment < T > (t); N$<R6DU]K  
} J(Zz^$8]<?  
} ; v`r*Yok;`  
|L(h+/>aWX  
l|K$6>80  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: iB5'mb*  
%ZGG6Xgw  
  static holder _1; C\}M_MD  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 # 2?3B  
\ 9#X]H  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); jh/aK_Q,w  
而不用手动写一个函数对象。 .:B;%*  
NPLJ*uHH  
#E4|@}30`  
PgYIQpV  
四. 问题分析 E>bpq ^;r  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 c2fw;)j&X  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 oe[f2?-  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 #F'8vf'r  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Wn Ng3'6  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 q)OCY}QA  
-BEd7@?A  
五. 问题1:一致性 yhd]s0(!  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| W@Rb"5Gy+  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 @81N{tg-  
ricL.[v9S  
struct holder ) RNB;K~s9  
  { N;i\.oY  
  // /NQ PTr  
  template < typename T > t/h,-x  
T &   operator ()( const T & r) const UZJ#/x5F  
  { +3]V>Mv  
  return (T & )r; aA'of>'ib|  
} D|IS@gWa  
} ; '8;'V%[+  
S%df'bh$  
这样的话assignment也必须相应改动: q5\iQ2f{WV  
EAK[2?CY  
template < typename Left, typename Right > !k!1 h%7q  
class assignment hY|-l%2f  
  { 05o<fa2HE  
Left l; *Nur>11D  
Right r; ,n &Lp  
public : \W 7pSV-U  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} t@q==VHF  
template < typename T2 > {pC$jd>T  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } O6Y1*XTmH6  
} ; TEi1,yc  
,iXQ"):!OB  
同时,holder的operator=也需要改动: *s|'V+1  
j eyGIY  
template < typename T > i-R}O6  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const L)"CE].  
  { j8;Uny9  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); X}`39r.  
} z[0tM&pv  
yacN=]SW5  
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。 $ J!PSF8PL  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 bfI= =  
>{>X.I~  
return l(rhs) = r; SZ~lCdWad  
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。 ; KT/;I  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: )C0d*T0i  
J>1%* Tz  
template < typename Tp > C@u}tH )  
class constant_t Op:$7hv  
  { Bv#?.0Ez;  
  const Tp t; "%#CMCE|f  
public : 5E =!L g  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} LR3>_t  
template < typename T > ywA7hm  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ,@\z{}~v  
  { I!T=$Um  
  return t; b"w@am>&  
} gObafIA  
} ; ;9' ] na  
 2.'hr/.  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 .9vt<<Kwh  
下面就可以修改holder的operator=了 $.4N@=s,?c  
ha7mXGN%  
template < typename T > X2'XbG 3  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const (6&"(}Pai  
  { O)D$UG\<  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Xh}G=1}  
} 6VLo4bq 5  
,h<x Y>  
同时也要修改assignment的operator() [}dPn61  
tTT :r),}$  
template < typename T2 > e@iz`~[  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } V>c !V9w   
现在代码看起来就很一致了。 `> +:38  
Q=Liy@/+!  
六. 问题2:链式操作 o>|DT(Ib  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ()5X<=i  
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。 H~bbkql  
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。 H3( @Q^9  
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。 &joP-!"  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct k]~$AaNq  
m[Mw2F  
template < typename T > G!lF5;Ad`  
struct result_1 pl/ek0QX  
  { I]BhkJ  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; I= a?z<  
} ; @mb'!r  
t*`Sme]"B  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: eKf5orN  
stiYC#bI:  
template < typename T > AuZISb%6  
struct   ref \i\>$'f*z  
  { #/H Z[Vw  
typedef T & reference; 8Wgzca Q*  
} ; /T+%q#4  
template < typename T > uvJ&qd8M  
struct   ref < T &> dA<_`GFR  
  { JL>DRIR%NV  
typedef T & reference; 00@F?|-j  
} ; _7~q|  
x=kJl GT  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: z m]R76  
X"7x_ yOZ  
template < typename T > @!^Y_q  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const $k`j";8uR  
  { &P"13]^@  
  return l(t) = r(t); Uyxn+j 5  
} 2sp4Mm  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 -)xl?IB%  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 (p] S  
rV} 5&N*c  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 2*a9mi  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: |>'q%xK  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 pCC^Hxa  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Wr-I~>D%_  
最后的布局是: X*9-P9x(6  
                Add Q$sC%P(y  
              /   \ q(A_k+NL  
            Divide   5 MhJA8| B6|  
            /   \ 5sNN:m  
          _1     3 "c.-`1,t  
似乎一切都解决了?不。 |~&cTDd  
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。 hBV m; `  
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。 Fk9]u^j  
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: f4&;l|R0a  
yYSoJqj Q  
template < typename Right > DQ9aq.;  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ^%tn$4@@Z.  
Right & rt) const %e)? Mem  
  { 5\h6'  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); yXqC  
} yPg0 :o-  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ;Sg,$`]  
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。 i0*Cs#(=h  
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。 b"nkF\P@Fj  
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。 ~z")';I|  
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。 3Tp8t6*nL  
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? *`LrvE@t  
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: Mpco8b-b  
G~ LQM  
template < class Action > @"wX#ot  
class picker : public Action /a)^)  
  { LROrhO  
public : P1Eg%Y6  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ^bfU>02Q6p  
  // all the operator overloaded Z  
} ; 5evk_f  
Zj_2B_|WN#  
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,ax^]  
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: J^S!GG'gb  
pred{HEye  
template < typename Right > h:sf?X[  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Db;>MWt+e  
  { '-Oh$hqCx|  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); U#Iwe=  
} ov daK"q2  
)1gT&sU0  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > k8@bQ"#b  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。  R&g&BF  
\RRSrPLd-  
template < typename T >   struct picker_maker pp(?rE$S  
  { .J8 gW  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 0AF,} &$  
} ; TBky+]p@  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > =#[t!-@  
  { =e0MEV#s.  
typedef picker < T > result; Ye$; d ~  
} ; 7G*rxn"d  
j}`ku9S~  
下面总的结构就有了: s@GE(Pu7  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 1ox#hQBoS  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ma!C:C9#J  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 >< P<k&  
至此链式操作完美实现。 7=Pj}x)  
j>l  
hJ8% r_  
七. 问题3 2I& dTxIa  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 }2:q#}"  
dLeos9M:  
template < typename T1, typename T2 > XKDX*x G  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [2>zaag  
  { 9I$} =&"  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); :eT\XtxM~{  
} fY?:SPR+  
EyA(W;r.  
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: qR_Np5nHF  
}Kp$/CYd  
template < typename T1, typename T2 > bg_io*K  
struct result_2 @F*z/E}e  
  { 3orL;(.G  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; b?VByJl  
} ; uEG4^  
5e1oxSU  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? Gpcordt/  
这个差事就留给了holder自己。 PR x-0S  
    &; p}HL,  
g1_z=(i`Z  
template < int Order > ?^MH:o  
class holder; .Cs'@[Ciy  
template <> .IVKgQ B  
class holder < 1 > *uP;rUY  
  { -N5h`Ii7  
public : .*xO/pn  
template < typename T > 0NU3% 4?  
  struct result_1 qm'@o -[  
  { 9}Za_ZgG  
  typedef T & result; @g]+$Yj  
} ; \2#K {  
template < typename T1, typename T2 > Pn4jI(  
  struct result_2 kmo#jITa`  
  { ' V*}d  
  typedef T1 & result; w7Mh8'P54  
} ; u,}>I%21  
template < typename T > DMs8B&Y=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 9 C{Xpu  
  { l@u  "iGw  
  return (T & )r; Z#[%JUYp'  
} ~E_irzOFP  
template < typename T1, typename T2 > k6GQH@y!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const *~cNUyd  
  { Ux{QYjF E  
  return (T1 & )r1; heB![N0:  
} fA0wQz]u  
} ; * CAz_s<  
C8YStT  
template <> [u J<]  
class holder < 2 > [D(JEO@ :  
  { V$;`#J$\b  
public : zlTLp-^Y  
template < typename T > SB5qm?pT8<  
  struct result_1 b"`fS`@/MW  
  { H@ty'z?  
  typedef T & result; M?hPlo"_  
} ; K`ygW|?gt  
template < typename T1, typename T2 > LWSy"Cs*  
  struct result_2 3m2y<l<  
  { g2*}XS 3  
  typedef T2 & result; $P#+Y,r~\  
} ; 2chT^3e  
template < typename T > 30(e6T;   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const +W8#]u|  
  { :D>flZi  
  return (T & )r; e8egxm  
} AXi4{Q,  
template < typename T1, typename T2 > i.[k"(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const JHVndK4L  
  { R$MR|  
  return (T2 & )r2; &hi][Pt  
} IM[=]j.?  
} ; wN6sica|  
W~i0.rg|>  
eecIF0hp  
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> >。 &9.3-E47*  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 5GPAt  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Vhb~kI!x  
b}u#MU  
return l(i, j) = r(i, j); P9Eh, j0_  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 3+:NX6Ewb*  
~)X;z"y%b  
  return ( int & )i; |8x_Av0  
  return ( int & )j; i12G\Ye  
最后执行i = j; j.+,c#hFo  
可见,参数被正确的选择了。 IBNb!mPu%  
CUjRz5L  
4j i#Q  
{4p7r7n'  
$U. 2"  
八. 中期总结 dr(e)eD(R>  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 8 ?:W{GAo  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 @cm[]]f'l  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ^r]-v++  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 4K4u]"1  
R_Bf JD.  
]#q$i[Y  
Aqg$q* Y  
?9 `T_,  
a<+Rw{  
九. 简化 ,p\*cHB9  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。  wJvk  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 G`;mSq6i  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: F%{z E ANm  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 U^-J_ yq  
  +-*/&|^等 wjOqCF"  
2. 返回引用。 ;[Eso p  
  =,各种复合赋值等 qzo)\,  
3. 返回固定类型。 `<Hc,D; p  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) JKCV >k  
4. 原样返回。 Vt9o8naz  
  operator, mcQ\"9;pY  
5. 返回解引用的类型。 6jl{^dI  
  operator*(单目) pMp@W`i^6  
6. 返回地址。 Tm~jYgJ  
  operator&(单目) *t={9h  
7. 下表访问返回类型。 >Wpdq(o  
  operator[] R9+f^o` W  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Ag1nxV1M$  
  operator<<和operator>> W^3'9nYU  
W$Aypy  
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。 MU N:}S  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: =3,Sjme  
nXxnyom,  
template < typename Left > )%!X,  
struct value_return yG>sBc  
  { $ WWi2cI;  
template < typename T > n4ti{-^4|d  
  struct result_1 3|Ar~_]  
  { I&x69  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Ww{-(Ktx  
} ; -r0oO~KT  
1;>RK  
template < typename T1, typename T2 > P|aSbsk:I<  
  struct result_2 , -Lv3  
  { `]Vn[^?D  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; o%Qn%gaX  
} ; /J,&G: Er  
} ; z]O>`50Q  
2Ju,P_<dt  
CR|>?9V  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait `R$bx 64  
y|wR)\  
下面我们来剥离functor中的operator() ACgWT  
首先operator里面的代码全是下面的形式: &0-Pl.M  
qv/chD`C  
return l(t) op r(t) x/92],.Mz  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 9AQ2FD  
return op l(t) Aq/wa6^%  
return op l(t1, t2) WS$~o*Z8  
return l(t) op m(WVxVB  
return l(t1, t2) op Y XxWu8  
return l(t)[r(t)] Zt4 r_ 7  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] HL!"U (_  
[3W+h1  
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: uRw%`J4H  
单目: return f(l(t), r(t)); Fd9Z7C  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 7|?Ht]  
双目: return f(l(t)); 6r,zOs-I]  
return f(l(t1, t2)); q.lh  
下面就是f的实现,以operator/为例 ?Ye%k  
]O+Nl5*  
struct meta_divide sF#t{x/sW  
  { It^_?oiK  
template < typename T1, typename T2 > F=kiYa}  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ;nf}O87~  
  { JhB$s  
  return t1 / t2; c<qJs-C4;  
} k${F7I(Tb  
} ; #Cz:l|\ i  
VH.}}RS%  
这个工作可以让宏来做: ^EKf_w-v  
 N/AP8  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ );x[1*e  
template < typename T1, typename T2 > \ &44?k:  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ]^l-k@  
以后可以直接用 Xc]Q_70O  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) {*4Z9.2c*  
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 %w6lNl  
(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。。。) e9?y0vT//  
rHgrC MW  
9'JkLgz;d+  
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 DzCb'#   
ymyk.#Z<%  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > HC ?XNR&  
class unary_op : public Rettype V{kgDpB  
  { cK+)MFOu+  
    Left l; CB?H`R pC.  
public : i'vjvc~  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} {{_,YO^w  
4:v{\R  
template < typename T > h'G8@j;  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const u\G\KASUK%  
      { hn u/  
      return FuncType::execute(l(t)); YyR~pT#ffT  
    } HnfTj5J@  
+UP?M4g  
    template < typename T1, typename T2 > \t@|-`  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vweD{\b  
      { =").W\,  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); eM`"$xc Oe  
    } aA.TlG@zP  
} ; y<5xlN(+v  
uM~j  
zL3'',Ha  
同样还可以申明一个binary_op doaqHri\,  
tt>=Vt '  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > h9J  
class binary_op : public Rettype S b3@7^  
  { uw@|Y{(K r  
    Left l; _u`W$EG L  
Right r; tMy@'nj  
public : $eBE pN  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 7gQ~"Q  
I^6zUVH  
template < typename T > Q}jl1dIq  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  ?2b9N~  
      { _/!IjB:(70  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); c8jq.y v  
    } u5FlT3hY.  
CR$5'#11)  
    template < typename T1, typename T2 > 89)rss  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |bz,cvlP W  
      { ]={{$}8.  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); +<H)DPG<  
    } etH%E aF[  
} ; hw&R .F  
*l^%7W rk  
4<&`\<jZ  
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 qcfLA~y  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Io&F0~Z;;(  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 5q?ZuAAA  
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。 b=+'i  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ?o9g5Z  
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。。。 /P0%4aWu=  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 H;$OCDRC  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) |ldRs'c{  
下面是修改过的unary_op 6(}8[i:  
SpY%2Y.Dy  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > iB5Se  
class unary_op # -Ts]4v  
  { 9YpD\H`  
Left l; .r?-O{2t  
  !}^ {W)h[  
public : ?J~(qaa;  
7m=tu?@  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} puz~Rfn#*  
X@)5F 9  
template < typename T > X}xy v  
  struct result_1 d1#;>MiU  
  { ~8Z0{^  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; :_Y@,CpIEg  
} ; GKwm %A  
PDo%ob\Ym  
template < typename T1, typename T2 > eVDI7W:(Sn  
  struct result_2 *eytr#0B-  
  { iVt6rX  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; x,z+l-y  
} ; NQ!jkojD  
q8.K-"f(Q  
template < typename T1, typename T2 > MD S;qZx=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0> m-J  
  { aQaO.K2  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); .4~n|d>z  
} \0m[Ch}~ey  
70L{u+wIy  
template < typename T > </|IgN$w`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *O|Z[>  
  { Llk4 =p  
  return OpClass::execute(lt(t)); R;f!s/^)  
} cSBYC_LU  
n8[ sl]L  
} ; +I7n6s\  
Y`3>i,S6\  
wbzAX  
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 wEo/H  
好啦,现在才真正完美了。 =$IjN v(?  
现在在picker里面就可以这么添加了: 40oRO0p  
-Vk+zEht  
template < typename Right > [dL4u^]{  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const :0j9  
  { 2*5Z| 3aX  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 5~CHj  
} b&Qj`j4]ZM  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 jnX9] PkJ  
)G0a72  
XFPWW,  
DGTSk9iK(  
1_!*R]aq  
十. bind :~pPB#)nk  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 p UWj,&t  
先来分析一下一段例子 Zycu3%JI  
SqTO~zGC  
37Z:WJ?  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Y6/'gg'&5  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 DJ;G0*  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 d$/BF&n  
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。 U&|=dH]-  
我们来写个简单的。 GM{m(Y  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: $cFanra  
对于函数对象类的版本: jAmAT /1  
VC\43A,9  
template < typename Func > O/>$kG%ge  
struct functor_trait 6';'pHqe  
  { T+m`a #  
typedef typename Func::result_type result_type; pIk&NI  
} ; UjwA06  
对于无参数函数的版本: %< JjftNQ  
67Z|=B !7  
template < typename Ret > q3B#rje>h  
struct functor_trait < Ret ( * )() > O2?ye4uq  
  { ._"U{ f2V  
typedef Ret result_type; ](4V 3w.  
} ;  ;OQ{  
对于单参数函数的版本: |0ahvsrtW  
3HC aZ?Ry'  
template < typename Ret, typename V1 > v&%GK5j7O  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ] FvN*@lG  
  { R}a,.C  
typedef Ret result_type; Sve~-aG  
} ; ;=Jj{FoG%  
对于双参数函数的版本: Z16G  
WaQCq0Enj  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > /NaI Mo 5  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > <P7f\$o~  
  { jm'(t=Ze  
typedef Ret result_type; SJ;u,XyWn  
} ; a1B_w#?8  
等等。。。 8'_>A5L/C  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ~S15tZ $  
.HF+JHIUu  
template < typename Func > "d>{hP  
struct func_return r}MXXn,f  
  { ` ZXX[&C  
template < typename T > (Kd;l &8  
  struct result_1 &F*s.gL  
  { :bFmw dX  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; abUvU26t  
} ; )V%xbDdS  
(Sr&Y1D  
template < typename T1, typename T2 > +.&#whEw(i  
  struct result_2 8E"Ik ~  
  { UMuqdLaT9  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; {3]g3mj  
} ; hWwh`Vw%  
} ; 1+v&SU  
*<#jr  
4:=']C  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 W~k"`g7uu  
o-Pa3L=  
template < typename Func, typename aPicker > ge9j:S{  
class binder_1 9%j_"+<c  
  { N&U=5c`Q'  
Func fn; *fso6j#%  
aPicker pk; (p'yya{(  
public : >_(Xb %w  
"]Wrir?l  
template < typename T > +^YXqOXU  
  struct result_1 x'@0]f.  
  { tbF>"?FY/  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Nt9M$?\P  
} ; A1zM$ wDU  
*x2+sgSf_0  
template < typename T1, typename T2 > \%z#|oV#<  
  struct result_2 /Y:&307q  
  { RrRrB"!8nR  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; N_lQz(nG/2  
} ; j1%o+#df  
d76k1-m\o  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} l9"0Wu@_x  
3~}G~ t  
template < typename T > pw" !iG}  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const B> *zQb2:  
  { l^w=b~|7=  
  return fn(pk(t)); Nl,M9  
} xQ9P'ru  
template < typename T1, typename T2 > M?Tb9c?`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A(2_hl-  
  { 0]?} kY  
  return fn(pk(t1, t2)); #g*U\y  
} ]/hF!eO  
} ; VliX'.-  
0B#9CxU%  
%yX?4T;b  
一目了然不是么? 'd4I/  
最后实现bind S.1\e"MfI  
5A oKlJrY  
[74HUw>  
template < typename Func, typename aPicker > c""*Ng*T  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) N7:=%Fy(  
  { t+7h(?8L  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); :kz*.1  
} +>h}Uz  
{I0b%>r=  
2个以上参数的bind可以同理实现。 6&_"dg"  
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。 PnkJ Wl<S  
<0T5W#H`D  
十一. phoenix 4$.$j=Ct."  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: GTL gj'B  
'QW/TJ=7r  
for_each(v.begin(), v.end(), 6x|"1 G{  
( ' RK .w^  
do_ ~sj'GEhEg  
[ `!WtKqr%B  
  cout << _1 <<   " , " JoeU J3N  
] I[,tf!  
.while_( -- _1), dCv@l7hE  
cout << var( " \n " ) e^2e[rp0  
) 5Z"IM8?  
); I,;@\  
n+ 1!/H=d  
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: HYm |  
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 [mwJ*GJ-  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 "~-H]9  
那么我们就照着这个思路来实现吧: QP/%+[E.  
/orpQUHA  
+c;/hM<IX.  
template < typename Cond, typename Actor > ^*JpdmVhu  
class do_while n${,r  
  { p|fSPSz  
Cond cd; X,-QxV=lc)  
Actor act; ev~/Hf  
public : C+ibLS4i  
template < typename T > 7{F(NJUO1  
  struct result_1 ${I$@qq83  
  { @!k\Ivd  
  typedef int result_type; r*?rwtFtg  
} ; Mx? ]7tI  
y.,S}7l:  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}  +6paM  
-+MGs]),  
template < typename T > v`&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const qZw4"&,j$  
  { pkTg.70wU  
  do GjTj..G/  
    { Pf,S`U w;  
  act(t); s&(,_34  
  } &%J+d"n(  
  while (cd(t)); +LBDn"5  
  return   0 ; ,K4*0!TXP  
} YbCqZqk  
} ; kkWqP20q  
w&&uk[Gh/a  
*;^!FBT  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). .gY}}Q  
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。 6x18g(KbP  
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。 >6 p <n  
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。 ~9#x/EG/  
下面就是产生这个functor的类: 5gP<+S#>T  
X( Q*(_  
% 1f, 8BM  
template < typename Actor > "V/|RC  
class do_while_actor j5hM |\]  
  { Mou@G3  
Actor act; +Smt8O<N  
public : Q2^~^'Y k  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} YA(_*h  
<(|No3jx  
template < typename Cond > 6AS'MD%&  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ?l\1n,!:8  
} ; 9iMQq40  
?Q$LIoR  
/48W]a}JS  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 %cIF()  
最后,是那个do_ CR*9-Y93  
Cjvgf .>$  
$lJu2omi1  
class do_while_invoker agQ5%t#  
  { 1-z*'Ghys  
public : xL.T}f~y2>  
template < typename Actor > {sn:Lj0  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 'Na \9b(  
  { -I, _{3.S  
  return do_while_actor < Actor > (act); 44s K2  
} 6Mpbmfr  
} do_; r 5$(  
*~p~IX{  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? :V)W?~Z7B  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 >)Ih[0~M  
最后来说说怎么处理break和continue ONx|c'0g  
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。 ,!`94{Ggv  
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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