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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda f;,*P,K  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 KV6D0~  
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, /"~UGn]R  
Q:y'G9b  
=9p3^:S  
4_'BoU4  
  class filler m&(qr5>b  
  { v|]"uPxH?  
public :  i?eVi  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} >$ro\/  
} ; Qr6PkHU  
M&9urOa`  
Au(oKs<  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: wPcEvGBN=  
cb{"1z  
\,v+ejhw  
2<w vO 9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); %AWc`D  
@" umY-1f  
,69547#o  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 8=0I4\  
:LdPqFXj  
c"1Z,M;G  
&=:3/;c  
二. 战前分析 ZYt<O  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 gMPp'^g]_  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 G)Y,*.,  
uAoZ&8D6  
uNw9g<g:V[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); HRu;*3+%>F  
  /* --------------------------------------------- */ D$NpyF.87  
vector < int *> vp( 10 ); ;, \!&o6  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); `(I$_RSE")  
/* --------------------------------------------- */ =1 S%E  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Wa&!1' @  
/* --------------------------------------------- */ 88?O4)c  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); )24M?R@r  
  /* --------------------------------------------- */ !gfd!R  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); dq'f >S z}  
/* --------------------------------------------- */ ;mwnAO  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ?*7Mn`  
-g|ji.  
@^ m0>H  
fd>&RbUp  
看了之后,我们可以思考一些问题: asCcBp  
1._1, _2是什么? yg~@} _C2_  
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。 n;>=QG -v  
2._1 = 1是在做什么? [/n@BK  
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。 $P%cdJT0  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 }owl7G3  
*BF[thB:a  
L*vKIP<EMM  
三. 动工 )Z['=+s%  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: _G25$%/LU  
Un T\6u  
r=54@`O!  
O.xtY @'"  
template < typename T > u-mD"  
class assignment ?k;htJcGv  
  { &CN(PZv  
T value; $p$p C/:%  
public : iJmzVR+  
assignment( const T & v) : value(v) {} x.] tGS  
template < typename T2 > 8gt&*;'}*D  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; }  ~mi4V  
} ; #V#!@@c;?  
wQ@:0GJH  
Z{yH:{Vk  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 2\gIjXX"  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ?N!kYTR%}  
;_E|I=%'E  
8VO]; +N  
P*VZ$bUe5@  
  class holder zZ<*  
  { ~vM99hW  
public : Np ru  
template < typename T > <c!gg7@pm  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const v7`{6Pf_$  
  { 4i+%~X@p  
  return assignment < T > (t); J1~E*t^  
} f:J-X~T_f  
} ; ^M;#x$Y?  
# h4FLF_w  
BNI)y@E^X  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: `r~3Pf).4  
TOS'|xQ  
  static holder _1; dh&> E  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 1KBGML-K3  
S9r+Nsn  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); v_WQ<G?  
而不用手动写一个函数对象。 NuD|%Ebs  
MxKTKBxQ  
`<M>"~W  
k6RVP: V  
四. 问题分析 P+OS  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ^w<aS w  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 L/] (pXEp  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 X ,^([$  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 yTZ o4c "  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 cF8X  
}^p<Y5{b  
五. 问题1:一致性 oM Z94 , 3  
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\;|mEEu  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ACZK]~Y'N*  
#(i pF  
struct holder ~a&V sC#  
  { FU>KiBV#  
  // -)}Z $;1a  
  template < typename T > C"_ Roir?  
T &   operator ()( const T & r) const h0g?=hJq  
  { ~dpf1fP  
  return (T & )r; Qx8(w"k*  
} Z*UVbyC  
} ; .kPNWNrw  
n\JI7A}  
这样的话assignment也必须相应改动: 2l^_OrE!  
,-8 -Y>[  
template < typename Left, typename Right > Q9xb7)G  
class assignment `M 'tuQ M  
  { ~ A=Gra  
Left l; @7C.0>W_A  
Right r; =y)K er  
public : x|G :;{"+6  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 1;V_E2?V  
template < typename T2 > ~!8j,Bqs+z  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } QKlsBq  
} ; b.@4yW  
m_@XoS yxI  
同时,holder的operator=也需要改动: *pv<ZF0>  
q^Oj/ws  
template < typename T > dIYf}7P  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ov;^ev,(  
  { +jF2 {"  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); c"Vp5lo0  
} Ro"'f7(v.  
xdM'v{N#m  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 LbRQjwc]W  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。  HG?+b  
i$PO#}  
return l(rhs) = r; #ye`vD  
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。 Xo/H+[;X  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: cy;i1#1rO  
O#=%t  
template < typename Tp > ,I x>.^|  
class constant_t /w(g:e  
  { s- PS]l@  
  const Tp t; W0~G`A(:;  
public : %<(d %&~  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} |l+5E   
template < typename T > 8B?U\cfa^  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ~~-VScG&  
  { ftR& 5 !Wm  
  return t; 83t/ \x,Q  
} cGgfCF^`  
} ; ?Y,^Moc:  
'xx M0Kn`  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Z_m<x!  
下面就可以修改holder的operator=了 YI,t{Wy  
62zu;p9m  
template < typename T > m} s.a.x  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Rk3 bZvj3  
  { AguE)I&m  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); /[\g8U{5B}  
} 1(IZ,*i  
:;]9,n  
同时也要修改assignment的operator() v x/YWZ  
/3~L#jS  
template < typename T2 > 2[qfF6FHA  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } vB_3lAJt@  
现在代码看起来就很一致了。 ~nfOV*  
x"NQatdq  
六. 问题2:链式操作 86Q3d%;-yo  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 2J&~b8:  
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。 >WD HRC  
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。 kexV~Q  
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。 e7xBi!I)~  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct oYZ  4F  
7KhS{w6  
template < typename T > rMbq_5}  
struct result_1 0r1GGEW`s  
  { $">j~!'  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; nf 8V:y4  
} ; FrXP"U}Y  
Z}uY%]  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: )-Hs]D:  
}" vxYB!h3  
template < typename T > Qa )+Tv  
struct   ref 2WFZ6  
  { g}D)MlXRq  
typedef T & reference; nco.j:  
} ; hoqZb<:  
template < typename T > `HXv_9  
struct   ref < T &> zH}3J}  
  { 5buW\_G)  
typedef T & reference; iiIns.V  
} ; _Ik?WA_;  
bAZoi0LR  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: kP&I}RY  
^py=]7[I  
template < typename T > ya8p 4N{_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Mp|Jt  
  { cE 'LE1DK  
  return l(t) = r(t); <Q9l'u]3$c  
} _90D4kGU  
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。 kWZY+jyt P  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 W{"sB:E  
?I[8rzBWU  
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 lTMY|{9  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: s"`~Xnf  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 m.m6.  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 :&vX0 Ce:  
最后的布局是: j}ob7O&U'w  
                Add 0@-4.IHl  
              /   \ FDLo|aP/v  
            Divide   5 6-_g1vq  
            /   \ zY_J7,0g  
          _1     3 *O~y6|U?  
似乎一切都解决了?不。 ` 5Kg[nB:  
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。 s;OGb{H7  
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。 L?d?O  
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: CsA(oX  
<WZ{<'ajI  
template < typename Right > ?Te#lp;`~  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 8Re[]bE  
Right & rt) const /GO-  
  { F%|P#CaB  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); W-s6+ DY  
} N<rq}^qo  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 lfHN_fE>Mq  
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。 7s?#y=M  
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。 7! >0  
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!3=.D  
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。 Qy"Jt]O  
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? &S{r;N5u  
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: ,XEIg  
FprdP*/  
template < class Action > ]{6/6jl  
class picker : public Action u>fMO9X} 2  
  { wkx9@?2*  
public : %@Gy<t,  
picker( const Action & act) : Action(act) {} \s*UUODWK  
  // all the operator overloaded LVB wWlJ  
} ; spfW)v/T!  
D wJ^ W&*  
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。 mBErU6?X,A  
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: vYV!8o.I  
BrE#.g Jq  
template < typename Right > paIjXaU1Mb  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const o(SPT?ao~  
  { ih0a#PB8  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); tVAo o-%  
} &<e18L 7a  
L8h3kT  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > uMw6b=/U  
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。 Q&]|W Xv  
w/*G!o- <  
template < typename T >   struct picker_maker toPbFU'  
  { 7?whxi Qs  
typedef picker < constant_t < T >   > result; -4Hb]#*2  
} ; ,6{z  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > MWv@]P_0p!  
  { a -Pz<*  
typedef picker < T > result; -13}]Gls7Q  
} ; 9-T<gYl  
>XgJo7u  
下面总的结构就有了: e n~m)r3&  
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。 Sxq@W8W  
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。 ck{S  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 T5u71C_wmt  
至此链式操作完美实现。 1- s(v)cxh  
^5E9p@d"J  
N4+Cg t(  
七. 问题3 (SRY(q  
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。 ~6i'V?>  
(s;W>,~q  
template < typename T1, typename T2 > @bA5uY!  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3UUdJh<~  
  { \:J=tAC  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); c},pu[nL  
} IADHe\.  
3Tu]-.  
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: ;|vP|Xi  
HQP.7.w7 5  
template < typename T1, typename T2 > S9l,P-X`  
struct result_2 wvq4 P  
  { +XsE  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; YYn8!FIe  
} ; 1jd{AqHl  
VH]}{i"`  
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? q|<B9Jk  
这个差事就留给了holder自己。 } 8 z:L<  
    'w=|uE {^  
vQ*[tp#qU  
template < int Order > I #1~CbR  
class holder; y-3'qq'E  
template <> B$2b =\  
class holder < 1 > <{cY2cx~3  
  { 8Ij<t{Lps  
public : QZ&(e2z  
template < typename T > d/9YtG%q  
  struct result_1 9\.0v{&v  
  { ~QbHp|g  
  typedef T & result; ,7j8+p|},  
} ; G~5pMyOR  
template < typename T1, typename T2 > l }/_(*  
  struct result_2 )oCL![^pXe  
  { .h meP MK  
  typedef T1 & result; Ts !g=F  
} ; +4%~.,<_to  
template < typename T > L-w3A:jk  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const !s-A`} s+  
  { tG$O[f@U6  
  return (T & )r; [gBf1,bK  
} 2%WeB/)9  
template < typename T1, typename T2 > |,,#DSe  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const gttsxOgktH  
  { h,Hr0^?  
  return (T1 & )r1; :o!Kz`J  
} X0 |U?Ib?  
} ; /#Pm'i>B  
u"qu!EY2  
template <> "j_iq"J  
class holder < 2 > "a[;{s{{.  
  { rtS cQ  
public : 67rY+u%  
template < typename T > )<V!lsUx'-  
  struct result_1 &Gh,ROo4  
  { mj'~-$5T  
  typedef T & result; ltuV2.$  
} ; /=;,lC  
template < typename T1, typename T2 > [`GSc6j  
  struct result_2  PFX,X  
  { c]E pg)E  
  typedef T2 & result; f DXK<v)  
} ; #` 3Q4  
template < typename T > J-<P~9m~I  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const XDCm  
  { 7N 0Bj!  
  return (T & )r; Hes!uy  
} o>M^&)Xs  
template < typename T1, typename T2 > myA;Y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 9wR D=a  
  { z|3v~,  
  return (T2 & )r2; @]n8*n  
} GG>53} 7{  
} ; ^)9/Wz _x  
h/tCve3Z  
 G06;x   
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> >。 F\N0<o  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 7#C$}1XJ1  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: \L(jNN0_R  
bWA_a]G  
return l(i, j) = r(i, j); T@ESMPeU:X  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) %EU_OS(u.{  
AVjRhe   
  return ( int & )i; ZOfv\(iJ;  
  return ( int & )j; M@es8\&S.  
最后执行i = j; X>7Pqn'  
可见,参数被正确的选择了。 N-2#-poDe  
'df@4}9  
@\F7nhSfa  
E}4{{{r  
9mHCms  
八. 中期总结 /UunWZ u%  
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: &C MBTY#u  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 qWW\d' , .  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 K{_~W yRF  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor liYsUmjZ=  
+>C26Q  
Y[L,rc/j  
|5(un#  
o+hp#e  
!X7z y9  
九. 简化 O83J[YuzjN  
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。 K7 C <}y  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 k+{~#@  
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: 0z \KI?kd  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 &5K3AL  
  +-*/&|^等 uH$hMg  
2. 返回引用。 !PoyM[Z"f  
  =,各种复合赋值等 ^ q ba<#e  
3. 返回固定类型。 iWeUsS%zpV  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 5)f 'wVe  
4. 原样返回。 LNJKf6:  
  operator, huv|l6   
5. 返回解引用的类型。 a"P & 9c  
  operator*(单目) VJ-t #q"  
6. 返回地址。 Po=:-Of:  
  operator&(单目) ,9G'1%z,  
7. 下表访问返回类型。 xytWE:=  
  operator[] H9jlp.F  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 {G=>WAXo  
  operator<<和operator>> 'KmM %tN  
7|=SZ+g  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 !Dc?9W!b  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: vULDKJNHX  
xKL(:ePS  
template < typename Left > ]u|FcwWc3  
struct value_return I*U7YqDC9  
  { !N+{X\+  
template < typename T > #(qvhoi7lM  
  struct result_1 JUw|nUnl?  
  { 0*]0#2Z  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; prO&"t >  
} ; )Mq4p'*A[  
LT{g^g  
template < typename T1, typename T2 > X_-/j.  
  struct result_2 IrRy1][Qr  
  { "T /$K  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; y+BiaD!U  
} ; 9*j"@Rm  
} ; )X#$G?|Hn  
uq6>K/~D  
'`}D+IQ(j  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait sifjmNP  
r9}(FL /)b  
下面我们来剥离functor中的operator() (~\HizSl  
首先operator里面的代码全是下面的形式: fATnza  
9ox5,7ZQ  
return l(t) op r(t) S9:ij1  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) y46sL~HRv  
return op l(t) " ?aE3$/  
return op l(t1, t2) W{JR%Sq$  
return l(t) op |LIcq0Z  
return l(t1, t2) op umPN=0u6  
return l(t)[r(t)] nUq@`G  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 1h(n}u  
;(E]mbV'=  
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: 1| WDbk  
单目: return f(l(t), r(t)); D {E,XOi  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 0RdW.rZJ  
双目: return f(l(t)); hT =E~|O  
return f(l(t1, t2)); O:V.;q2]U  
下面就是f的实现,以operator/为例 &Kc45  
%QDAog  
struct meta_divide }}Q h_(  
  { _JpTHpqu  
template < typename T1, typename T2 > NB3+kf,  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) \K2S.j  
  { 'yOx&~H]  
  return t1 / t2; #( 4)ps.  
} N["M "s(N  
} ; \RVfgfe  
'u PI~l`g  
这个工作可以让宏来做: SPT x-b[  
=`}|hI   
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ <vg|8-,#m  
template < typename T1, typename T2 > \ NSRY(#3  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; pTQ7woj}  
以后可以直接用 _NuHz  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 2MXg)GBcU>  
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 R,!a X"]|  
(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。。。) _B 4 N2t$  
L eUp!  
q2Gm8>F1y.  
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 iF##3H$c  
H5FWk  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > S2I{?y&K  
class unary_op : public Rettype >r:z`^p  
  { 4[r:DM|8  
    Left l; bA"*^"^  
public : 7'.6/U  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} #)DDQ?D  
A9HgABhax  
template < typename T > 0}_1 ZU  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const sZa>+  
      { r_^]5C\  
      return FuncType::execute(l(t)); coXm*X>z  
    } A8nf"mRD:  
k~Y_%#_  
    template < typename T1, typename T2 > /ubGa6N  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jfR!M07|  
      { (=53WbOh/t  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); cpq0' x\  
    } ]x_14$rk  
} ; oe_,q&e  
NUY sQO)  
I7#+B1t  
同样还可以申明一个binary_op A{hST~s  
}N3Ur~X\  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > _rUsb4r  
class binary_op : public Rettype "y .(E7 6  
  { q>a/',m  
    Left l; hG/Z65`&  
Right r; |msQ  
public : dBL{Mbh2Z  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} `Z#]lS?  
pKL^ <'w0  
template < typename T > iaaD1 <m  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const FefS]G  
      { {M0pq3SL*t  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); OB+I.qlHP  
    } sgeME^v  
@ao Hz8K  
    template < typename T1, typename T2 > Q0_|?]v  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;cZ]^kof  
      { bJ.68643  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ps]s Tw  
    } J}&xS<  
} ; J@9E20$  
<Y#EiC.  
/I#SP/M&l  
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 %$(*.o!+8  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 }15ooe%  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 0'y3iar  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 L5>.ku=T  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!  gY@$g  
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。。。 KA {Y*m^7  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 \tg}K0E?R5  
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) ^p7Er!  
下面是修改过的unary_op e,0Gc-X[B  
dzc.s8T(0  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 5zI I4ukn*  
class unary_op }"9jCxXL  
  { [hXU$Y>"0  
Left l; /&'rQ`nd  
  cd*F;h  
public : ,W<mz7Z(@  
A?OaP  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} GfT`>M?QGK  
6t6#<ts  
template < typename T > !Zf)N_k  
  struct result_1 9k!#5_ M  
  { (A8X|Y  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; `_&7-;)i*\  
} ; O!\\m0\ e  
{-Y% wM8<i  
template < typename T1, typename T2 > xyTjK.N  
  struct result_2 ,n?oNU  
  { `BHPj p>  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; W 7Y5~%@  
} ; z+B"RV  
<P1sK/IZb  
template < typename T1, typename T2 > i;B)@op.#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const wp8ocZ-Gj  
  { hGvuA9d~  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); }M9L,O*^   
} {e8.E<f-  
+3D3[.n  
template < typename T > s4c2  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _[.3I1kG  
  { [Y]\sF;J  
  return OpClass::execute(lt(t)); y"SVZ} ;|  
} ]`Y;4XR  
:X;' 37o#q  
} ; K%A:W  
YTpO4bX  
R nf$  
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 E7qk>~Dg  
好啦,现在才真正完美了。  qTL]  
现在在picker里面就可以这么添加了: miZ&9m  
aE( j_`L78  
template < typename Right > jDO[u!J6.%  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const thjCfP   
  { *L.+w-g&&  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); <M|kOi  
} ca1A9fvo  
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。 AA$-Lx(UJk  
dRXF5Ox5K}  
1x#Z}XG  
hqVFb.6[  
H`;q@  
十. bind Fh4kd>1 D  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 a$SGFA}V  
先来分析一下一段例子 14p <0BG  
fWywegh  
0x\bDWZ_  
int foo( int x, int y) { return x - y;} gUB%6vG\I  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 -&* 4~  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Ul@yXtj  
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。 C-abc+/  
我们来写个简单的。 Vn-y<*np  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: uMToVk`Uv  
对于函数对象类的版本: Q9 b.]W  
#B3P3\  
template < typename Func > J]A!>|Ic  
struct functor_trait -Fe) )Y'=  
  { 2R2ws.}  
typedef typename Func::result_type result_type; E hROd  
} ; r_f?H@v  
对于无参数函数的版本: 3U0>Y%m|,  
 3%G>TB  
template < typename Ret > 0m^(|=N-  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ) )q4Rh  
  { 8(e uWS  
typedef Ret result_type; c|%.B2  
} ;  s=&&gC1  
对于单参数函数的版本: Pvq74?an`  
5 #)5Z8`X  
template < typename Ret, typename V1 > B'OUT2cgB  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > :O}=$[  
  { ]E\o<"#t/  
typedef Ret result_type; ao]Dm#HiO  
} ; ua%$r[  
对于双参数函数的版本: SM2QF  
P\B ]><!ep  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > /d*0+m8  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > F/FUKXxx  
  { I5l5fx  
typedef Ret result_type; )DS|mM)  
} ; |^^'GZ%a  
等等。。。 _H9.A I  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy \YE(E04w57  
B 3Y,|*  
template < typename Func > ?32gug\i'}  
struct func_return [%M=nJ{8  
  { Wm{Lg0Nr  
template < typename T > ?8AchbK; N  
  struct result_1 @7Oqp-  
  { bhqBFiuhH  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; |kPjjVGF{  
} ; '% .:97  
b!C\J  
template < typename T1, typename T2 > 5\MCk"R!  
  struct result_2 038|>l-9[  
  { /gWaxR*m  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; uHj"nd13  
} ; OT[&a6_  
} ; 04`2MNfxG  
\':'8:E  
ZS*PY,  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ,%>]  
,@mr})s  
template < typename Func, typename aPicker > ?RyeZKf  
class binder_1 &M p??{g  
  { =P}ob eY  
Func fn; 'aYUF&GG  
aPicker pk; V2As 5  
public : $#VEC0  
.ME>ICA  
template < typename T > 3 q1LIM  
  struct result_1 6'YT3=  
  { cR'l\iv+  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; e :(7$jo  
} ; w;@NYMK)  
1>I4=mj  
template < typename T1, typename T2 > ]_!5g3VQh  
  struct result_2 >|{n";n&  
  { U($bR|%D  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; LH7m >/LJr  
} ; F|+Qi BO  
. V5Pr}"y  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} <'n'>@  
)ry7a .39b  
template < typename T > T_\Nvzb}  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?A4zIJ\  
  { YfRjr  
  return fn(pk(t)); t1Ty.F)r  
} nHAET  
template < typename T1, typename T2 > eh\_;2P  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const S#h-X(4  
  { {zd0 7!9y  
  return fn(pk(t1, t2)); O+iNR9O  
} ''t\J^+&  
} ; bSa%?laS  
_"_ 21uB  
%r E:5)  
一目了然不是么? tuT>,BbR  
最后实现bind  |2<y  
3jSt&+  
I+08tXO  
template < typename Func, typename aPicker > pco:]3BF6  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 5;WESk  
  { s fD@lW3  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Y -yozt  
} #mT\B[4h  
.r ,wc*SF  
2个以上参数的bind可以同理实现。 &>nB@SQZ  
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。 |ry![\  
ZhqGUb  
十一. phoenix @:,B /B;  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: f.yvKi.Cm  
E?v9c>c  
for_each(v.begin(), v.end(), ,> Ya%;h2k  
( zR@4Z>6   
do_ azhilUD8  
[ \#50; 8VJ  
  cout << _1 <<   " , " ~F [V  
] %C[#:>'+  
.while_( -- _1), RSfB9)3D  
cout << var( " \n " ) Z "mqH  
) 6!39t  
); NUO#[7OK+x  
CvOji 1  
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: 0r_3:#Nn  
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 (YV]T!q  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 qjr:(x/  
那么我们就照着这个思路来实现吧: S_eD1iY2-  
84f(BE  
7sX#6`t  
template < typename Cond, typename Actor > CMhl*dH  
class do_while 6o:b(v&Oo  
  { $?Km3N\?v  
Cond cd; fA$2jbGW  
Actor act; ltWEA  
public : L`2(u!i J  
template < typename T > t.rlC5 k  
  struct result_1 XY`{F.2h  
  { XWq`MwC9  
  typedef int result_type; }H Ct=W`  
} ; HfOaJ'+e<  
wiFA 3_\G  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} (X?HuWTm  
!We9T)e  
template < typename T > *w#^`yeo  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const t f3R  
  { }j)][{i*x  
  do zQxTPd  
    { E8/Pi>QW  
  act(t); BT^Im=A  
  } sB@9L L]&|  
  while (cd(t)); Nf5zQ@o_y  
  return   0 ; i}L*PCP  
} Vg^yjP{sv  
} ; $6l^::U  
<B Vx%  
:R'={0Jg  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 2^X<n{0N)  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 \b;z$P\+*  
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。 qV#,]mX  
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。 cy64xR BB  
下面就是产生这个functor的类: Qef5eih  
M7fPaJKL  
6vfut$)[{  
template < typename Actor > {1"kZL  
class do_while_actor u0Bz]Ux/Q  
  { pzT,fmfk  
Actor act; s?JOGu  
public : L9]y~[R:  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} %N #A1   
1f+z[ad&^  
template < typename Cond > no$X0ia  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; {zI>"%$u  
} ;  \4j(el  
D!DL6l`  
P(b ds  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 84_Y+_9  
最后,是那个do_ *kt|CXxAS8  
*qA:%m3  
wii.0~p  
class do_while_invoker YJ !jdE}  
  { Yc:>Yzj(z  
public : Z5V_?bm$  
template < typename Actor > a"{b}UP  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const OI,F,4e  
  { j;<s!A#  
  return do_while_actor < Actor > (act); ]pWn%aGv*Y  
} J 1R5_b  
} do_; 2"QcjFW%  
*`40B6dEr  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? nGM;|6x"8|  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 `i vE: 3k  
最后来说说怎么处理break和continue 7/HX!y{WP  
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。 v]'\]U^  
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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