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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda <6%?OJhp  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 6IN e@  
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, hIYNhZv  
{Y(zd[  
yM6pd U]i  
nK1Slg#U  
  class filler >mbHy<<  
  { a Yg6H2Un  
public : 1sy[ @Q2b  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} G{As,`{  
} ; ih-#5M@  
gMi0FO'  
]\-A;}\e  
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: ch*8B(:  
>4x(e\B  
{ T/[cu<  
T= 80,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); \i>?q   
Fk&c=V;SU  
x /(^7#u,  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 2lZ Q)   
u74[>^  
`z}?"BW|  
yt+L0wzzB  
二. 战前分析 (fH#I tf  
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。 [~+wk9P  
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 2"v6 >b%  
>>4qJ%bL  
sU<Wnz\[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); }`@vF|2L  
  /* --------------------------------------------- */ h6Ub}(Ov  
vector < int *> vp( 10 ); :^lI`9'*R  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); LRxZcxmy  
/* --------------------------------------------- */ i]c!~`  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); h:))@@7MJ  
/* --------------------------------------------- */ ,hDW Ps2S  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 4Co6(  
  /* --------------------------------------------- */ B6+khuG(  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); +zqn<<9  
/* --------------------------------------------- */ 7uqzm  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); A;q9rD,_  
"m):Y;9iQ?  
J/`<!$<c  
Y sC>i`n9  
看了之后,我们可以思考一些问题: ,C\i^>=  
1._1, _2是什么? Gq)]s'r2  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 DaQ?\uq  
2._1 = 1是在做什么? u=*FI  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 c1(RuP:S  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 .|KyNBn  
1/B>XkCJ  
kM l+yli3c  
三. 动工 G<z wv3  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: EmWn%eMN  
AG nxYV"p  
vQG5*pR*w  
P7bMIe  
template < typename T > Bpo4?nCl}  
class assignment 5:[0z5Hww  
  { [C 7^r3w  
T value; 88O8wJN  
public : ]"As1"  
assignment( const T & v) : value(v) {} r.=K~A  
template < typename T2 > R{`(c/%8  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 4/~E4"8  
} ; q4h]o^+  
x3=A:}t8  
8.1c?S  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 'T;P;:!\  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment _IHV7*u{;  
:1Xz4wkWS*  
^rR1ZVY  
v |,1[i{  
  class holder _#E0g'3  
  { {GT*ZU*  
public : lWk>z; d  
template < typename T > \##zR_%  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const BN5[,J  
  { %bn jgy  
  return assignment < T > (t); yf.~XUk^  
}  M mj;-u  
} ; |*eZD-f  
8P\G }  
Pl06:g2I  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 6dr%;Wp  
bjW]bRw  
  static holder _1; pZ{+c  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 |-67 \p]  
<]t%8GB2V  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); z]y.W`i   
而不用手动写一个函数对象。 =!A_^;NQf  
%g$o/A$  
\A#41  
Q~]uC2Mw  
四. 问题分析 F`W?II?  
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。 c9 eM/*:  
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。 Oc0a77@  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 U[-o> W#  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 9MJG;+B~  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 2%Ri,4SRb  
]L.O8  
五. 问题1:一致性 _Kf%\xg  
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?| 3AtGy'NTp  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 q-2Bt,Y  
] IQ&>z}<  
struct holder YQvD|x  
  { V#$RR!X'  
  // A2Ed0|By  
  template < typename T > !dnH 7 "  
T &   operator ()( const T & r) const e\l7Iu  
  { UYJZYP%r  
  return (T & )r; 13=AW  
} kd(8I_i@  
} ; O"9\5(w  
oxA<VWUNT  
这样的话assignment也必须相应改动: zT]8KA   
Af2( 5]  
template < typename Left, typename Right > e{K 215  
class assignment ;7V%#-  
  { 7t0=[i  
Left l; bl;1i@Z*M  
Right r; Z]Cq3~l  
public : I-*S&SiXjI  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} B hGu!Y6f  
template < typename T2 > 6,"Q=9k4[  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } s~g *@K>+  
} ; n5NsmVW\x  
hd<c&7|G'  
同时,holder的operator=也需要改动: }@+0/W?\.  
YnAm{YyI  
template < typename T > 5coyr`7mP  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const $k%2J9O  
  { 7(8;t o6(  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); <{cQM$ #  
} \'D0'\:vz  
!CT5!5T  
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。 Qd$nH8EDY  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Ya"a`ozq  
=s2*H8]  
return l(rhs) = r; osAd1<EIC  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 f}f9@>.  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: >*_$]E  
4F'LBS]=0  
template < typename Tp > Jhhb7uU+  
class constant_t 7,o7Cf2z  
  { `?_Q5lp/s  
  const Tp t; $|@@Qk/T  
public : g |yvF-+  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} xF'EiX~  
template < typename T > q dBrQC  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const zKJ#`OhT  
  { d#4**BM  
  return t; 0@iY:aF  
} IY\5@PVZ  
} ; "7F?@D$e  
BLiF 5  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 x*U)Y  
下面就可以修改holder的operator=了 />pI8 g<  
_op}1   
template < typename T > <)c)%'v  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 9IfmW^0  
  { X *"i6 *  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ??vLUv  
} &.Qrs :U  
{@{']Y  
同时也要修改assignment的operator() Vaw+.sG`AP  
|FZ/[9*  
template < typename T2 > @9RM9zK.q  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } {qJ1ko)$  
现在代码看起来就很一致了。 G@X% +$I  
051 E6-  
六. 问题2:链式操作 ?X<eV1a   
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Zt{[ *~  
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。 L48_96  
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。 Hd ={CFip  
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。 A[{yCn`tM  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ,Ah;A[%?~  
FHg 9OI67  
template < typename T > 8^1 Te m  
struct result_1 D.u{~  
  { "&?kC2Y|  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; (vJNHY M  
} ; $Sip$\+*  
LCKV>3+_#  
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: i3mcx)d@H  
 SRDp*  
template < typename T > p%=u#QNi  
struct   ref )}Kf=  
  { #r\4sVg  
typedef T & reference; .|fH y  
} ; \V~eVf;~  
template < typename T > Moza".fiN  
struct   ref < T &> "`e{/7I  
  { J<h $ wM  
typedef T & reference; `l[c_%Bm  
} ; D'Df JwA  
v^*K:#<Q!  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:  >Abdd  
<<5(0#y#  
template < typename T > U$A]8NZ$S  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ^k">A:E2  
  { #h ]g?*}OJ  
  return l(t) = r(t); Y]2A&0  
} qfm|@v|De5  
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。 K?1W!fY  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 /7F:T[  
X5$Iyis  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 xY(*.T9K  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 6?J i7F  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 @K !T,U  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Aw.qK9I  
最后的布局是: &B1WtW  
                Add bK&+5t&  
              /   \ g:8h|w)  
            Divide   5 HQhM'x  
            /   \ OA;XiR$xP  
          _1     3 Ai3*QX  
似乎一切都解决了?不。 I,vJbvvl!  
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。 c`w}|d]mC  
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;=7 T  
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: m&&m,6``P  
{_p_%;  
template < typename Right > B[?Ng}<g`  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const A$0fKko  
Right & rt) const Pu$Tk |  
  { ;iL#7NG-R  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); FWgpnI\X|{  
} +a{1)nCXe  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 #.)0xfGW)n  
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。 RMu~l@  
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。 <R=Zs[9M1  
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。 lzVq1@B  
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。 /t$d\b17pX  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? {B*s{{[/'  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: R$[vm6T?  
>!1-lfa8  
template < class Action > vV-`jsq20H  
class picker : public Action }00BllJ  
  { cIOlhX@  
public : Z,Dl` w  
picker( const Action & act) : Action(act) {} M!D3}JRm  
  // all the operator overloaded Y&Z.2>b  
} ; GH$pKB  
bP&]!jZ  
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。 S3 Xl  
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: 'e'cb>GnA  
5K8^WK  
template < typename Right > $5%SNzzl  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const q#9RW(o  
  { f?X)k,m  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); k=T\\]KxC  
} ?J >  
7?w*]  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 6q.Uhe_B  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 d S V8q ,D  
E""bTz@  
template < typename T >   struct picker_maker F0Yd@Lk$_  
  { *#+An<iT ;  
typedef picker < constant_t < T >   > result; z[qDkL  
} ; |#R7wnE[k~  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > $Ri; ^pZw[  
  { _ZSR.w}j/  
typedef picker < T > result; wgGl[_)  
} ; Y\g3h M  
pG;U2wE  
下面总的结构就有了: 3"~!nn0;  
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。 07{)?1cod4  
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。 t&e{_|i#+  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 }a(dyr`S  
至此链式操作完美实现。 <bEbweQrgm  
b,1ePS  
O k=hT|}Y  
七. 问题3 Wt~BU.  
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。 \ta?b!Y),?  
JYHl,HH#z  
template < typename T1, typename T2 > Y9XEP7  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const L`TRJ.GaJ  
  { -=\c_\O  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); oj+hQ+>  
} LyFN.2qw  
Bh-ym8D  
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: %:* YO;dw'  
:& ."ttf=  
template < typename T1, typename T2 > 8[{ Vu0R  
struct result_2 @GW #&\yM  
  { sdw(R#GE  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; =]0&i]z[.  
} ; v0.#Sl-  
BR;D@R``}  
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? )bscBj@  
这个差事就留给了holder自己。 3AN/ H  
    R~ q]JSIC@  
|Ds1  
template < int Order > -m~#Bq  
class holder; PALc;"]O  
template <> :,6\"y-  
class holder < 1 > >}6%#CAf  
  { draN0v f  
public : w NdisI  
template < typename T > V)N%WX G  
  struct result_1 u.xnOcOH!  
  { \(2sW^fY  
  typedef T & result; B:'US&6Lf'  
} ; ,r\o}E2  
template < typename T1, typename T2 > YS"=yye 3e  
  struct result_2 P71Lqy)5}A  
  { ji0@P'^;  
  typedef T1 & result; t\7[f >  
} ; z!9-:  
template < typename T > >e$PP8&i_T  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const TAW/zpps$  
  { t;\Y{`  
  return (T & )r; 7WZ+T"O{I  
} 4@ai6,<  
template < typename T1, typename T2 > o0KL5].  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ##"HF  
  { Oxd]y1  
  return (T1 & )r1; 2g! +<YZ~  
} j|#Bo:2km  
} ; 9p(. A$  
%._.~V  
template <> H"WprHe  
class holder < 2 > c9h6C  
  { Wvf ^N(  
public : o!A+&{  
template < typename T > E hMNap}5"  
  struct result_1 z-)O9PV  
  { Lw>N rY(Y  
  typedef T & result; BnasI;yWb  
} ; wz%Nb Ly-  
template < typename T1, typename T2 > *gWwALGo5  
  struct result_2 $-sHWYZ  
  { @E|}Y  
  typedef T2 & result; oXF.1f/h  
} ; :"/d|i`T  
template < typename T > )\$|X}uny&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const B tcy)LRk  
  { A~70  
  return (T & )r; -nV9:opD  
} I b5rqU\  
template < typename T1, typename T2 > E~"y$Fqe  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const o?\?@H  
  { / %io+94  
  return (T2 & )r2; C;^X[x%h7$  
} ~Z' ?LV<t  
} ; fI|Nc  
4'=y:v2  
Z4ImV~m  
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> >。 $6poFo)U+  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: f ) L  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: >~0Z& d  
Mb*?5R6;  
return l(i, j) = r(i, j); t"oeQ*d%  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 92oFlEJ  
8KzkB;=n  
  return ( int & )i; lrIe"H@  
  return ( int & )j; L.JT[zOfb  
最后执行i = j; e+fN6v5pU  
可见,参数被正确的选择了。 1bwOm hkS  
^^ixa1H<  
CRy|kkT  
X#^[<5  
om:VFs\U  
八. 中期总结 "VMz]ybi^  
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: 6(-N FnT  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 KVa  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 bV3|6]k^  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Pa: |_IXA  
9_/:[N6|c|  
Wmv#:U  
SXP]%{@ R/  
am6L8N  
iDqoa\  
九. 简化  _6vW F  
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。 S{T >}'y  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ]3Sp W{=^(  
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: q'Pf]  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 8zW2zkv2|#  
  +-*/&|^等 +9sQZB# (  
2. 返回引用。 [j+sC*  
  =,各种复合赋值等 U8$27jq  
3. 返回固定类型。 sc#qwQ#  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 1 [Bk%G@D&  
4. 原样返回。 1T n}  
  operator, ?(_08O  
5. 返回解引用的类型。 gL/9/b4  
  operator*(单目) `C'H.g\>2Q  
6. 返回地址。 #&e-|81H  
  operator&(单目) Q S;f\'1bb  
7. 下表访问返回类型。 kvu)y`  
  operator[] ((%? `y  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ,f?*{Q2  
  operator<<和operator>> {(Es(Sb}c  
k)TpnH! "  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 XfIJ4ZM5  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Ar#(psU  
B/Ws_Kv  
template < typename Left > deh*Ib:(S  
struct value_return 6[AL|d DK  
  { S~G ]~gt  
template < typename T > q{x8_E!L  
  struct result_1 jT;;/Fd3/  
  { :e+jU5;]3  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; <<O$ G7c  
} ; .O<obq~;C  
9_h[bBx-'Q  
template < typename T1, typename T2 > ZXPX,~ 5o  
  struct result_2 p!AAFmc  
  { o.`5D%}i  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; sU^1wB Rj  
} ; (+hK%}K>  
} ; KD.]i' d<  
XW92gI<O  
9H1rO8k  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait +:/%3}`  
< I``&>  
下面我们来剥离functor中的operator() ;5( UzQU  
首先operator里面的代码全是下面的形式: DzRFMYBR  
{?7Uj  
return l(t) op r(t) w_VP J  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) NDokSw-  
return op l(t) 9%obq/Lb  
return op l(t1, t2) YtLt*Ig%  
return l(t) op 86a\+Kz%%L  
return l(t1, t2) op W[r>.7>?h  
return l(t)[r(t)] '$+ogBS  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] */S_Icf  
Ab;.5O$y  
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: t sRdvFFq  
单目: return f(l(t), r(t)); A^SgI-y|  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); )D%~` ,#pQ  
双目: return f(l(t)); @IZnFHN  
return f(l(t1, t2)); ~pky@O#b  
下面就是f的实现,以operator/为例 )fAUum  
j![\& z  
struct meta_divide ql~J8G9  
  { %J-GKpo/S  
template < typename T1, typename T2 > e&>2 n  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) F_P~x(X  
  { 3o/[t  
  return t1 / t2; :[d9tm  
}  /G`]=@~  
} ;  ZWm6eD  
xN'I/@ kb  
这个工作可以让宏来做: a?oI>8*  
&uVnZ@o42  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ h Xya*#n#  
template < typename T1, typename T2 > \ iK;XZZ(  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Gav$HLx  
以后可以直接用 F((4U"   
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) b\,+f n  
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 tX~w{|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。。。) /dIzY0<aO  
dDGQ`+H9  
1=v*O.XW`  
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 K:WDl;8 (d  
62NsJ<#>  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > b#o|6HkW  
class unary_op : public Rettype ]/{)bpu  
  { :rP=t ,  
    Left l; Zj Z^_X3  
public : iU:cW=W|M\  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} >8[Z.fX  
z'7]h TA  
template < typename T > y>ktcuML  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )O6>*wq  
      { 43 :X,\~)  
      return FuncType::execute(l(t)); 1xx}~|F?|  
    } 1B\WA8  
0tJ Z4(0  
    template < typename T1, typename T2 > _tycgq#  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const BFt> 9x]T  
      { o#N+Y?O  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); c+GG\:gM  
    } 6wg^FD_Q  
} ; EhBKj |y  
Ws12b $  
c[s4EUG  
同样还可以申明一个binary_op wKY_Bo/d  
?r!o~|9|  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > [<TrS/,)>  
class binary_op : public Rettype "EJ~QCW*Yh  
  { -ze J#B)C  
    Left l; x|29L7i  
Right r; K.yb ^dg5  
public : 23jwAsSo  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} OcO3v'&  
iJ|uvPCE  
template < typename T > Y|/ 8up  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const VS|2|n1<6  
      { 6E}qL8'5x  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); .ccp  
    } VG~Vs@c(  
:MDKC /mC  
    template < typename T1, typename T2 > @KUWxFak  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const IUct  
      { EBmt9S  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); nT)vNWT=  
    } EEL,^3KR  
} ; iam1V)V  
LXCx~;{\  
{7pli{`  
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 D3K8F@d  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 3 8`<:{^Y  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) xd0 L{ue.  
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。 k|f4Cf,  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! %N_%JK\{@  
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。。。 {fp[BF  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ^d xTm1Z  
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) Wn}'bqp  
下面是修改过的unary_op wUM0M?_p[  
,"0 :3+(8;  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Q=dy<kg']  
class unary_op >`D:-huNeE  
  { 7IM@i>p%  
Left l; ]J]h#ZHx  
  {(?4!rh  
public : pmYHUj #  
QSf|nNT  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} +qdEq_ m  
3T0"" !Q  
template < typename T > f|oh.z_R  
  struct result_1 t.C5+^+%  
  { < FAheE+  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; {+b7sA3  
} ; p{dj~ &v  
M rb)  
template < typename T1, typename T2 > ,"79P/C  
  struct result_2 XRQ4\bMA8  
  { 1yY0dOoLG)  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; S`Rs82>  
} ; , 9 a  
hK|Ul]qI  
template < typename T1, typename T2 > 8Xs8A.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I1&aM}y{G  
  { MnW+25=N  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); k$}fWR  
} #A8sLkY  
*}W_+qo"  
template < typename T > 8*a&Jl  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Rbv;?'O$L  
  { T^]}Oy@e,J  
  return OpClass::execute(lt(t)); Nmh*EAJSy  
} B4 }bVjs  
he hFEyx  
} ; [z9Z5sLO  
'@P^0+B!(.  
KJZ4AWH`  
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 +m,yA mEEd  
好啦,现在才真正完美了。 2^yU ~`#  
现在在picker里面就可以这么添加了: ,~W|]/b<q  
FJ?IUy 6  
template < typename Right > %ULr8)R;  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Dv`c<+q(#  
  { \xoP)Ub>  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); u\nh[1)a)  
} ^pk7"l4Xm  
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。 R ViuJ;  
}*"p?L^p{  
"g8M0[7e3  
%H"47ZFxAs  
L_iFt!  
十. bind 7. ;3e@s  
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。 y"wShAR  
先来分析一下一段例子 -z(+//K:#  
@Do= k  
;sFF+^~L  
int foo( int x, int y) { return x - y;} S|+o-[e8O  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 c~ V*:$F  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 $PHvA6D  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 .#pU=v#/[  
我们来写个简单的。 UW EV^ &"x  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: t\ewHZG"  
对于函数对象类的版本: Owk|@6!  
SasJic2M  
template < typename Func > )53y AyP  
struct functor_trait du^J2m{f  
  { *CHX  
typedef typename Func::result_type result_type; _:27]K:  
} ; x-3\Ls[I  
对于无参数函数的版本: <2qr}K{'A  
Hj,A5#|=J  
template < typename Ret > P7~>mm+  
struct functor_trait < Ret ( * )() > :9 ^* ^T  
  { kMd.h[X~  
typedef Ret result_type; k$^`{6l  
} ; `PH{syz  
对于单参数函数的版本: VP]%Hni]  
B^9j@3Ux  
template < typename Ret, typename V1 > czd~8WgOa  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Th%Sjgsn  
  { PwLZkr@4^  
typedef Ret result_type; -3Vx76Y  
} ; 4{`{WI{  
对于双参数函数的版本: U/NoP4~{  
c!9nnTap  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > V "h +L7T  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > @;RXLq/8  
  { V~5jfcd  
typedef Ret result_type; 8X|-rM{  
} ; ^J;bso`  
等等。。。 }pu27F)&  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy LFtt gY  
%bfQ$a:  
template < typename Func > <UQbt N-B\  
struct func_return '."ed%=MC  
  { 3$9W%3  
template < typename T > HA>OkA/  
  struct result_1 n7-6- #  
  { <e</m)j  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; y h9*z3  
} ; 9qG6Pb  
X}\:_/  
template < typename T1, typename T2 > 3/n5#&c\4  
  struct result_2 Jze:[MYS  
  { dlTt _.  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; )hfpwdQ  
} ; omBoo5e  
} ; s!7y  
k+pr \d~  
`+Q%oj#FF  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 65Yv4pNL  
C>*u()q>4h  
template < typename Func, typename aPicker > ?<'}r7D   
class binder_1 #4 pB@_  
  { SI-Ops~e  
Func fn; r\V ={p  
aPicker pk; U\*J9  
public : AkQ ~k0i}b  
`RL"AH:+  
template < typename T > .ctw2x5W  
  struct result_1 [3|P7?W/  
  { 03#lX(MB  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ut7zVp<"  
} ; [K0(RDV)%  
kL"2=7m;  
template < typename T1, typename T2 > YteO 6A;  
  struct result_2 4@# `t5H  
  { ._{H~R|  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; @r/n F5  
} ; wcY? rE9  
#'9HU2  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} @i IRmQ  
Dwfu.ZJa  
template < typename T > 'AS|ZRr/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xYpd: Sm  
  { k_nql8H  
  return fn(pk(t)); E#N|w q  
} ZX./P0  
template < typename T1, typename T2 > `&ckZiq  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .5ha}=z  
  { .jWC$SVR  
  return fn(pk(t1, t2)); zue~ce73J  
} ^sLdAC  
} ; Cd}<a?m,  
VQ9/Gxdeo  
\n|EM@=eE  
一目了然不是么? nk' s_a*Z  
最后实现bind sN01rtB(UT  
6zuTQ^pz  
fHd#u%63K  
template < typename Func, typename aPicker > % ^1V4  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) <1${1A <Wa  
  { [j/9neaye  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); N~zdWnSZ@G  
} #fn)k1  
6fEqqUeV  
2个以上参数的bind可以同理实现。 K/yxE|w<  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 Uf;^%*P4  
R|87%&6']  
十一. phoenix K} X&AJ5A  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: &powy7rR  
|[ai JR[Q  
for_each(v.begin(), v.end(), :emiQ  
( Iom'Y@x  
do_ 30T)!y  
[ O.M>+~Nw  
  cout << _1 <<   " , " ,uhb~N<  
] EaY?aAuS:  
.while_( -- _1), kzUIZ/+ZL,  
cout << var( " \n " ) ^'{Fh"5  
) ]Wlco  
); p}pjfG  
eF-."1  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: qHlQ+:n  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor .~~T\rmI  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 " C Qa.%  
那么我们就照着这个思路来实现吧: =wV<hg)C  
m'=Crei  
uGK.\PB$  
template < typename Cond, typename Actor > a![{M<Y~  
class do_while IDriGZZ<)6  
  { h_,i&d@(  
Cond cd; j@3Q;F0ba  
Actor act; q\4Xs$APq  
public : 9W1YW9rL  
template < typename T > ~H<6gN<j(.  
  struct result_1 +.b,AqJ/  
  { .2Elr(&*h  
  typedef int result_type; b&N'C9/8  
} ; 9x9T<cx  
u(F_oZ~  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 9ZsVy  
w4{<n /"  
template < typename T > U,{eHe ?>T  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %axh`xK#  
  { U}rU~3N  
  do \aUC(K~o\;  
    { V1 `o%;j  
  act(t); w(3G&11N?  
  } K+K#+RBK  
  while (cd(t)); :g=qz~2Xk  
  return   0 ; &>W$6>@  
} j[G  
} ; Y0dEH^I  
x,@B(9No  
Gd xnpE  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Hc$O{]sq  
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。 +RMSA^  
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。 i0kak`x0  
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。 }t=!(GOb}  
下面就是产生这个functor的类: }9#r0Vja  
pis`$_kmwV  
CMG&7(MR  
template < typename Actor > }Gm>`cw-  
class do_while_actor S8wLmd>  
  { DIfaVo/"  
Actor act; ^]0Pfna+N  
public : :tB1D@Cb6  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} iDz++VNV  
Sc1 8dC0  
template < typename Cond > gpvYb7Of0  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; kY|utoAP  
} ; H.|#c^I  
(Ag1 6  
`O!X((  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 +-U- D?-  
最后,是那个do_  Rn(ec  
s_OF(o  
~IfJwBn-i  
class do_while_invoker tGh~!|P  
  { Ms5ap<q#  
public : HI R~"It$  
template < typename Actor > bz2ztH9 n  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const i$:*Pb3mV  
  { v6M6>&RR|  
  return do_while_actor < Actor > (act); Vl /+;6_  
} d *|Y o  
} do_; L~rBAIdD  
vrhT<+q  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? +_?hK{Ib"  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 8:c-k|CX  
最后来说说怎么处理break和continue ]}-7_n#cC  
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。 rq/yD,I,  
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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