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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ID67?:%r  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 mR{CVU  
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, ./'~];&  
mu6039qy  
q"gqO%Wb|  
v! 7s M  
  class filler r\$6'+Si  
  { q,[k7&HS  
public : 403[oOj  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} D(y+1^>  
} ; S~KS9E~\  
LHs-&  
v8ba~  
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: ;B&^yj&;  
x(L(l=^"  
ShQ|{P9  
Fi mN?s  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); x^A7'ad0  
K&=D-50%  
n[!;yO  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 YEzU{J  
\+-zRR0  
f|OI`  
=M7TCE  
二. 战前分析 "`pNH'   
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。 Vy__b=ti?  
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 l , ..5   
8z Y)J#  
R{HV]o|qk  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); }91*4@B7  
  /* --------------------------------------------- */ "'m)VG  
vector < int *> vp( 10 ); l^\(ss0~  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ipobr7G.SD  
/* --------------------------------------------- */ 089 k.WG  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); e@E17l-  
/* --------------------------------------------- */ \)OEBN`9#  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); I,b9t\(6  
  /* --------------------------------------------- */ 2-~|Z=eGW  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); l3.  
/* --------------------------------------------- */ sYJL-2JX  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); fAGctRGH  
F$Hx`hoy  
}Dn^d}?s||  
[E7MsX  
看了之后,我们可以思考一些问题: `\bT'~P  
1._1, _2是什么? q/NY72tj0  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 #E DEYEW7  
2._1 = 1是在做什么? 9Hd;35 3Q  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 !;S"&mcPDJ  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ?7 \\e;j}  
!^e =P%S  
'cV?i&;  
三. 动工 yhpz5[AuO  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: &SH1q_&BQ  
4U=75!>  
Z<U>A   
F30 ]  
template < typename T >  W^Y#pn  
class assignment @5.e@]>ZM  
  { MPIlSMe  
T value; X8i(~ B  
public : 5+- I5HX|~  
assignment( const T & v) : value(v) {} hN3u@P^  
template < typename T2 > y7: tr  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 6.5wZN9<|  
} ; %T!J$a)qf  
er2cQS7R  
=bLY /  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 `S3>3  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment  z [C3  
1D F/6y  
Ql%qQ ZV  
n_Onr0EvO  
  class holder c0_E_~  
  { V5mlJml2(  
public : e$e#NoN  
template < typename T > ";x+1R.d  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const tnz+bX26  
  { Ub_4yN;  
  return assignment < T > (t); yHeEobvb  
} 4nqoZk^R  
} ; w8Vw1wW  
\, &9  
x[Im%k  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: o31Nmy Ni  
`y^sITr  
  static holder _1; -F\qnsZ2  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 %0,-.(h  
+oc >S  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); jjzA .8?(7  
而不用手动写一个函数对象。 ]]0,|My7  
6G AaV[])'  
;`dh fcU  
WG u%7e]  
四. 问题分析 x%N\5 V1  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 .fYZ*=P;c  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 _:g&,2bc  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 id^sr Mw  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 (;_FIUz0  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 J=W0Xi !  
;sPoUn s'  
五. 问题1:一致性 9H0H u]zM  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| -%CoWcGP  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 - nbMTY}  
Km#pX1]>e  
struct holder 4)6xU4eBaL  
  { _[K"gu  
  // Dg HaOAdU  
  template < typename T > 3;[DJ5  
T &   operator ()( const T & r) const A"v{~  
  {  Q=uRKh  
  return (T & )r; T?Fcohz(  
} g(C|!}ex/  
} ; |X19fgk  
k]A8% z  
这样的话assignment也必须相应改动: (u3s"I d  
Y&HK1>M_  
template < typename Left, typename Right > o%E;3l  
class assignment uI~S=;o  
  { 3+Qxg+<  
Left l; en F:>H4  
Right r; (1R?s>3o  
public : L!Cz'm"Nl  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} !v.9"!' N  
template < typename T2 > Pmg)v!"  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } .@q-B+Eg  
} ; ?, r~=  
.|qK +Hnc  
同时,holder的operator=也需要改动: `d]IX^;  
~PWSo%W8  
template < typename T > }n_p$g[Nj/  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ;Q;[*B=kE  
  { l_tw<`Ep  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); %V`F!D<D  
} #H?t!DU  
!$;a[Te  
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。 YgUH'P-  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 *l+OlQI0+  
?>c=}I#Ui-  
return l(rhs) = r; >LC<O.  
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}b= v  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: D]a:@x`+Bz  
wxg^Bq)D*R  
template < typename Tp > dy__e^qi  
class constant_t rl#vE's6.e  
  { / $  :j  
  const Tp t; OLGBt  
public : 2&'|Eqk  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 2T@GA 1G  
template < typename T > kd`0E-QU  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const D_mL,w  
  { 7?8wyk|x  
  return t; {5r0v#;  
} >T2LEW  
} ; E/&Rb*3  
1"7Sy3  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 xkNyvqcw  
下面就可以修改holder的operator=了 Rlnbdb;!k  
1OLqL  
template < typename T > ?bZovRx  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const \!vN   
  { gWABY%!}  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); v~3B:k:?l  
} 3f " %G\  
v2r&('pV  
同时也要修改assignment的operator() UJfT!==U  
>d"3<S ; b  
template < typename T2 > n\Fp[9+Z\  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } &AVpLf:?  
现在代码看起来就很一致了。 {t"+ 3zy'  
Oa;X +  
六. 问题2:链式操作 EN{]Qb06A  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 !Cgx.   
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。 " 96yp4v@  
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。 %*aJLn+]_R  
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。 ^, l_{  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ?Xdak|?i  
9Zry]$0~R  
template < typename T > NN0$}acp  
struct result_1 Uoya3#4 G  
  { <IW#ME  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; iovfo2!hD  
} ; Uz cx6sw  
2%*MW"Q  
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: ] Z8Vj7~  
b2 _Yu^  
template < typename T > Sxdsv9w  
struct   ref DRqZ,[!+  
  { $aHAv/&(5  
typedef T & reference; I;5R2" 3  
} ; Fhv/[j^X  
template < typename T > g  %K>  
struct   ref < T &> [7(-T?_  
  { O}9KJU  
typedef T & reference; }$MN|s  
} ; r`)L ~/  
q~CA0AR  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: +*\X]06  
}N_NvY  
template < typename T > lo%;aK  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const AL$&|=C-$  
  { izh<I0  
  return l(t) = r(t); UnVm1ZWZ  
} [."[pY  
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。 `V)Z)uN{0  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 pa}*E  
Z_\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 ?JL7=o X  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: J=.`wZQkS  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 $^u}a   
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 go+Q~NV   
最后的布局是: UobyK3.%  
                Add H|cNH=  
              /   \ 85 EQ5yY  
            Divide   5 #%J5\+ua  
            /   \ 98 8]}{w  
          _1     3 | mu+9   
似乎一切都解决了?不。 gP+fN$5'd  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 P oEqurH0  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 SIBoCs5  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: eEhr140  
\!]Ua.e<  
template < typename Right > BBcV9CGU  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const TO%dw^{_`  
Right & rt) const ^(viM?*  
  { M#|dIbns H  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); _gKe%J&  
} Vh}SCUof'  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 x0 d~i!d  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 9qS"uj  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 uKgZ$-'  
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。 XZw6Xtn  
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。 JdZ+Hp3.  
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? P0 `Mdk371  
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: Y(.OF Q  
6<K6Y5<6  
template < class Action > (KvROV);  
class picker : public Action &uC@|dbC5  
  { [AV4m   
public : Ltjbxw"Qd  
picker( const Action & act) : Action(act) {} `jS T  
  // all the operator overloaded ?\8?%Qk  
} ; j~j\\Y  
hHqh{:q{v  
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。 Kx_h1{  
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: ]Qm]I1P  
@ 49nJi  
template < typename Right > VLBE'3Qg 1  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 5k|9gICyd*  
  { i-yy/y-N  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); @ P|LLG'  
} OFje+S  
1Bxmm#  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > r! Ay :r  
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。 Y.^=]-n,  
dMR3)CO  
template < typename T >   struct picker_maker lI>SUsQFfm  
  { a<]B B$~  
typedef picker < constant_t < T >   > result; g/13~UM\  
} ; I(=V}s2  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > QRLt9L  
  { OT'[:|x ;  
typedef picker < T > result; C"IKt  
} ; ja=F7Usb  
1~ $);US  
下面总的结构就有了: d#2$!z#  
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。 ')GSAY7  
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。 .f+TZDUO  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 )E+'*e{cK  
至此链式操作完美实现。 %'0T Xr$  
# p[',$cC  
ah~Y eJp  
七. 问题3 ,^icPQSwc  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 6"dD2WV/  
klUQkz |<a  
template < typename T1, typename T2 > eW|^tH  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %4HRW;IU  
  { 'U'yC2BI n  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); #nh|=X  
} 1 hg}(Hix  
JmEj{K<3I  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: F:mq'<Q  
0Ia($.1mY  
template < typename T1, typename T2 > q\H[am  
struct result_2 iX3HtIBj'  
  { N>>uCkC  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ?)e37  
} ; oPPX&e@=s]  
=_0UD{"_0  
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? )Wb0u0)_  
这个差事就留给了holder自己。 5E notp[  
    Ie%EH  
/r_~: 3F  
template < int Order > H.UX,O@  
class holder; [V:\\$  
template <> 2k<;R':  
class holder < 1 > fA89|NTSUh  
  { |r bWYl.b  
public : {/pm<k=  
template < typename T > ;NRF=d>  
  struct result_1 *{+G=d  
  { .CFa9"<  
  typedef T & result; Ao/ jt<  
} ; |g *XK6  
template < typename T1, typename T2 > ;qBu4'C)T  
  struct result_2 T9s2bC.z55  
  { @g G<le6  
  typedef T1 & result; ES40?o*]x  
} ; I" KN"v^  
template < typename T > $v Z$'(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const m>SErxU(z  
  { YM DMH"3  
  return (T & )r; rSrIEP,c'  
} j!3 Gz  
template < typename T1, typename T2 > Uo2GK3nT  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ^%` wJ.c  
  { @_z4tUP  
  return (T1 & )r1; 0 Us5  
} Qqlup  
} ; ":_vK}5  
2=_g f  
template <> f47M#UC  
class holder < 2 > 3N_"rNKD  
  { Bp@v,)8*  
public : a+Ac[>  
template < typename T > : >>@rF ,  
  struct result_1 @'GGm#<   
  { ]7e =fM9V;  
  typedef T & result; hqRw^2F  
} ; B,{K*-7)MX  
template < typename T1, typename T2 > MR}Agu#LG  
  struct result_2 ciMzf$+G$  
  { PiA0]>  
  typedef T2 & result; Q~T$N  
} ; {P*m;a`}  
template < typename T > |7zd%!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const RZ+`T+zL  
  { p QizJ6  
  return (T & )r; __.+s32SS$  
} 4^URX >nx8  
template < typename T1, typename T2 > r\/+Oa'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const t]-5 ]oI  
  { [p<w._b i  
  return (T2 & )r2; ^yOZArc'r  
} 4R\ Hpt  
} ; \eFR(gO+  
7nuU^wc  
AnT3M.>ek  
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> >。 p|]\P%,\  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: #f+$Ddg*  
首先 assignment::operator(int, int)被调用:  =kuMWaD  
QqU!Najf  
return l(i, j) = r(i, j); !/wtYI-`  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) mrw=T.  
*M"}z  
  return ( int & )i; Y0X-Zqk'  
  return ( int & )j; e2A-;4?_  
最后执行i = j; ,2W8=ON  
可见,参数被正确的选择了。 w`5xrqt@  
Gn&4V}F  
!@v7Zu43,  
@mfEKU!  
^f(@gS}?  
八. 中期总结 V 0rZz  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: }I>tO9M  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 5D'\b}*lJ}  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 [W7CXZDd  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor d m`E!R_  
@<x*.8  
y~\oTJb  
Nal9M[]c  
jB(|";G  
q7E~+p(>(  
九. 简化 =y!$/(H  
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。 g pOC`=  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ){b@}13cF  
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: mrjswF27$o  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 V=*wKuB  
  +-*/&|^等 <Sr  
2. 返回引用。 [)TRTxFb  
  =,各种复合赋值等 .Fp4: e  
3. 返回固定类型。 @!1x7%]G  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) BSVxN  
4. 原样返回。 c3CWRi`LE  
  operator, w Y_)y  
5. 返回解引用的类型。 _/tHD]um  
  operator*(单目) 9c("x%nLpB  
6. 返回地址。  .P"D  
  operator&(单目) c(~[$)i6  
7. 下表访问返回类型。 T]c%!&^ _  
  operator[] HKUn`ng  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 b"{'T]"*j  
  operator<<和operator>> N=7pK&NHSG  
k-^mIJo}  
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。 5f 5f0|ok  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: :w^Ed%>y7  
V]db'qB\  
template < typename Left > W}mn}gTQ  
struct value_return >: g3k  
  { R)m'lMi|  
template < typename T > \r+8qC[,  
  struct result_1 XY3v_5~/1F  
  { ZNvEW  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; "9Q40w\  
} ;   #^A*  
|3KLk?2  
template < typename T1, typename T2 > ]Yn_}Bq  
  struct result_2 SR |`!  
  { @/ohg0  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; P&^;656r  
} ; *(T:,PY  
} ; /$p6'1P8  
R1$:~p2m  
  t!_<~  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait M,\:<kNI  
x5-}h*  
下面我们来剥离functor中的operator() S;286[oq@  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ]z/8KL  
SSWP~ t  
return l(t) op r(t)  KJaXg;,H  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) yj.7'{mA  
return op l(t) 7E79-r&n  
return op l(t1, t2) ~yW4)4k;b  
return l(t) op %/zbgS`  
return l(t1, t2) op 8&qZ0GLaT  
return l(t)[r(t)] ?q{ ,R"  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] LQRQA[^  
F7EKoDt  
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: [R^i F  
单目: return f(l(t), r(t)); Ay0U=#XP  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 2$g6}A`r  
双目: return f(l(t)); >8#X;0\Kj  
return f(l(t1, t2)); SPY|K  
下面就是f的实现,以operator/为例 ]\hSI){  
NRIG1v>  
struct meta_divide UMm!B`M  
  { biU^[g("  
template < typename T1, typename T2 > -7@/[9Gf`:  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) zGkS^Z=(  
  { |8l<$J  
  return t1 / t2; m!tbkZHQn0  
} m4hg'<<V  
} ; 7>))D'l57  
b)qoh^  
这个工作可以让宏来做: Ch|jtVeuyJ  
':3 pq2{  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ {YAJBIvHV  
template < typename T1, typename T2 > \ jN;@=COi  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; DN-+osPi  
以后可以直接用 q=Sgk>NA  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) %Q fO8P  
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 e]$}-i@#  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 1Vrh4g.l  
{byBc G  
J$GUB3 G  
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 1VG4S){}\9  
%^4CSh  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ;RC{<wBTx  
class unary_op : public Rettype ;S^'V  
  { q$Zh@  
    Left l; WrxP  
public : <66X Xh.  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 7e|s wJ>4  
0zlb0[  
template < typename T > |@ s,XS  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const C.Kh [V\Ut  
      { =JK@z  
      return FuncType::execute(l(t)); g9}DnCT*.  
    } /_AnP  
4C61GB?Vy  
    template < typename T1, typename T2 > NV72  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const irFMmIb  
      { *rs5]U<  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); c1k/UcEcg~  
    } v1+3}5b'uF  
} ; [65 `$x-  
t^R][Ay&  
(:TjoXXiY  
同样还可以申明一个binary_op RI 5yF  
;g5m0l5  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > RKHyw 08  
class binary_op : public Rettype fk6%XO  
  { Ce9|=Jx!  
    Left l; Y)0*b5?1r  
Right r; m? J0i>H  
public : Wu c S:8#|  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} WM7oM~&{6  
)t0$qd ]  
template < typename T > U@_dm/;0&  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const sJ;g$TB  
      { qT{U(  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); :DrWq{4  
    } Neq+16*u  
p Dx1z|@z  
    template < typename T1, typename T2 > :mh_G  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const b~KDP+Ri  
      { `5cKA;j>b  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); L-jJg,eY  
    } R]}}$R`j  
} ; cs,N <|  
>Ea8G,  
_E&A{HkJ  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 #C~+JL  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 [YRz*5   
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) nrL9 E'F'  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 Y_;#UU689  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ] bM)t<  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 lP[w?O  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 yzbx .  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) <C1H36p  
下面是修改过的unary_op lGV0 *Cji  
)M,Of Xa  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > `YFtL  
class unary_op nOt&pq7  
  { ~ Sg5:T3  
Left l; ^1S!F-H4\  
  A;;fACF8e  
public : F3N?Nk/  
oibsh(J3  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 1Ce@*XBU  
mC4zactv  
template < typename T > d?s<2RkPT  
  struct result_1 RY]#<9>M  
  { I?h)OvWd  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ~+Rc }K  
} ; j-4VB_N@  
@)UZ@ ~R  
template < typename T1, typename T2 > R?GDJ3  
  struct result_2 )#BMTKA^  
  { j2Cks_$:  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; (n*^4@"2  
} ; #^`4DhQ/ 1  
zcel|oz)  
template < typename T1, typename T2 > u8gS< \  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const S'|,oUWDb  
  { ?zeJ#i  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); sNj)ZWgd>  
} 3*]eigi)  
*S]Ci\{_  
template < typename T > Q}1 R5@7  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [=E  
  { UR%/MV  
  return OpClass::execute(lt(t)); ?+_Gs;DGVE  
} txJr;  
8e*,jH3  
} ; @XgKYm   
YNLV9.P6  
un)4eo!7  
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 %j:]^vqFA  
好啦,现在才真正完美了。 aO]ZZleNS  
现在在picker里面就可以这么添加了: Z8# (kmBdB  
1e(E:_t  
template < typename Right > qOe+ZAJ{%N  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const VeGL)  
  { aDq5C-MzG  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); y[`l3;u:'  
} J5di[nu  
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。 gi(H]|=a  
NgADKrDU  
$LKIT0  
}O/U;4Z  
aK&b{d  
十. bind jK!Au  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 FemC Lvu  
先来分析一下一段例子 PpGL/,]X  
w Qgo N%  
||T2~Q*:y  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 8 BY j  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 lphFhxJA{  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 {!.(7wV\  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 VO,!x~S!  
我们来写个简单的。 RS"H8P 4W  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: e>7]w,*|  
对于函数对象类的版本: u}>#Eb  
*v;!-F&8>  
template < typename Func > c]$i\i#  
struct functor_trait qHsUP;7  
  { k >F'ypm  
typedef typename Func::result_type result_type; ?5U2D%t  
} ;  +EFgE1w  
对于无参数函数的版本: g'p K  
+1Vjw'P  
template < typename Ret > CAWA3fcQp  
struct functor_trait < Ret ( * )() > iocI:b <  
  { +!k&Yje  
typedef Ret result_type; H9KKed47d/  
} ; N8!cO[3Oh  
对于单参数函数的版本: {s)+R[?m<o  
q`|LRz&al  
template < typename Ret, typename V1 > x9$` W  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > BHd&yIyI  
  { k ]W[`  
typedef Ret result_type; GT~)nC9f  
} ; ji1viv  
对于双参数函数的版本: YsG%6&zEq  
sC27FVwo  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > - |kA)M[  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > TK5K_V*7  
  { j;%-fvd;  
typedef Ret result_type; oE<`VY|  
} ; A3rPt&<a  
等等。。。 IN4=YrM^  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy s4G|_==  
A:>01ZJ5S+  
template < typename Func > 0n@rLF  
struct func_return #%`|~%`{:  
  { 9)0D~oUi  
template < typename T > v$~QU{ &  
  struct result_1 ?;KKw*  
  { lwHzj&/ ~  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; $9 ]m=S  
} ; {SwQ[$k=_  
@'YS1N<  
template < typename T1, typename T2 > @L>q (Kg  
  struct result_2 &/mA7Vf>eR  
  { nS/)P4z  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; d1T,eJ}  
} ; ^=C{.{n  
} ; ?bPRxR  
"XB[|#&  
0rh]]kj  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 e .]KL('  
q:l>O5  
template < typename Func, typename aPicker > L/wD7/ODr  
class binder_1 e@c0WlWa  
  { \x)n>{3C  
Func fn; 9w"h  
aPicker pk; MA;1 ;uI,  
public : U2{ dN>  
Z&ZP"P4  
template < typename T > W;_nK4$%'  
  struct result_1 q/4YS0CqE  
  { I*LknU@  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; k:*S&$S!E  
} ; dArDP[w  
RD\  
template < typename T1, typename T2 > W4hbK9y  
  struct result_2 Z&0'a  
  { N U|d  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; , 3,gG "  
} ; .^N/peU q  
@[5xq  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} J%x6  
/3A^I{e74  
template < typename T > HkQ*y$$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]x\-$~E  
  { FQT~pfY  
  return fn(pk(t)); dA@'b5N{"  
} _Xnqb+  
template < typename T1, typename T2 > Is]aj-#r  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~vs}.kb  
  { QF{4/y^j{  
  return fn(pk(t1, t2)); %{YN70/  
} ;w'D4p= P  
} ; ` jzTmt  
/b]oa !  
8d?g]DEN)6  
一目了然不是么? "5;;)\o ~  
最后实现bind @.G[s)x  
~7Ts_:E-  
f>aEkh6u9  
template < typename Func, typename aPicker > jZh';M8"  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 7s"< 'cx_F  
  { VS9`{  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 3BB%Z 6F  
} D!.[q-<  
()K " c#  
2个以上参数的bind可以同理实现。 io,M{Ib  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 i-bJS6  
wB.Nn/p  
十一. phoenix K) qF+Vb^j  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: m<{< s T  
S>.SSXlM  
for_each(v.begin(), v.end(), Q@ 2i~Qo[  
( (Q%'N3gk  
do_ ~\=1'D^6CK  
[ 7:9.&W/KE  
  cout << _1 <<   " , " L!=4N!j  
] _7IKzUn9g[  
.while_( -- _1), )N=NR2xBZ  
cout << var( " \n " ) M7+nW ; e%  
) Ul2R'"FB  
); d*A*y^OD  
la( <8  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: T32+3wb"I  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor gN24M3{C  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 '3TW [!m  
那么我们就照着这个思路来实现吧: `9)t[7  
xZ|Y ?R5m  
GytXFL3`:  
template < typename Cond, typename Actor > s:p[DEj-  
class do_while /rq VB|M  
  { S|apw7C  
Cond cd; m>4ahue$  
Actor act; q6_u@:3u  
public : JL\w_v  
template < typename T > 5m?8yT}  
  struct result_1 xqC+0{] y  
  { *.\  
  typedef int result_type; ?shIj;c[  
} ; |;.o8}  
\"CZI<=TB  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ta`N8vnf  
$-#Yl&?z9  
template < typename T > 58%#DX34M  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S:TgFt0  
  { e*@{%S  
  do A-,up{g  
    { ##@$|6  
  act(t); }-~X4u#   
  } 2Yp7  
  while (cd(t)); {]E+~%Va  
  return   0 ; e&>;*$)  
} )K,F]fc+O  
} ; H2 $GIY  
qHNE8\9  
6)vSG7Ise  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). R  zf  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ua5OGx  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 Kv.>Vf.T}_  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 .so[I  
下面就是产生这个functor的类: jy giG&H  
=+-Yxh|*  
jeGj<m  
template < typename Actor > Q3|T':l4  
class do_while_actor GP&vLt51  
  { NZ/yBOD(  
Actor act; J9\a{c;.  
public : 9cEv&3  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} F>]m3(  
Mk=mT3=#  
template < typename Cond > C8 vOE`U,J  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 4'-|UPhx  
} ; OE4+GI.r-  
]8icBneA~'  
|N}P(GF  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 iCW*]U  
最后,是那个do_ d?:=PH  
a@\D$#2r  
Pu"R,a  
class do_while_invoker K4]g[z  
  { hoQs @[  
public : )//I'V  
template < typename Actor > _U{zMVr  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const W D T]!  
  { :6zG7qES3  
  return do_while_actor < Actor > (act); %{/%mJoX  
} Eh =~T9  
} do_; ^s@8VAwi  
c)A{p  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? P>sFV  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 +T=(6dr  
最后来说说怎么处理break和continue &g.@u~SI1  
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。 lu#LCG-.  
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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