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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda f$:Y'$Z1  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 RYCiO,+  
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, 3 orZBT  
I]d-WTd  
!{+CzUo@  
'MW%\W;  
  class filler M *w{PjU  
  { PY_8*~Z  
public : AJB NM  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} sm'_0EUg  
} ; j=T8 b  
B /uaRi%  
%C`P7&8m=O  
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: N,lr~ 6)  
]:LlOv$  
U%bm{oVn  
z<9C-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); *;}xg{@  
D*2*FDGI  
s i2@k  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 J/P[9m30[  
"|I.j)  
$=diG  
"9'3mmZm=?  
二. 战前分析 zx<PX  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 db,?b>,EE  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 8<}=f4vUj5  
T1$p%yQH  
(" :Dz_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ?xv."I%  
  /* --------------------------------------------- */ uz+ WVmb  
vector < int *> vp( 10 ); nxV!mh_  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); OEaL2T  
/* --------------------------------------------- */ 0<v5_ pB  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); PP$2s]{  
/* --------------------------------------------- */ AP%R*0]  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); +&)/dHbL`]  
  /* --------------------------------------------- */ #z>I =gl  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); %J2Ad  
/* --------------------------------------------- */ tf7HhOCYX  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Gn4b*Y&M]3  
y'`7zJ  
.9e5@@VR  
]wDqdD y7S  
看了之后,我们可以思考一些问题: qdZ ^D  
1._1, _2是什么? >3D1:0Sg  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 Vx.c`/  
2._1 = 1是在做什么? X<IW5*   
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。  Mj1f;$  
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。 :(ql=+vDb4  
D$4GNeB+#  
|U1 [R\X  
三. 动工 "{~FEx4  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: :|kO}NGM  
;b 65s9n^b  
QAx9W%  
xP~GpVhLF  
template < typename T > hd'fWFW N  
class assignment *~ IHVU  
  { sXEIC#rq  
T value; &)6}.$`  
public : 2?%4|@*H?  
assignment( const T & v) : value(v) {} jj2=|)w$3  
template < typename T2 > 'lE{Nj*7  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ?jfh'mCA  
} ; 8hS^8  
X@[5nyILf  
iCpm^XT  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 :'%|LBc0  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment |MKR&%Na  
kJ"rRsK  
1@{ov!YB]  
d+)LK~  
  class holder ~l:Cj*6x8  
  { k-3;3Mq  
public : Q8Ek}O\MC  
template < typename T > 5@1h^w v  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const *JX$5bZsI  
  { MOB4t|  
  return assignment < T > (t); ]\K?%z  
} 6_" n  
} ; ]t!v`TH  
<2@t ~ 9  
X\!q8KEpR&  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: MF.!D;s  
^_v94!a 9  
  static holder _1; P=EZ6<c3&  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ^PFiO 12  
V C VqUCc  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); R5QW4i9  
而不用手动写一个函数对象。 {@L{l1|0  
gQik>gFr  
`:Wyw<^  
!NNPg?Y  
四. 问题分析 z =H?@z  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 KL?<lp"  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 |0F o{  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 8*&-u +@%  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 B/3~[ '  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Y_faqmZ 9]  
=>PX~/o  
五. 问题1:一致性 -SD:G]un  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| jA?[*HB  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 f 5bX,e)!  
QE"$Lc)  
struct holder z5({A2q  
  { hoBFC1  
  // #]+BIr`  
  template < typename T > 4d@0v n{  
T &   operator ()( const T & r) const M6MxY\uM  
  { rMWvW(@@D  
  return (T & )r; o/,%rA4  
} PT,*KYF_O"  
} ; ,e$RvFB  
Bi fI.2|  
这样的话assignment也必须相应改动: D_<B^3w )  
< q(i(%  
template < typename Left, typename Right > yD3vq}U!  
class assignment M.5F|7  
  { sCy.i/y  
Left l; YRZw|H{>t  
Right r; F ! v01]O  
public : 4`v[p4k  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 7Y~5gn  
template < typename T2 > u* iqwm.  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } b*| ?7  
} ; g-#eMQ%J  
QP<P,Bi~  
同时,holder的operator=也需要改动: oU3gy[wF;b  
`,pBOh|'  
template < typename T > fU.hb%m)Q\  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const .6n|hYe  
  { 5r8 [ "  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); G2[2y-Rv  
} 0j;|IU\  
HSG9|}$  
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。 #F .8x@  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 < :eKXH2  
.w m<l:  
return l(rhs) = r; ZPM7R3%V)z  
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。 T5pc%%q  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: <5]_u:  
4mBM5Tv  
template < typename Tp > UlN}SddI9  
class constant_t L}8 }Pns?&  
  { #9"lL1  
  const Tp t; j }^?Snq  
public : rf$[8d  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} \2@9k`  
template < typename T > )tV]h#4  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const $a\X(okx  
  { tvzO)&)$  
  return t; hhjsg?4uL  
} *X|%H-Q:H`  
} ; .q]K:}9!\  
FGwgSrXL7  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 IMSm  
下面就可以修改holder的operator=了 QKz2ONV=)  
Q(8W5Fb?  
template < typename T > z5:3.+M5  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 6x;"T+BSSS  
  { /KvpJ4  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); TKw>eGe  
} Z-U3Tr SI  
Grd9yLF  
同时也要修改assignment的operator() `n|k+tsC  
IfRrl/!nw  
template < typename T2 > $[=`*m  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ?K}KSJ6_  
现在代码看起来就很一致了。 R<h0RKiM@  
OK}8BY  
六. 问题2:链式操作 gJOswN;([  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 )[sSCt]  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 #@5 jOi  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 CA"`7<,  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 &E k\  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct wAb_fU&*  
y7*^H  
template < typename T > |("5 :m  
struct result_1 hW c M.  
  { NX+ eig</-  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 8{Svax(  
} ; I#p-P)Q%S  
hi]\M)l&x  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 6B?1d /8V  
0j/i):@  
template < typename T > /_bM~g  
struct   ref qn\>(&  
  { HoM8V"8B  
typedef T & reference; Q;1$gImFz  
} ; }Ty_ } 6a5  
template < typename T > 9>@"W-  
struct   ref < T &> 1G8t=IA%D  
  { n_] OYG>U  
typedef T & reference; |om3*]7  
} ; ~Uz|sQ*G  
KQqQ@D&n  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: tX}Fb0y  
=WP}RZ{S  
template < typename T > m7mC 7x  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 2,%ne(  
  { ]gj@r[  
  return l(t) = r(t); .^1=*j(;  
} b}G +7B  
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。 ]7"mt2Q=3  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 0P53dF  
BQ&h&57K  
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 gzdgnF2  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 8|Y^z_C  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ~yf5$~Z  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 {gi"ktgk  
最后的布局是: 1Kebl  
                Add veE8 N~0N.  
              /   \ kp;MNRc  
            Divide   5 Z#W`0G>'  
            /   \ L,X6L @Q  
          _1     3 I3aEg  
似乎一切都解决了?不。 +~/zCJ;F  
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。 \J\1i=a-=  
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。 pK1(AV'L  
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: |s`q+ U-  
~E`A,  
template < typename Right > IweQB}d  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const qx? lCz a"  
Right & rt) const en~(XE1  
  { EGMcU| yL  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Yc5$915  
} X:g5>is|  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 n:!J3pR  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 I2l'y8)d  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 a+BA~|u^  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 {k]VT4/  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 `RzM)ILl  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? =XS'V*  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: wYawG$@_  
p9sxA|O=y  
template < class Action > :3Jh f$  
class picker : public Action I5"=b}V5  
  { u})JQ<|  
public : 0UB'6wRVo  
picker( const Action & act) : Action(act) {} NAocmbfNz  
  // all the operator overloaded <(t<gS#  
} ; JT-Zo OZ  
Cw2+@7?|  
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。 n*xNMw1x"T  
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: aY+>85?g  
Zj<T#4?8  
template < typename Right > Q\z*q,^R  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const |Z/ySAFM  
  {  JuI,wA  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ?8nG F%p  
} Zj^H3 h  
@<sP1`1  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Z,&ywMm/G  
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。 5LK>n-  
4%{m7CK}  
template < typename T >   struct picker_maker \%VoX` B  
  { _0`O}  
typedef picker < constant_t < T >   > result; .lnD]Q  
} ; t2$:*PvE  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 3G&1. 8  
  { 8UZE C-K  
typedef picker < T > result; Te/)[I'Tn  
} ; n C Z  
Fy@D&j  
下面总的结构就有了: %~[F^  
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。 - |'wDf?H  
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。 1f:k:Y9i  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 {gn[ &\  
至此链式操作完美实现。 jHZ<G c  
@'y"D  
$7*Ml)H!9  
七. 问题3 X[[=YCi0  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 m1hf[cg  
*\>2DUu\`  
template < typename T1, typename T2 > }bTMeCgI  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,5*4%*n\  
  { #75;%a8  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); \#}%E h b  
} tpctz~ .  
*dl@)~i  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: WQ]pg "  
] ge-b\  
template < typename T1, typename T2 > N!3f1d7RQ  
struct result_2 \3/9lE|gh  
  { HTG;'$H^  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; /P%:u0fX,  
} ; >JMKEHl.q  
xVP GlU  
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? I|:j~EY  
这个差事就留给了holder自己。 Bk F[nL*|  
    G~Sfpf  
~eP 2PG  
template < int Order > ;D7jE+  
class holder; #]'xUgcE9  
template <> g/J!U8W"  
class holder < 1 > Ww~0k!8,t  
  { l9h;dI{6  
public : +1%6-g4 "  
template < typename T > 7$;$4.'  
  struct result_1 )wRD  
  { { 1+H\ (v  
  typedef T & result; 2P}RZvUd  
} ; #wyS?FP-  
template < typename T1, typename T2 > [`lAc V<  
  struct result_2 ;rKYWj>IR  
  { AQ5v`xE4  
  typedef T1 & result; xd3  
} ; 2o/`8+eJu  
template < typename T > ^J_hkw~gO  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const qr 9 F  
  { 2vC=.1k  
  return (T & )r; 2 *$n?  
} %r"GL  
template < typename T1, typename T2 > 11sW$@xs 9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const p3o?_ !Z  
  { _u>>+6,p  
  return (T1 & )r1; :6+~"7T  
} u"jnEKN0y  
} ; LayU)TIt  
8gNEL+  
template <> ^d*>P|n*@e  
class holder < 2 > M)7enp) F.  
  { V]}b3Y!(  
public : Vvj]2V3  
template < typename T > 8rYK~Sz  
  struct result_1 %-Z~f~<?  
  { w$4Lu"N :  
  typedef T & result; ULjzhy+(8  
} ; !Xi>{nV  
template < typename T1, typename T2 > d#Ajb  
  struct result_2 ]N_^{k,  
  { 8.':pY'8"  
  typedef T2 & result; =*Xf(mhc  
} ; M jTKM;  
template < typename T > Hi9z<l=$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 9_3M}|V$^e  
  { &?6w 2[}  
  return (T & )r; \tx/!tA  
} { )qP34rM  
template < typename T1, typename T2 > ~tvoR&{I  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const GB3B4)cX4Y  
  { : 4WbDeR  
  return (T2 & )r2; l0{DnQA>I  
} Uj)]nJX  
} ; iurB8~Y  
}i:'f 2/  
VHCzlg  
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> >。 h6i{5\7.  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: m5N&7qgp  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: wlM ?gQXU[  
w ZAXfNA  
return l(i, j) = r(i, j); ~0|hobk  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) {6sfa?1j  
Fr3t [:D  
  return ( int & )i; x["  
  return ( int & )j; nif' l/@"  
最后执行i = j; ]s@8I2_  
可见,参数被正确的选择了。 #7h fEAk  
V&H8-,7z  
(02(:;1  
gUA}%YXe  
nh)R  
八. 中期总结 `F8;{`a  
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: w.p'Dpw  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 t8 "-zd8  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 "lf3hWGw  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor jqWvLBU!  
^6>|!  
=osw3"ng  
wf%Ep#^6}  
A> A'dQ69  
>r3< O=Z7  
九. 简化 5Suc#0y  
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。 ot#kU 8f  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 79g>7<vp  
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: 0f/!|c  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 , % jTXb  
  +-*/&|^等 8{ %9%{  
2. 返回引用。 L"%eQHEC&  
  =,各种复合赋值等 z 5+]Z a~  
3. 返回固定类型。 LW5ggU/  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) $]JIA|  
4. 原样返回。 .6o y>4  
  operator, Cpv%s 1M  
5. 返回解引用的类型。 $4JX#lkt  
  operator*(单目) }tO<_f))  
6. 返回地址。 PM!t"[@&  
  operator&(单目) $i~`vu*  
7. 下表访问返回类型。 _C=[bI@  
  operator[] >0#q!H,X  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 arVf"3a  
  operator<<和operator>> JBAK*g  
XYF~Q9~  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 VQMd[/  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: |o=ST  
t`t:qko  
template < typename Left > %uqD\`-  
struct value_return +\vY;!^  
  { BV?N_/DXp  
template < typename T > e7qMt[.  
  struct result_1 M;V#Gm  
  { ./y[<e  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; bu]Se6%}  
} ; X3iRR{< @  
Ds,"E#?  
template < typename T1, typename T2 > iiB )/~!O  
  struct result_2 ^i)Q CDU7  
  { L00 ;rTs>  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; J*KBG2+13  
} ; Tc5OI'-V  
} ; 3l(;Pt-yI  
,h.Jfo54,  
hs_|nr0;[  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 5>[sCl-  
@ ^6OV)  
下面我们来剥离functor中的operator() C| IQM4  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 4$DliP  
=k<4mlok^  
return l(t) op r(t) #s R0*  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) A6y~_dt  
return op l(t) Hs -.83V  
return op l(t1, t2) _QUu'zJ  
return l(t) op V3~a!k  
return l(t1, t2) op 8421-c6y>  
return l(t)[r(t)] jI2gi1 ,a  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ^ O Xr: P  
JKi@Kw  
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: ;4v}0N~.  
单目: return f(l(t), r(t)); P9mxY*K)%5  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); "q>I?UcZ  
双目: return f(l(t)); 5J\|gZQF  
return f(l(t1, t2)); ;@YF}%!+W  
下面就是f的实现,以operator/为例 xgqv2s>L  
uQtk|)T E  
struct meta_divide dzE Q$u/I  
  { ?$@ KwA  
template < typename T1, typename T2 > m-S33PG{  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ;E?  hz  
  { Vt)\[Tl~  
  return t1 / t2; 5OW8G][  
} b|8>eY  
} ; ,#jhKnk2e  
y_4krY|Zx  
这个工作可以让宏来做: #JR,C -w  
&c?hJ8"  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Ed0>R<jR9  
template < typename T1, typename T2 > \ q|$>H6H4b  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; W*rU,F|9  
以后可以直接用 NRuG?^/}d  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) #[0\=B -  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 BOiz ~h6  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) )C01f ZhD  
g=g.GpFt  
<AAZ8#^  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 r|\'9"@  
eo*u(@  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 6n6VEwYj  
class unary_op : public Rettype [T[9*6Kt  
  { 6:@t=C  
    Left l;  e(;`9T  
public : CX ]\Q-y  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {}  2H K  
kGuk -P  
template < typename T > R4~zL!7;  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Wt)SdF=U/  
      { ZH$sMh<xg  
      return FuncType::execute(l(t)); 1S[5#ewB;j  
    } ^'u;e(AaE  
t3#H@0<  
    template < typename T1, typename T2 > F2PLy q  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tC@zM.v%  
      { mQ ^ @ \s  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Q(;B)  
    } OBw`!G*w  
} ; _[{:!?-?  
,7fc41O3V  
bDFCZH-:'O  
同样还可以申明一个binary_op (&P0la 1  
gR-Qj  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > [#>$k 6F*  
class binary_op : public Rettype 'Elj"Iiu  
  { o ,Tr^e$  
    Left l; _+Jf.n20  
Right r; |1QbO`f/F  
public : BheEI;}  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} B/sBYVU  
[*?_  
template < typename T > }@:QYTBi }  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const O{B e )E~  
      { H ?`)[#  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); %7(kP}y*  
    } >: W-C{%  
4QjWZ Wl  
    template < typename T1, typename T2 > [C+Gmu  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const HL(U~Q6JQ  
      { H7yg9zFT N  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); V@f6Lj  
    } ^0`<k  
} ; "Ql}Y1  
] [HGzHA  
RhV:Z3f`6  
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 &G pA1  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 jr[<i\!  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) |,1bkJt  
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。 da00p-U  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! hSkc9jBF  
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。。。 W3jXZ>  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 0tW<LR-}E  
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) Pn+IJ=0Y  
下面是修改过的unary_op &'huS?g A9  
U50s!Z t45  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > $/, BJ/9  
class unary_op Y[ iDX#  
  { 62MRI    
Left l; @QVqpE<|  
  oTF^<I-C  
public : _^6|^PT.  
t":W.q<  
unary_op( const Left & l) : l(l) {}  %K%^ ]{  
q?imE~&U  
template < typename T > 'n l RY5@2  
  struct result_1 7>'uj7r]=  
  { e' U"`)S  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; "xDx/d8B  
} ; $>'")7z  
':!3jZP"m  
template < typename T1, typename T2 > yV J dZI  
  struct result_2 G%7 4v|cd  
  { S(>@:`=  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; n%0]V Xx#  
} ; 2/v35| ?  
6Iv(  
template < typename T1, typename T2 > 2ec$xms  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t_I\P.aMA  
  { *t#s$Ga  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); poXLy/K  
} @%EE0)IA  
XOysgX0g  
template < typename T > gf68iR.Gs  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const WCuzV7tw  
  { o%Be0~n'  
  return OpClass::execute(lt(t)); AezvBY0'`z  
} ~|CJsD/  
F-BJe]  
} ; J$#h( D%  
&jV9*  
?~"`^|d  
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 ^w:OS5%R  
好啦,现在才真正完美了。 5q|+p?C  
现在在picker里面就可以这么添加了: 5:Yck<  
c Ndw9?Z  
template < typename Right > hWq. #e 6  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const j>0<#SYBu  
  { ?w+ QbT  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); QP6z?j.  
} DR k]{^C~  
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。 -A/ds1=;  
K<@[_W+  
zVM4BT(  
le7 `uz!%  
g d337jw  
十. bind Sao>P[#x  
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。 *:=];1 O  
先来分析一下一段例子 [_y9"MMwn  
 }Vvsh3  
"sF Xl  
int foo( int x, int y) { return x - y;} LXHwX*`Y  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 7"ylN"syZ  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ,M\j%3  
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。 J0^{,eY<  
我们来写个简单的。 cPpu  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 5cD XWF  
对于函数对象类的版本: h [nH<m  
n?'d|h  
template < typename Func > n,t6v5>88  
struct functor_trait <,jAk4  
  { <Ctyht0c.  
typedef typename Func::result_type result_type; ,f} h}  
} ; H4M{_2DO  
对于无参数函数的版本: [RAj3Fr0  
M[ x_#m|  
template < typename Ret > X'cf&>h  
struct functor_trait < Ret ( * )() > r%0pQEl  
  { [NYj.#,oR  
typedef Ret result_type; IE&_!ce  
} ; No:^hY:F8  
对于单参数函数的版本: 3c c1EQ9  
f?,-j>[.=f  
template < typename Ret, typename V1 > ~O \}/I28  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > B{s]juPG  
  { f#@S*^%V$  
typedef Ret result_type; ;aq`N}d  
} ; vG Y!4@[  
对于双参数函数的版本: Y4QLs^IdB  
p3g4p  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Xo2^N2I  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > hlX>K  
  { ($c`s8mp  
typedef Ret result_type; |y.zo cBj  
} ; r=h8oUNEJ*  
等等。。。  cp$.,V  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy :@.C4oq  
|5W8Q|>%  
template < typename Func > ,{?wKXJ}L!  
struct func_return H{ZLk,  
  { @gNpJB]V  
template < typename T > ~eDI$IO  
  struct result_1 :Df)"~/mO+  
  { x_yF|]aI!  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 8KFj<N>'  
} ; {={^6@  
&]w#z=5SXi  
template < typename T1, typename T2 > ~%`EeJwT  
  struct result_2 |VK:2p^ u  
  { .>P~uZiX!  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; lqF>=15  
} ; ;v_ls)_,-  
} ; */nuv k  
g^jJ8k,7(  
~]&B >q  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 dsV ~|D6:  
7R: WX:  
template < typename Func, typename aPicker >  ozU2  
class binder_1 /J;;|X#P  
  { kfXS_\@iW1  
Func fn; ~x'zX-@rC  
aPicker pk; +$PFHXB  
public : Mq@}snp"S  
?1CJf>B>  
template < typename T > `|Ey)@w  
  struct result_1 !nwbj21%  
  { |) O):  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; %l,4=TQ[m  
} ; bhYU5I 9  
ha5e(Hj?  
template < typename T1, typename T2 > G;NB\3 ~X  
  struct result_2 AP0|z  
  { AuAT]`  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; B%fU'  
} ; k52QaMKa~A  
&3I$8v|!?  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} usy,V"{  
UeA2c_ 5  
template < typename T > ^#;RLSv   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const FuuS"G,S  
  { %*jGim~s  
  return fn(pk(t)); : W~f;k  
} eES'}[W>  
template < typename T1, typename T2 > as(*B-_n~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >b>gr OX  
  { Oxv+1Ub<Dv  
  return fn(pk(t1, t2)); G,]z (%  
} bE d?^h  
} ; zks#EzQ  
;, rnk-  
N!L'W\H,  
一目了然不是么? Pu..NPl+  
最后实现bind !R74J=#(  
?I[h~vr6.  
")ED)&e  
template < typename Func, typename aPicker > 0R|K0XH#$  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) $T),DUYO  
  { p.C1nh  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); #EG?9T  
} 1i3V!!r  
&hI>L  
2个以上参数的bind可以同理实现。 333u]  
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。 yp p4L|R  
4{Udz!  
十一. phoenix 9#Y2`p T  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: zmb@*/fK  
p![&8i@ym  
for_each(v.begin(), v.end(), J)*8|E9P  
( s`c?:  
do_ j=W@P-  
[ Vv7PCaq  
  cout << _1 <<   " , " Xhse~=qA  
] P>wZ~Hjk  
.while_( -- _1), #h N.=~  
cout << var( " \n " )  2:'lZQ  
) BC({ EE~R)  
); DWrbp  
]_u`EvEx6  
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: YBvd q1  
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 o@3B(j;J`  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 /UHp [yod  
那么我们就照着这个思路来实现吧: vLDi ;  
43L|QFo  
\f"1}f  
template < typename Cond, typename Actor > $)*xC!@6X  
class do_while '#H")i  
  { \XS]N_}8>  
Cond cd; RdI} ;K  
Actor act; Dx3%K S  
public : JNBT^=x  
template < typename T > R hio7C  
  struct result_1 ~^7r?<aKc  
  { JYV\oV{  
  typedef int result_type; &XQZs`41+  
} ; ltSh'w0  
S?4KC^Y5  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} io2@}xZF  
oy5+ }`  
template < typename T > L/x(RCD  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Cs4hgb|  
  { h0Jl_f#Y  
  do }9CrFTbx;  
    { ([KN*OF  
  act(t); XG&K32_fs  
  } jDTUXwx7V  
  while (cd(t)); hnzNP\$U]  
  return   0 ; "PzP; Br  
} DA=1KaJ.  
} ; v`B4(P1Z  
J3=BE2L  
*1bzg/T<  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). )GJP_*Ab  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 Qh-4vy =r  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 m7m \`;  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 tD-gc ''H  
下面就是产生这个functor的类: _whF^g8  
HO5d%85  
a$m_D!b~_  
template < typename Actor > Yy h=G  
class do_while_actor Hku=pr3Gn  
  { 4RQ5(YTTuR  
Actor act; /{X_ .fv<v  
public : ]:et~pfW  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} cZi[(K  
w>vH8f  
template < typename Cond > KlU qoJ;"  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; d#\W hRE  
} ; A[H;WKn0  
C9jbv/c  
bulboyA&#  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 pjN:&#Y]  
最后,是那个do_ V]c5 Z$Bd  
}V]eg,.BJ  
L~eAQR  
class do_while_invoker C`4gsqD;Z  
  { .pvxh|V  
public : <xlm K(  
template < typename Actor > g.a| c\WH  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const % {Q-8w!  
  { }q'WC4.  
  return do_while_actor < Actor > (act); GuO`jz F  
} f1Zt?=  
} do_; kCA5|u  
?/d!R]3  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? |Q!4GeQL[  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 p)/ p!d[T/  
最后来说说怎么处理break和continue 'qy#)F  
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。 7lU.Ni t  
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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