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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda D2&d",%&f  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 HC$%"peN1b  
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, Wf3BmkZzz  
GbQi3%  
#9|&;C5',!  
p"%D/-%Gu  
  class filler vEg%ivj3  
  { 0QZT<Zs  
public : X|{Tljn  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} )]C]KB  
} ;  aO<7a 6  
hc q&`Gun  
%oa@2qJ^  
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: WBWW7HK  
]?=87w  
" 7^nRJy  
p\ =T#lb  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); uG7]s]Wdz;  
wx3_?8z/O  
<K^a2 D  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 3Sfd|0^  
k^%=\c  
LhLAQ2~  
% vUU Fub  
二. 战前分析 `r1}:`.m,  
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。 3!p`5hJd  
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 s;TB(M~i[  
3F|p8zPS  
>M2~p& Si  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); pL{oVk#,  
  /* --------------------------------------------- */ Vhv'Z\  
vector < int *> vp( 10 ); vGv<WEE  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ]4H)GWHKg  
/* --------------------------------------------- */ _|M8xI  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); \o[][R#D  
/* --------------------------------------------- */ IzTJ7E*i  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); nDraX_sm=  
  /* --------------------------------------------- */ jyIIE7.I"  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); BZW03e8|  
/* --------------------------------------------- */ phu,&DS!  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); aU(.LC  
oC|oh  
s*Qyd{"z  
%.=}v7&<z  
看了之后,我们可以思考一些问题: !lfE7|\p  
1._1, _2是什么? Vpg>K #w  
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。 ]F+|C  
2._1 = 1是在做什么? i,;JI>U  
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。 9 o,` peH  
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。 htbE Q NW  
tR>zBh_b  
i24k ]F  
三. 动工 W_M#Gi/ AL  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: X\;:aRDS  
l-%] f]>  
r gIWM"  
tNFw1&  
template < typename T > 8B*(P>  
class assignment _$AM=?P &  
  { o~XK*f=(  
T value; A*DN/lG  
public : ];w}?LFb  
assignment( const T & v) : value(v) {} 2om:S+3)2  
template < typename T2 > 4ekwmw(ox  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } j2,sI4  
} ; ZJ%NZAxy  
^ELZ35=qZ  
C,+  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 5vLXMdN  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ;'{7wr|9  
Zm0VaOT$I  
q~> +x?30  
Y!xPmL^]?  
  class holder 5?$MZaT  
  { _R ]s1  
public : a9e0lW:=c  
template < typename T > m,\+RUW'  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const B$rhsK%  
  { x"q]~u<rB  
  return assignment < T > (t); H-pf8  
} K^<?LXJF  
} ; eXKEx4rU  
;&=jSgr8  
;av!fK  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: Dc0=gq0  
ZXs,TaU  
  static holder _1; 3]vVuQK.  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 .;7V]B1o  
GU> j8.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); gamB]FPZ  
而不用手动写一个函数对象。 m?Y-1!E0  
~RVlc;W  
EY"of[p  
zp8x/,gwF  
四. 问题分析 P+f}r^4}  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 #,z-Pj?O!  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 &V*MNi,4Z  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 jz" >Kh.}  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 8zHx$g  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 v K{2  
Kuh3.1#o  
五. 问题1:一致性 H (;@7dh  
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?| $!wU [/k  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 zlEI_th:~  
-sA&1n"W&5  
struct holder X8m-5(uW  
  { \r:*`Z*y  
  // wb62($  
  template < typename T > C0f%~UMwd  
T &   operator ()( const T & r) const _fk}d[q0  
  { Pi"?l[T0  
  return (T & )r; 8lx}0U  
} w` +,  
} ; +H&/C1u  
[c=W p  
这样的话assignment也必须相应改动: Ydrh+  
2 %fcDEG/  
template < typename Left, typename Right > >/\TG8t,f  
class assignment Crc6wmp  
  { nZi&`HjQ  
Left l; aR3jeB,=x  
Right r; MuWZf2C  
public : r1 :TM|5L  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} wA$?e}  
template < typename T2 > ^J>m4`  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ng+sK  
} ; kkZ}&OXS;  
KH#z =_  
同时,holder的operator=也需要改动: 5nib<B%<V  
;!f~  
template < typename T > _5S0A0  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const KC}G_"f.$  
  { gnZ#86sO  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); * ;sz/.  
} 6rbR0dSgx  
+i}H $.  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 e~ OrZhJ=_  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 fLs>|Rh  
(5] [L<L  
return l(rhs) = r; IN3-ZNx  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 1p~ORQ  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 4J[zNB]  
4~1b  
template < typename Tp > KKk~vwW  
class constant_t 9~=zD9,|iA  
  { Z{vc6oj  
  const Tp t; u:J( 0re  
public : T"htWo{v>  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 5yt=~  
template < typename T > i Ehc<  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const [ p,]/ ^ N  
  { 'V%w{ZiiV  
  return t; #tg\ bb  
} k(Xs&f `  
} ; ^|oI^"I Q=  
afHRy:<+%  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 rr,A Vw  
下面就可以修改holder的operator=了 .s4vJKK0  
;/V])4=  
template < typename T > 6, j60`f)  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const  kVZs:  
  { 3c#^@Bj(-e  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); H.iCYD_=  
} -flcB|I`  
f {2UL ?y  
同时也要修改assignment的operator() +a,#BSt  
#QsJr_=  
template < typename T2 > Hc8^w6S1@  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 82 |^o  
现在代码看起来就很一致了。 &bJBsd@Os  
R%r25_8  
六. 问题2:链式操作 eb}XooX  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 q'7.lrKwa>  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 fcp_<2KH  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 Q1*_l  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 .s"Og;g  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct v$@1q9 5J  
Cm8h b  
template < typename T > LsI@_,XW<  
struct result_1 + R6X  
  { CB9:53zK9  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; =#4>c8MM  
} ; %x,HQNRDU  
/Bgqf,N |  
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: ?IQDk|<%  
v B~VJKD  
template < typename T > !oi {8X@  
struct   ref 9ec?L  
  { ?A\+s,9  
typedef T & reference; bbS,pid1  
} ; NApy(e 5%  
template < typename T > IHCxM|/k(M  
struct   ref < T &> 19[oXyFI  
  { , 0X J|#%  
typedef T & reference; +MHIZI  
} ; .nEMd/pX  
Ar~<l2,{r  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: d]K8*a%[-  
WU=EJY}#n  
template < typename T > ;Q&9 t  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const :''Swi<H  
  { -4Dz9 8du  
  return l(t) = r(t); s\~j,$Mm2  
} /C'_-U?  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 cV1E<CM  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 2s,cyCw&  
e/x 9@1s#  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 #F3'<(j  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: <i ]-.>&J  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 s^6,"C  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 !|V_DsP  
最后的布局是: ODKh/u_  
                Add +8 "8s  
              /   \ };}N1[D   
            Divide   5 R-W.$-rF  
            /   \ r/':^Ex  
          _1     3 ,hJx3g5#n  
似乎一切都解决了?不。 WoN JF6=?  
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。 JXww_e[  
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。 %@ >^JTkY8  
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: pUmT?N!  
IDF0nx]  
template < typename Right > E0HE@pqr  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const LZG(T$dI  
Right & rt) const +B8oW3v# )  
  { bUy!hS;s  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ;B2&#kot7  
} rFt +Y})  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ro?.w  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 S{ F\_'%  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 pHoxw|'Y  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 {C?$osrr  
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{s>B]i^_w  
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? =^Ws/k  
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: -;8a* F  
c3rj :QK6I  
template < class Action > opn6 C )  
class picker : public Action wNl6a9#  
  { "g"%7jK  
public : /_expSPHl  
picker( const Action & act) : Action(act) {} !.iFU+?V  
  // all the operator overloaded #68$'Rl"o1  
} ; 0S+$l  
}9B},  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 l| \ -d  
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: Ed;!A(64r  
zA|lbJz=GY  
template < typename Right > =d~pr:.F  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const W:WRG8(F  
  { 3 %r*~#nz  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 45Zh8k  
} :.BjJ2[S  
; %AgKgV  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Rq",;,0ZJ  
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。 MVQ6I/EA4  
UWqX}T[^  
template < typename T >   struct picker_maker zmuR n4Nv  
  { MYxuQ|w  
typedef picker < constant_t < T >   > result; XmVst*2=  
} ; `z/ p,. u  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > N5#j}tT  
  { R vU'8Y?>w  
typedef picker < T > result; DBu8}2R  
} ; xf8e"mD  
 -y_q  
下面总的结构就有了: 6r%i=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。 3*7klu  
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。 c":2<:D&  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 .W;cz8te  
至此链式操作完美实现。 `x#}co  
Xa"I  
C[ KMaB  
七. 问题3 _~>WAm<  
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。 }a UQ#x  
y'oH>l+n  
template < typename T1, typename T2 > XdlA)0S)  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +#UawYLJ  
  { [z_z tK1  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); (bNoe(<qU  
} \Q|,0`  
 9,tk  
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: ,N_V(Cx5pt  
5[*8C Y  
template < typename T1, typename T2 > *[jq&  
struct result_2 nD 4C $  
  { |XQ\c.A  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; DV({! [EP  
} ; `4Z:qh+fJ  
:To{&T  
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? z}r  
这个差事就留给了holder自己。 z^/9YzA!6  
    <O-R  
Sy*p6DP  
template < int Order > j,i)ecZ>  
class holder; .UN?Ak*R  
template <> ^x( s !4d]  
class holder < 1 > I&^hG\D  
  {  l]   
public : X*Q<REDB  
template < typename T > u Vv %k5  
  struct result_1 EuVA"~PA  
  { *|6vCR  
  typedef T & result; cs:?Wq ^  
} ; u?z,Vs"  
template < typename T1, typename T2 > =yJV8%pa  
  struct result_2 va#].4_  
  { ?aB%h |VA  
  typedef T1 & result; }KftV nD?  
} ; &[PA?#I`  
template < typename T > E3CwA8)k  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ;kG"m7-/  
  { *xx)j:Sc2  
  return (T & )r; r0\C2g_X  
} {8;}y[R  
template < typename T1, typename T2 > B1Z;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const -" r4  
  { GbkDs-  
  return (T1 & )r1; pgv, Su  
} cxPOO#  
} ; mgq4g  
tC=K;zsXpz  
template <> d7Cs a c  
class holder < 2 > &g8Xjx&zj  
  { 3Zpq#  
public : TOvsW<cM  
template < typename T > nF,zWr[x  
  struct result_1 ),%@X  
  { mSEX?so=[  
  typedef T & result; PVQn$-aq1  
} ; EyV5FWb58  
template < typename T1, typename T2 > &-vHb   
  struct result_2 }4,[oD  
  { 9D?JzTsyg  
  typedef T2 & result; \z@ :OR,  
} ; Wrm3U/>e  
template < typename T > :hf%6N='kI  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const x97L>>|  
  { W:}t%agis  
  return (T & )r; ATV|M[B  
} &!+1GI9z  
template < typename T1, typename T2 > <)L[V  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 'RQEktm  
  { &EC8{.7  
  return (T2 & )r2; 4~vn%O6n  
} %Go/\g   
} ; ],zp~yVU&  
95/;II  
A=D G+z''  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 SK@lr  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: }n,LvA@[0  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 1 :{+{Yl7  
ZlQ&m  
return l(i, j) = r(i, j); 6>'>BamX  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) UnZc9 6  
W yP]]I.  
  return ( int & )i; zTn.#-7y  
  return ( int & )j; --vJR/-  
最后执行i = j; +5:9?&lH  
可见,参数被正确的选择了。 wjKc!iB  
')WS :\J  
2UBAk')O}  
A`I1G9s  
uy|]@|J  
八. 中期总结 (3j f_  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: BY$L[U;@T  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 I5Rd~-="G  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 6>b#nFVJ  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor sei%QE]!/  
[E9_ZdB T  
P;IM -]  
l5enlYH  
k/Q8:qA  
1_@vxi~aW_  
九. 简化 lvR>%I0`*  
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。 rF/<}ye/4M  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 &mba{O  
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: |Fx~M,Pzg  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 FaaxfcIfkw  
  +-*/&|^等 5E${  
2. 返回引用。 %^u e  
  =,各种复合赋值等 ^>y|{;`  
3. 返回固定类型。 \rH0=~F-P  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 0p*Oxsy  
4. 原样返回。 w)>/fG|;  
  operator, $WQm"WAKe  
5. 返回解引用的类型。 HoZsDs.XZ  
  operator*(单目) x*:"G'zT  
6. 返回地址。 Rf{YASPIw&  
  operator&(单目) q9Lq+4\  
7. 下表访问返回类型。 V#~.n ;d  
  operator[] &i *e&{L7  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 B\~(:(OPM]  
  operator<<和operator>> QC1\Sn/  
2FN#63  
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。  {C%f~j  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: TO/SiOd  
,Mn`kL<F  
template < typename Left > Ai`0Ud,M@  
struct value_return hdbm8C3  
  { Ed#Hilk'  
template < typename T > VF~kjH2>  
  struct result_1 N1l^%Yf J  
  { }~v0o# I  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; NU 3s^ 8\(  
} ; f!B\X*|  
[QwqP=-6  
template < typename T1, typename T2 > V$ " ]f6  
  struct result_2 i~{0>"9  
  { 85:mh\@-G  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; suN}6C I  
} ; uLt31G()  
} ; -]:1zU  
K6nNrd}p:  
h- %RSei5  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait X $SXDb~G  
[qxDCuxq  
下面我们来剥离functor中的operator() y# IUDnRJ  
首先operator里面的代码全是下面的形式: CmtDfE  
[tJp^?6*  
return l(t) op r(t) 6^z):d#u  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) xv_Z$&9e>l  
return op l(t) ]ia{N  
return op l(t1, t2) io7Zv*&T0  
return l(t) op T ?{F7  
return l(t1, t2) op YcM 0A~<  
return l(t)[r(t)] m3`J9f,c/  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 9#\oGzDN  
+ ;B K|([#  
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: F^cu!-L  
单目: return f(l(t), r(t)); 41i#w;ojI  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); OB+QVYk"  
双目: return f(l(t)); J/c5)IB|  
return f(l(t1, t2)); .R&jRtb/E  
下面就是f的实现,以operator/为例 n-CFB:L  
/,+&O#SX  
struct meta_divide |bk$VT4\  
  { TcH7!fUj  
template < typename T1, typename T2 > YS>VQl  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) &[[Hfs2:-]  
  { W'Y#(N[ktP  
  return t1 / t2; GOX2'N\h^  
} fczH^+mI  
} ; !PEP`wEKdp  
e @|uG%  
这个工作可以让宏来做: -D wO*f  
{fn1sGA  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ N. 0~4H %U  
template < typename T1, typename T2 > \ \WM"VT  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; +VO(6Jn  
以后可以直接用 %}Z1KiRiX  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 3/CKy##r%]  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 7"Q;Yi2(  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) b5l;bXp]  
<1kK@m -E  
I=7 YAm[W  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 35~1$uRA  
F?4&qbdD  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > i5czm?x  
class unary_op : public Rettype UQJ  
  { 3moDu  
    Left l; wU&vkb)k  
public : Gi,4PD-ro  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} DxG8`}+  
<p#+('N`  
template < typename T > 3:3>k8  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $6/CTQ  
      { k1HCPj  
      return FuncType::execute(l(t)); ,UW!?}@  
    } |G P1[Q{  
o3oTu  
    template < typename T1, typename T2 > 'H'R6<z5  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 32K  
      { 9@ :QBe3]  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); F7JF1HfCP  
    } Ji0FHa_  
} ; u9R@rQ9r  
KH9D},  
=L, 7~9  
同样还可以申明一个binary_op @}_Wl<kn  
Z':w X  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > %kV #UzL  
class binary_op : public Rettype 4X$|jGQ\  
  { _{?-=<V'_  
    Left l; m 8P`n  
Right r; ;~n^/D2.  
public : :E2 ww`  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 2@|,VN V6~  
h&:XO9dY  
template < typename T > ?GeMD /]  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {w<"jw&2  
      { F;Bq[V)R  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); S H6T\}X:  
    } ??,/85lM  
VB}^&{t)!  
    template < typename T1, typename T2 > `4a9<bG  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const v}Kj+9h  
      { dg@'5.ApPu  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Ypx"<CKP}  
    } rchKrw  
} ; (vwKC D&  
r|Q/:UV?w  
1krSX 2L  
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 e}TDo`q  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 GyQvodqD  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Qv1cf  
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。 ria.MCe\!  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! WO[O0!X  
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。。。 Nt7z ]F`  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 @ [%K D  
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) 6-f-/$B  
下面是修改过的unary_op ,7SqR Y,+  
:rEZR`  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > #E4|@}30`  
class unary_op sv+ 6#  
  { E>bpq ^;r  
Left l; c2fw;)j&X  
  oe[f2?-  
public : #F'8vf'r  
Wn Ng3'6  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} q)OCY}QA  
}[SYWJIc  
template < typename T > O<y65#68Z  
  struct result_1 SL?YU(a  
  { @81N{tg-  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; * 5(%'3  
} ; TPNKvv!s  
ma@!"Z8 S  
template < typename T1, typename T2 > JHg y&/  
  struct result_2 [rReBgV  
  { \/R $p  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 0t6DD  
} ; DJ|lel/'  
=!IoL7x  
template < typename T1, typename T2 > _a  zJ>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }N"YlGY\Yn  
  { L`"V_ "Q#0  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ` pfRY!  
} kQO-V4z!  
^CP>|JWD^  
template < typename T > $Ao'mT  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *Nur>11D  
  { ,n &Lp  
  return OpClass::execute(lt(t)); +nL#c{  
} j5rMY=|F  
VUZeC,FfO  
} ; W>&!~9H  
5jHr?C  
,iXQ"):!OB  
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 *s|'V+1  
好啦,现在才真正完美了。 OuyO_DSI  
现在在picker里面就可以这么添加了: i-R}O6  
L)"CE].  
template < typename Right > j8;Uny9  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const X}`39r.  
  { z[0tM&pv  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); _=HNcpDA;0  
} $ J!PSF8PL  
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。 X~Hm.qIR  
>~L0M  
 ?Zc(Zy6  
g1~wg$`S8S  
L+8O 4K{  
十. bind s \0,@A   
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。 C@u}tH )  
先来分析一下一段例子 Wjr^: d  
Av!xI  
|v_ttJ;+Y  
int foo( int x, int y) { return x - y;} q2*1Gn9!j  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 $J#Z`%B^y  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3  vPAL,  
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。 hP$5>G(3  
我们来写个简单的。 5 hW#BB  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: jOm7:+H  
对于函数对象类的版本: cJzkA^T9  
C]Q}HI#G  
template < typename Func > P2)/!+`a  
struct functor_trait 3ej[  
  { ^#U[v7y  
typedef typename Func::result_type result_type; se*k56,  
} ; v1=N?8Hz1  
对于无参数函数的版本: W=Mdh}u_I  
bZpx61h|  
template < typename Ret > 8L5O5F'  
struct functor_trait < Ret ( * )() > gObafIA  
  { K|=va>   
typedef Ret result_type; 3!`_Q%  
} ; `x;m@\R  
对于单参数函数的版本: rA}mp]  
k+~2 vmS  
template < typename Ret, typename V1 > LQV&;O4'  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > M"6J"s  
  { hx ^l  
typedef Ret result_type; 0bOT&Z^  
} ; ua,!kyS  
对于双参数函数的版本: #44}Snz  
[}dPn61  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 25<qo{  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > $GYy[8{:V  
  { z>)lp$  
typedef Ret result_type; `nY.&YT  
} ; >X*Y jv:r  
等等。。。 NdrR+t^#  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy yQf(/Uxk*x  
N_d{E/  
template < typename Func > 2Sk"S/4}Z  
struct func_return LMuDda  
  { ?} lqu7S  
template < typename T > L nyow}  
  struct result_1 Pk=0pHH8q  
  { h.kjJF  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; U5p3b;  
} ; p!DOc8a.\e  
<r m)c.  
template < typename T1, typename T2 > y{ 2\T  
  struct result_2 @r(3   
  { &"7+k5O  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; $LiBJ~vV<  
} ; .yD5>iBh  
} ; {7%(m|(  
G++<r7;x  
rPt   
最后一个单参数binder就很容易写出来了 PsOq-  
n%Oq"`w4  
template < typename Func, typename aPicker > Q{CRy-ha  
class binder_1 ppGWh  
  { @FF80U4'  
Func fn; p{+F{e  
aPicker pk; z m]R76  
public : {a15s6'd  
g |H  
template < typename T > $k`j";8uR  
  struct result_1 5 ed|]LP  
  { (LJ7xoJ^  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; `ZT/lB`  
} ; JP^\   
*Ea)b -  
template < typename T1, typename T2 > Gte\=0Wr  
  struct result_2 i)$ySlEh  
  { |>'q%xK  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; pCC^Hxa  
} ; /IF?|71,m  
^m AxV7k  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Q$sC%P(y  
q(A_k+NL  
template < typename T > }$g"|;<ha  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N-q6_  
  { `gyk e2n  
  return fn(pk(t)); .`(YCn?\  
} .1z=VLKF'  
template < typename T1, typename T2 > .zTkOk L  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Fk9]u^j  
  { f4&;l|R0a  
  return fn(pk(t1, t2)); yYSoJqj Q  
} 9e.$x%7j  
} ; ^%tn$4@@Z.  
%e)? Mem  
5\h6'  
一目了然不是么? J'tJY% `  
最后实现bind T#i~/  
<":83RCS  
.gt;:8fw{  
template < typename Func, typename aPicker > oTx>oM,  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) HLQ> |,9  
  { DiGHo~f  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); T3LVn<Lm\  
} 2EYWX! Bx  
Y*{5'q+2  
2个以上参数的bind可以同理实现。 c *<m.  
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。 btC6R>0   
+KWO`WR  
十一. phoenix 6/T/A+u  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: H!Dj.]T  
'Gamb+[  
for_each(v.begin(), v.end(), $s-B  
( IiJ$Ng  
do_ L,ax^]  
[ ]7oo`KcQ|  
  cout << _1 <<   " , " ?GqH/ (O  
] $yq76  
.while_( -- _1), .}T-R?  
cout << var( " \n " ) yE(<F2  
) f2&6NC;  
); 5.DmMG[T^=  
k8@bQ"#b  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: xxr'g =  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor \RRSrPLd-  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 pp(?rE$S  
那么我们就照着这个思路来实现吧: .J8 gW  
teC/Uf 5  
:Nwv &+  
template < typename Cond, typename Actor > ` N R,8F  
class do_while {47Uu%XT  
  { +$#XV@@~  
Cond cd; aof'shS8  
Actor act; mN.  
public : S)W?W}*R\  
template < typename T > xg8R>j  
  struct result_1 :RwURv+kT  
  { hwQ|'^(@O  
  typedef int result_type; 94|ZY}8|f  
} ; W]_a_5  
H K J^6|'  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} % 4t?X  
N U+PG`Vb  
template < typename T > y>#kT  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const X.FoX  
  { ~4O3~Y_+GN  
  do _HjB'XNr(  
    { SuNc&e#(  
  act(t); 33wVP}e5  
  } uXvE>VpJG  
  while (cd(t)); G N=8;Kq%  
  return   0 ; J!G92A~*]  
} B&<5VjZ\  
} ; MgN;[4|[h  
z`I%3U5(  
_[i.)8$7  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). G2 V$8lh  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 'o*\ N%  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 q/Ji}NGm  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 >j*0fb!:]  
下面就是产生这个functor的类: r dtzz#7  
#W l^!)#j?  
%_CL/H   
template < typename Actor > [dUAb  
class do_while_actor -o~n 06p  
  { J><hrZ  
Actor act; x]?V*Jz  
public : vu}U2 0@  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} !0UfX{.  
1zw,;m n  
template < typename Cond > tFX<"cAvK  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; =<)/lz] H  
} ; E>gLUMG$  
>Q^ mR  
%cDDu$9;  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 W$&*i1<a+  
最后,是那个do_ Evqy e;  
L; A#N9  
^,?>6O  
class do_while_invoker ?iEn~9WCS  
  { Io>U-Zd\>  
public : "}ur"bU1  
template < typename Actor > gB+CM? LKq  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ygX!'evY  
  { c* ~0R?  
  return do_while_actor < Actor > (act); *~cNUyd  
} Ux{QYjF E  
} do_; heB![N0:  
2']0c  z  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? qu]a+cYY  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 "*V'   
最后来说说怎么处理break和continue =CS$c?  
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。 *f{4 _ts  
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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