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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda u'? +JUd1  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 =b66H]h?  
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, pYcs4f!?p  
#j7&2L  
Zf>:h   
r!b>!  
  class filler "PMJh3q  
  { cKYvNM  
public : 5H Cw%n9  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} {zZ)JWM<w  
} ; = V')}f~C  
'-myOM7  
6}Y==GP t  
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: [!U%''  
-f?  
n U=  
Lvt3S .l  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); nHF66,7t  
,|O6<u9  
T}J)n5U}\  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 0J?443A Y  
@V>]95RX  
|./:A5_h  
PM!JjMeQh  
二. 战前分析 U _pPI$ =  
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。 OfrzmL<K  
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 v,opyTwG|  
$<nD-4p  
O!>#q4&]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ku/vV+&O  
  /* --------------------------------------------- */ mm_)=Ipj>  
vector < int *> vp( 10 ); XRV~yBIS  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ,fiV xnQ  
/* --------------------------------------------- */ oM1C/=8   
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); F&`%L#s|  
/* --------------------------------------------- */ LV ]10v6  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); BZv:E?1z  
  /* --------------------------------------------- */ t[;-gi,,  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 5OPvy,e6  
/* --------------------------------------------- */ G5|nt#>  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); v~x`a0  
F,as>X#  
cGs& Kn;h  
PE;<0Cz\  
看了之后,我们可以思考一些问题: _x|R`1`  
1._1, _2是什么? fP 3eR>e  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 .|CoueH  
2._1 = 1是在做什么? f#Ud=& >j  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 9b6U] z,  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 +9]t]Vrw  
i{9.bpp/  
`_.:O,^n^  
三. 动工 'h;qI&  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: w^cQL%  
Mk9J~'C_  
^7Z? }tgU  
)Pubur %,  
template < typename T > TPx`qyW  
class assignment R'1j  
  { IRR b^Q6  
T value; @-0mE_$[  
public : OI0@lSAo<  
assignment( const T & v) : value(v) {} 'b"7Lzp2  
template < typename T2 > H`k YDp  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } v6wg,,T  
} ; >B``+ Z^2  
`*0VN(gf'  
UdcV<#  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 P}=n^*8(I  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment <}.!G>X  
45BpZ~-  
+_ 8BJ  
3xRn  
  class holder a; a1>1  
  { }s"].Xm^2  
public : R4b!?}d  
template < typename T > 2zbn8tO  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 7k%!D"6_R  
  { ?.-+U~  
  return assignment < T > (t); KbciRRf!k  
} ~Hd *Xl  
} ; g/FT6+&T.  
a".iVf6y  
zRgGSxn  
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: ZmkH55Cn  
:_F 8O  
  static holder _1; t@ri`?0w  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 XR<g~&h  
,dosF Q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); xY.?OHgG/  
而不用手动写一个函数对象。 =b"{*Heuw  
J0f!+]~G3  
A!^r9?<  
JbitRV@a  
四. 问题分析 xFIzq  
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。 'ahZ*@kr  
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。 `H9 +]TWj<  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ;*+H&  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 !M)] 1Y  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 `WMU'ezF  
Z;tWV%F5  
五. 问题1:一致性 \R-'<kN.*  
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?| JSylQ201  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 \|B\7a'4  
U|QP] 6v  
struct holder ~PAI0+*"q  
  { a-nn[ j  
  // M(C$SB>  
  template < typename T > vxi_Y\r=T  
T &   operator ()( const T & r) const eA``fpr  
  { ePR9r}  
  return (T & )r; " o 3Hd  
} * RX^ z6  
} ; ']sj W'~  
y,OG9iD:h  
这样的话assignment也必须相应改动: e%)MIAS0  
6#qt%t%?D  
template < typename Left, typename Right > &Cm]*$?  
class assignment " &`>+Yw  
  { m;1/+qs0  
Left l; )_>'D4l ?  
Right r; 7 +KI9u}-  
public : ZP@NV|B  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} De{ZQg)  
template < typename T2 > C7AD1rl  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } {61Y;  
} ;  8 }AWU  
:AQ9-&i/a-  
同时,holder的operator=也需要改动: 3 _!MVT  
,_<|e\>~  
template < typename T > n{{"+;oR  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const r XBC M  
  { JrX. f  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); .kkhW8:  
} }7xcHVO8-  
l&kZ6lZ  
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。 &v;o }Q}E{  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 W1LR ,:$  
5G`fVsb  
return l(rhs) = r; AOwmPHEL  
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。 IAN={";p  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: K3WaBcm  
Ejf5M\o  
template < typename Tp > LylCr{s7  
class constant_t Xx2t0AIB  
  { z;/8R7L&  
  const Tp t; D6fd(=t1Z  
public : (u='&ka  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} /?b{*<TK  
template < typename T > o=Mm=;H  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const D dCcsYm,  
  { *XYp~b  
  return t; Z( "-7_  
} .LnknjC  
} ; |QR9#Iv  
a({N}ZDo  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Ro `Xs.X  
下面就可以修改holder的operator=了 =1VZcLNt  
,&fZo9J9  
template < typename T > 3` D['  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const N_Zd.VnY  
  { vg"*%K$a  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); IGly x'\_  
} yOAC<<Tzus  
jT F "  
同时也要修改assignment的operator() nZ#u#V  
3Z` wU  
template < typename T2 > voTP,R[}85  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } [f[Wz{Q#Y  
现在代码看起来就很一致了。 M"qS#*{  
4%_xT o  
六. 问题2:链式操作 OQKc_z'"  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ,q7FK z{  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 8$Zwk7 w8A  
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。 &RI;!qn6(  
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。 R9"}-A  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ]$s b<o .a  
rKT.~ZP\  
template < typename T > J6>tGKa+e  
struct result_1 _%\%  
  { 6-g>(g   
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; A;&YPHB  
} ; /EegP@[  
_Y}cK| 3  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: )~ &gBX  
ab.B?bx  
template < typename T > o61rTj  
struct   ref fgC@(dvfk  
  { CPeu="[  
typedef T & reference; &@BAVc z  
} ; Ai^0{kF6  
template < typename T > JL{fW>5y|  
struct   ref < T &> <r>Sj /w<D  
  { WiQVZ {  
typedef T & reference; o1*P|.`  
} ; ~t$ng l$  
{{>,c}O /  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: /eXiWasQ  
n6M#Xc'JA  
template < typename T >  s_+.xIZ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 3c(mZ   
  { Br42Qo2"T>  
  return l(t) = r(t); VN\VTSZh?\  
} V\e1NS  
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。 ^,5%fl  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 #`K{vj  
PX2b(fR8_O  
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 iWFtb)3B  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: h+Yd \k  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 `_i|\}tl  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 5ug|crX  
最后的布局是: j(K)CHH  
                Add FU J<gqL  
              /   \ .jC5 y&  
            Divide   5 kt\,$.v8  
            /   \ EA9.?F  
          _1     3 jENC1T(  
似乎一切都解决了?不。 T}29(xz-(h  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 ?E}gm>  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 )UTjP/\gN  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: Ht/#d6cQ  
_Ex<VF u  
template < typename Right > #a2Z.a<V  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const r ?<kWR?w  
Right & rt) const Gr)G-zE  
  { \&ZEIAe  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); j8PeO&n>  
} !>=lah$&  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 #n15_cd  
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。 SD:`l<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。 ^q0`eS  
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。 4sRg+mMI  
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。 F7nwV Dc*  
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? }A;YM1^$  
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: jt: *Y  
^6F, lS_t  
template < class Action > R#8cOmZ  
class picker : public Action )PYh./_2  
  { %|^,Q -i,  
public : 9ZatlI,  
picker( const Action & act) : Action(act) {} #h U4gX,  
  // all the operator overloaded \.p; 4V&  
} ; LHu  
+Wy`X5v  
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。 1[#sHj$Na`  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: [wiB1{/Ls.  
UL#:!J/34  
template < typename Right > 2Oyw#1tdn  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ["Tro;K#  
  { 1@|%{c&+9  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); m']$)Iqw  
} ZU `~@.`i  
BYHyqpP9  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > GM1.pVb  
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。 t%5bDdo  
[e@m -/B  
template < typename T >   struct picker_maker OI78wG  
  { in,0(I&I  
typedef picker < constant_t < T >   > result; )'e1@CR  
} ; wq!9wk9  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > $sg-P|Wo  
  { G(Hr*T%  
typedef picker < T > result; v.vkQQ0[9  
} ; + ZiYl[_|  
m .(\u?J  
下面总的结构就有了: m_Z(osoE#W  
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。 h&v].l  
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。 X eY[;}9  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 { D|ST2:E  
至此链式操作完美实现。 ; lrO?sm  
CR2.kuM0~  
eT5IL(mH  
七. 问题3 H\E%.QIx  
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。 v<)&JlR  
C.LAr~P  
template < typename T1, typename T2 > U 0~BcFpD  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {D(l#;,iX2  
  { *B{]  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 0T#z"l<L  
} "Ms{c=XPK  
?u".*!%  
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: h6<i,1gQ1  
'@w'(}3!3R  
template < typename T1, typename T2 > $UK m[:7  
struct result_2 Y}s6__  
  { ,L~aa?Nb-  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; re#]zc<  
} ; =A{'57yP  
*)I^+zN  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? ;#IrHR*Bk  
这个差事就留给了holder自己。 s6 (md<r  
    O'#;Ge/,  
j%Z5[{!/,X  
template < int Order > C2=PGq  
class holder; +%Kk zdS'  
template <> #Z `Tk)u/  
class holder < 1 > 5WxNH}{  
  { (a-Lx2T  
public : qp#Euq6  
template < typename T > hu"-dT;4]  
  struct result_1 0`p"7!r  
  { &(Hw:W 9  
  typedef T & result; G?\eO&QG{"  
} ; Ex*{iJ;\  
template < typename T1, typename T2 > mvt-+K?U  
  struct result_2 _LfbEv<,T  
  { 3$:F/H  
  typedef T1 & result; q+<,FdG  
} ; $?gKIv>g  
template < typename T > r2i]9>w  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ][V`ym-e  
  { 0c!^=(  
  return (T & )r; g+QIhur  
} `_ M+=*}  
template < typename T1, typename T2 > mJ5%+.V  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Iw( wT_  
  { T \- x3i  
  return (T1 & )r1; \dE{[^.5  
} OK`^DIr5l  
} ; v UO[V$rx  
5[)#3vY  
template <> c'Ibgfx%m  
class holder < 2 > H]wP \m)  
  { `nEqw/I  
public : `/N={  
template < typename T > AS~!YR  
  struct result_1 %{:pBt:Z  
  { h <$%y(lP  
  typedef T & result; N `fFYO  
} ; 0L#i c61U  
template < typename T1, typename T2 > i1KjQ1\a+  
  struct result_2 S# baOO  
  { i`];xNR'  
  typedef T2 & result; U#iW1jPE2  
} ; ed_+bCNy  
template < typename T > l7VTuVGUJ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const q{b-2k  
  { Lr6C@pI  
  return (T & )r; c{?SFwgd  
} ,C 0y3pL  
template < typename T1, typename T2 > 6w m-uu  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const D/4]r@M2c  
  { I!1+#0SG  
  return (T2 & )r2; iT O Y  
} 5P\A++2 2Y  
} ; kv+^U^WoU  
Lw(tO0b2H  
JgKhrDx  
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> >。 Df*<3G  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: k W 8>VnW  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 2P@6Qe ?  
>JY\h1+ H  
return l(i, j) = r(i, j); \b!E"I_^  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) gn~^Ajo  
%VR{<{3f  
  return ( int & )i; VQG$$McJ  
  return ( int & )j; @H+L1H%9n  
最后执行i = j; 9(z) ^ G  
可见,参数被正确的选择了。 [E6ceX0  
e00 }YWf%  
hDZyFRg  
v.>K )%`#  
l;R8"L:,p\  
八. 中期总结 U,6sR  
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: ,`YBTU  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 \QF0(*!!  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 D Y4!RjJ47  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Gx}`_[-  
r#& JfAo  
&V+KM"Ow  
X%(NI(+x,  
Ej6ho0_  
@)[8m8paV  
九. 简化 R)*l)bpZ#  
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。 p$jAq~C  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ONy\/lu|  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: :?FHqfN?_  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 GQd[7j[sh  
  +-*/&|^等 Dr=$}Y  
2. 返回引用。 ~!g2+^G7+P  
  =,各种复合赋值等 Jmg9|g!f  
3. 返回固定类型。 BYhiP/^  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) x^pt^KR;  
4. 原样返回。 #G`K<%{?f  
  operator, 5VQ-D`kE+  
5. 返回解引用的类型。 H8dS]N~[Y  
  operator*(单目) :i0;jWc b  
6. 返回地址。 3^fwDt}  
  operator&(单目) L+ XAbL)  
7. 下表访问返回类型。 AL,7rYZG$  
  operator[] IEP|j;~*  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 7gB?rJHV,  
  operator<<和operator>> ^ACrWk~UY  
J-uQF|   
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。 |s(Ih_Zn  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: -vY5h%7kf  
t?PqfVSq  
template < typename Left > ScD E)r  
struct value_return =>evkaj  
  { mXS]SE  
template < typename T > XK@&$~iA3  
  struct result_1 YX)Rs Vf  
  { r@vt.t0#  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; XOI"BLd  
} ; )rAJ>;  
Wq5}LO)  
template < typename T1, typename T2 > v'Ehr**]+  
  struct result_2 nTwJR  
  { 8Lx1XbwK  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; "$o>_+U  
} ; lA1  
} ; p[].4_B;  
}mIN)o  
&IzNoB  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait w3sU&  |N  
aBG^Xhx  
下面我们来剥离functor中的operator() *x]*%  
首先operator里面的代码全是下面的形式: GbZ~e I`,2  
(U# Oj"  
return l(t) op r(t) 5p:BHw;%;  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) xf,A<j (o  
return op l(t) (jj`}Qe3U  
return op l(t1, t2) + WMXd.iN,  
return l(t) op yFb"2  
return l(t1, t2) op gCiM\Qx  
return l(t)[r(t)] |o9`h9i  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] u7RlxA:  
">3t+A  
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: 1i~q~ O,  
单目: return f(l(t), r(t)); Z}>F V~4  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); _(8#  
双目: return f(l(t)); Yk?q\1  
return f(l(t1, t2)); B&B:P  
下面就是f的实现,以operator/为例 DQP!e6Of  
W SxoGly  
struct meta_divide srAWet  
  { ~TS!5Wiv  
template < typename T1, typename T2 > 8]b;l; W5  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) \9` ~9#P  
  { ?a% F3B  
  return t1 / t2; cHT\sJo`l  
} %g@\SR.  
} ; DC1.f(cdR  
I%Yq86  
这个工作可以让宏来做: |?Edk7`  
"a~r'+'<  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Xa#.GrH6  
template < typename T1, typename T2 > \ AH/o-$C&  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; UQ;2g\([  
以后可以直接用 ty"L&$bf  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Z4As'al  
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 %cUC~, g_(  
(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。。。) jn ztCNaX  
4:a ~Wlp[  
n;kWAYgg  
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 ,tg]Gt  
$MwBt  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > fmQif]J;;  
class unary_op : public Rettype FGyrDRDwC  
  { p_&B+ <z  
    Left l; f+s)A(?3  
public : #V]8FW  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} |gu@b~8  
_b-g^#L%  
template < typename T > Qb>("j~Z  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const r2'K'?T3  
      {  1hi, &h  
      return FuncType::execute(l(t)); d-e/0F!  
    } B; NK\5>  
[f  lK  
    template < typename T1, typename T2 > ?6&G:Uz/  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const KGo^>us  
      { 8,[ *BgeX  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); .JB1#&B +  
    } F*Hovxez  
} ; Vjt7X"_/  
tx9 %.)M:n  
tKLeq(  
同样还可以申明一个binary_op MnF|'t  
2}/r>]9^-  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > - ry  
class binary_op : public Rettype @d|Sv1d%  
  { uE(5q!/  
    Left l; dJnKa]X  
Right r; ~aQR_S  
public : 7_qsVhh]$E  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} oPaoQbR(A  
vf<Dqy<M.  
template < typename T > HDzeotD  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @}!?}QU  
      { {v=[~H>bt  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); dnwzf=+>e  
    } I{U|'a  
4xalm  
    template < typename T1, typename T2 > W=293mME  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~'0n ]Fw  
      { }b}jw.2Wu  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); \_R<Q?D+  
    } R[v<mo[s  
} ; L&:A59)1k  
Vraz}JV  
Ps\4k#aOv  
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 R_GA`U\ {  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 -X%t wy=  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) C Q iHk  
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。 hslT49m>  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! u^E0u^  
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。。。 ELMz~vp  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 E)jd>"  
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) Bd=K40Z:  
下面是修改过的unary_op P(8 uL|^  
G,Eh8 HboK  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > F^!O\8PFd  
class unary_op l?J[K  
  { g +gcH  
Left l; xele;)Y  
  aCQ[Uc<B:  
public : b3%a4Gg&  
Lwf[*n d  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} '" &*7)+g*  
"oZ_1qi<  
template < typename T > =X[?d/[  
  struct result_1 !XI9evJw  
  { s!D2s2b9e  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; fQ!W)>mi  
} ; u0oTqD?  
T>#~.4A0  
template < typename T1, typename T2 > BOM0QskLf  
  struct result_2 w?nSQBz$  
  { gjnEN1T22  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; $[MAm)c:]{  
} ; OT|0_d?bD  
7iM@BeIf  
template < typename T1, typename T2 > BLqK5~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <^KW7M}w*c  
  { @RuMo"js  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 4o@:+T:1  
} 811QpYA  
1?8M31  
template < typename T > saQ ~v@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const p}gA8 o  
  { 3&M0@/  
  return OpClass::execute(lt(t)); oPbziB8  
} \k=%G_W  
0 .T5% _ /  
} ; 9X33{  
Tl-%;X<X  
?g@X+!RB  
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 x 00'wY|  
好啦,现在才真正完美了。 wnXU=  
现在在picker里面就可以这么添加了: !m'Rp~t  
XA.1Y)  
template < typename Right > DXO'MZon3  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const \fI05GZ  
  { *L*{FnsV  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); HP<a'|r  
} |{ZdAr.;  
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。 bi@'m?XwJ  
-T+'3</T  
c`lL&*]  
/FPO'} 6i  
Wk/Q~ o  
十. bind -Ks)1w>l  
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。 7o!t/WEEq  
先来分析一下一段例子 {]m/15/$C  
3tUn?; 9B  
<)sL8G9Y  
int foo( int x, int y) { return x - y;} > MRuoJ  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 r_tt~|s,>  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 4sH?85=j  
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。 MMD=4;X  
我们来写个简单的。 [Ran/D\.  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: U-,s/VQ?  
对于函数对象类的版本: Z}>;@c  
5^ ubXA  
template < typename Func > 3tkCmB  
struct functor_trait &l_}yf"v  
  { .~rg#*]^  
typedef typename Func::result_type result_type; :1gpbfW  
} ; #a tL2(wJ  
对于无参数函数的版本: )_o^d>$da  
4N7|LxNNl_  
template < typename Ret > akCCpnX_d  
struct functor_trait < Ret ( * )() > swJQwY   
  { Y;g\ @j  
typedef Ret result_type; =kK%,Mr  
} ; '`W6U]7>  
对于单参数函数的版本: dShGIH?  
D,=#SBJ:Z  
template < typename Ret, typename V1 > UFj!7gX]  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > D eT$4c*:[  
  { ,TB$D]u8  
typedef Ret result_type; M&9urOa`  
} ; Au(oKs<  
对于双参数函数的版本: wPcEvGBN=  
7xG~4N<)]  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ;7H^;+P  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > +/M%%:>mY  
  { @*=5a (#  
typedef Ret result_type; d(b~s2\i  
} ; U+E9l?4R  
等等。。。 n3-VqYUP  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 1O,8=,K2a  
S>j.i  
template < typename Func > R)isWw4  
struct func_return 6P,uy;PJ  
  { N:+d=G`x  
template < typename T > `YMd0*  
  struct result_1 SdnO#J}{  
  { BD^1V( I/  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 2vsV :LS.  
} ; /?z3*x  
`(I$_RSE")  
template < typename T1, typename T2 > *uy<Om  
  struct result_2 C 'Y2kb  
  { <Kl$ek8  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; zE/\2F$  
} ; 8`]yp7ueS  
} ; 7~k=t!gTY  
t&EY$'c  
iY&I?o!Ch  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 E8p,l>6(f  
Mk+G(4p  
template < typename Func, typename aPicker > L$kB(Brw  
class binder_1 SZR`uS  
  { ###>0(n  
Func fn; 9ZY,T]ym?  
aPicker pk; M#m;jJqON  
public : E'SDT*EI  
"J+4  
template < typename T > %so{'rQl  
  struct result_1 Qj(ppep\U"  
  { d/~g3n>|  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; u3tT=5.D  
} ; U)aftH *Pk  
.|s,':hA  
template < typename T1, typename T2 > j4]3}t0q  
  struct result_2 ~gNFcJuy  
  { {0-rnSjC  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; x)eoz2E1  
} ; MPw?HpM  
_jg tZ  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} $7i[7S4  
3Z&!zSK^  
template < typename T > ijzwct#.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const M:iH7K  
  { e6jA4X+a  
  return fn(pk(t)); |(PS bu  
} y=EVpd  
template < typename T1, typename T2 > RU~ku{8?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const KNj~7aTp  
  { /4+(eI7  
  return fn(pk(t1, t2)); 0 ]L   
} ^M;#x$Y?  
} ; v'S5F@ln  
BNI)y@E^X  
`r~3Pf).4  
一目了然不是么? TOS'|xQ  
最后实现bind dh&> E  
[+ xsX*+  
HiH<'m"\.  
template < typename Func, typename aPicker > PB8g4-?p6  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) U/|JAg #  
  { D>HbJCG4^  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); $ &KkZ  
} |d*a~T0  
;^E_BJm  
2个以上参数的bind可以同理实现。 pIYXYQ=Z  
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。 .uxM&|0H  
aJA(UN45  
十一. phoenix VfP\)Rl  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: &/"a E  
> TBXT+  
for_each(v.begin(), v.end(), zR]!g|;f  
( vZ.<OD4  
do_ < *;GJ{  
[ jvL!pEC!  
  cout << _1 <<   " , " 9n;6zVV%`  
] 5$cjCjY  
.while_( -- _1), (K84J*;  
cout << var( " \n " ) `.3@Ki~$#  
) /7:+.#Ag`  
); fmc\Li  
5s`r&2 w  
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: )7o? }"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 h,]VWG  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。  [)~1Lu  
那么我们就照着这个思路来实现吧: v}d)uPl} ;  
G'PZ=+!XO/  
}*xjO/Ey  
template < typename Cond, typename Actor > "d0=uHd5\  
class do_while ?# _{h  
  { nhjT2Sl  
Cond cd; C])s'XTs  
Actor act; IOdxMzF`m  
public : C1UU v=|  
template < typename T > ugE!EEy[^  
  struct result_1 1 ptyiy  
  { [0]A-#J  
  typedef int result_type; ZILJXX4  
} ; "*F`,I3  
y1Z>{SDiq  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} [w|Klq5  
_6ck@  
template < typename T > ,$> l[G;Bm  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const LCtVM70  
  { _N^w5EBC]  
  do bE'{zU}o  
    { 0gaHYqkA>}  
  act(t); yGAFQ|+  
  } ^7YNM<_%@  
  while (cd(t)); )Se$N6u-  
  return   0 ; fi`\e W  
} (tg9"C  
} ; [YHtBM:y  
(=Kv1 HaD  
\U>&W  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). iRlZWgj4^  
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。 ~"SQwE|  
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。 09jE7g @X}  
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。 LR>s2zu-  
下面就是产生这个functor的类: !U m9ceK  
vIOGDI>  
K.Y`/<  
template < typename Actor > ,1N|lyV   
class do_while_actor /o'lGvw  
  { y#iz$lX R  
Actor act; t(uvc{K *  
public : }^&f {   
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} PgT8 1u  
?u@jedQ  
template < typename Cond > =f{v:n6  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; rz k;Q@1  
} ; sg2%BkTI  
6WG g_x?3  
}P.Z}n;Uj  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ;<m`mb4x[  
最后,是那个do_ .7g h2K  
vB_3lAJt@  
~nfOV*  
class do_while_invoker Ue >]uZ|  
  { rpm\!O  
public : "IT7.!=@9  
template < typename Actor > %gAT\R_f  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Y'i yfnk  
  { Xi[]8o  
  return do_while_actor < Actor > (act); N\g=9o|Q  
} Q/ .LDye8  
} do_; j_N<aX  
j7kX"nz  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? kF~(B]W(  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 V@k+RniEO  
最后来说说怎么处理break和continue .G!xcQ`?  
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。 6Uk+a=Ar  
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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