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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda rP IAu[],g  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 X*M2 O%g`L  
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, Q%W>m0 %  
]F3fO5Z  
%awr3h>$  
5[]Yxl  
  class filler O-ppR7edh  
  { T%aM~dp  
public : NH4T*R)Vz  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ;Irn{O  
} ; ;Kh?iq n^  
p@U[fv8u  
vs@u*4.Ut<  
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: <8^ws90Y  
q4g)/x%nc  
F{Oaxn  
W4(GI]`_+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 6Zx5^f(qd  
dEkAU H  
h:i FLSf  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 &t6:1T  
h-\Ov{~  
vlFq-W!  
X|C=Q   
二. 战前分析 >z7 3uKA(  
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。 R&Ss ET.  
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 <{i1/"k?X  
Js^(mRv=  
Zr(eH2}0D  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Kw(S<~9-@  
  /* --------------------------------------------- */ "q KVGd  
vector < int *> vp( 10 ); rDGrq9  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); JAy-N bb\  
/* --------------------------------------------- */ o .V JnrJ  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); n. vrq-  
/* --------------------------------------------- */ Rm`P.;%  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); TW}].A_-  
  /* --------------------------------------------- */ 39L_O RMH  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); o5:md :\  
/* --------------------------------------------- */ @|{8/s Oq  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); S0ltj8t  
:KqSMuKR  
<sSH^J4QqX  
7>h(M+ /  
看了之后,我们可以思考一些问题: Ii<k<Bt,  
1._1, _2是什么? ~V0 GRPnI  
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。 \jb62Jp  
2._1 = 1是在做什么? +No` 89Y  
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。 {^k7}`7,  
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。 o#>Mf464I  
l| y.6v  
DVf}='en8  
三. 动工 WJ,?5#  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: m'M5O@?  
VQ8Fs/Zt!  
xVRxKM5 {  
8#[2]1X^8  
template < typename T > v]rbm}uU9  
class assignment 6}~k4;'}A  
  { y9k'jEZ"oh  
T value; SVObJsB^  
public : % bKy  
assignment( const T & v) : value(v) {} gLg.mV1<  
template < typename T2 > <$ qT(3w<y  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } #fk1'c2  
} ;  ^Vf@J  
a^_W}gzzd  
wc-v]$DW  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Ai)>ot  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment H?,Dv>.#*  
:4)(Qa(  
*j=58d`n  
]wfY<Z  
  class holder 9_8\xLk  
  { 85$ WH  
public : ZXXJ!9-&+J  
template < typename T > ]Inu'p\  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ))<vCfuz2  
  {  S9^S W3  
  return assignment < T > (t); 3Pp+>{2_?  
} h50]%tp\  
} ; %V#MUi1  
<"}t\pT]  
iP@ FXJJ  
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: ,v`03?8l(  
?9>wG7cps7  
  static holder _1; ]68 FGH  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 .jiJgUa7  
] ^?w0A  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); C6Cr+TScH  
而不用手动写一个函数对象。 Ikw.L  
d[  _@l  
?uU_N$x  
`VvQems  
四. 问题分析 #f%fY%5q  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 mwsdl^c  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 apt$e$g  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 :X:s'I4J D  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 K;w2qc.+  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 T8%!l40v  
EhW"s%Q  
五. 问题1:一致性 An^)K  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| W*Ow%$%2  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 %I{>H%CjE  
6J@,bB jVz  
struct holder A&M(a  
  { Z1:<i*6>D  
  // $F[+H Wf  
  template < typename T > 4O.R=c2}7>  
T &   operator ()( const T & r) const PgA1:i&'  
  { IP@3R(DS%  
  return (T & )r; U$3DIJVI  
} 8@LUL)"  
} ; 9%53 _nx?  
s= 5 k7  
这样的话assignment也必须相应改动: dQ _4aO  
_l1"X^Aa  
template < typename Left, typename Right > g-B{K "z  
class assignment 2.=u '  
  { 2,^ > lY  
Left l; U_;="y  
Right r; -7'|&zP  
public : X Q CE`m  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} cB36w$n8  
template < typename T2 > "K$c9Z8  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } &[ ],rT  
} ; qL`yaU  
ZI1*Cb  
同时,holder的operator=也需要改动: }fv7WhQ  
!uO@4]:Y  
template < typename T > ~j(vGO3JB  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 87W!R<G  
  { u;!h   
  return assignment < holder, T > ( * this , t); +\;Ro18?  
} pzoh9}bue  
pLCS\AUTsv  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 D$>&K&  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 0rz1b6F5,  
H1L)9oa  
return l(rhs) = r; !]Qk?T~9-  
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。 BFhEDkk  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: `#wEa'v6  
Gqc6]{  
template < typename Tp > w!v^6[!  
class constant_t 5f?GSHA}  
  { fA]sPh4Uag  
  const Tp t; '/t9#I@G\  
public : aXG|IN5 *m  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} XjP &  
template < typename T > =:xX~,qmv  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const eThFRU3 F  
  { &BNlMF  
  return t; 8F[ ;ma>Z8  
} 6 C O5:\  
} ; ao=e{R)  
C.":2F;-e  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 0l& '`  
下面就可以修改holder的operator=了 " DLIx}  
EJMd[hMhe  
template < typename T > TC44*BHq  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const bvrXz-j  
  { kX`m( N$  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); nTGZ2C)c<'  
} Ha/Qz'^S;  
db8vm4  
同时也要修改assignment的operator() (n~fe-?}8  
D`!BjhlW  
template < typename T2 > maY.Z<lN  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } VpAwvMw  
现在代码看起来就很一致了。 r&B0 -7r  
 s!  
六. 问题2:链式操作 A+foc5B  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 wIR"!C>LE  
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。 cYe2 a "  
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。 ~av#r=x  
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。 zVf79UrK  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct %72(gR2Wa2  
\'[tfSB  
template < typename T > @#hvQ6u  
struct result_1 dlCiqY: }  
  { 9W]OtSG  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 8Dtpb7\o  
} ; koS?UYF`  
e1E_$oJP  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ot2zY dWAz  
>`a^E1)  
template < typename T > ILl~f\xG)  
struct   ref @RszPH1B  
  { 4e eh+T  
typedef T & reference; dQ-shfTr]  
} ; ~/)]`w  
template < typename T > 60$;Q,]o  
struct   ref < T &> H~vrCi~t"  
  { c/^jD5U7  
typedef T & reference; ezY^T  
} ; f(blqO.@l  
Qc?W;Q+  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: _izjvg  
\xl$z *zI  
template < typename T > EmrkaV-?k  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const EK[J!~  
  { L[ D+=  
  return l(t) = r(t); uKXD(lzX  
} ik/ X!YTu*  
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。 PX/{!_mM  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 PH:5  
SpU|Q1Q/h  
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 y9R%%i  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: F <6(Hw#>  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Y Z8[h`z  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 I;E?;i  
最后的布局是: o8<~zeI  
                Add [:gg3Qzx  
              /   \ l5VRdZ4Uf  
            Divide   5 W!O/t^H>  
            /   \ %dW ;P[0  
          _1     3 [ei~Xkzkj  
似乎一切都解决了?不。 f -F}~S  
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。 uo2k  
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。 =fnBE`Uc  
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: Op]*wwI*h  
>2pxl(i  
template < typename Right > RC1bTM  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const et)n`NlcK  
Right & rt) const Jh&DL8`  
  { W]7<PL*u  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ]*mUc`  
} ^JMG'@x  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 K/N{F\  
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。 EwV$2AK  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 i6n,N)%H  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 \a|~#N3?  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 1`L.$T,1!  
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? .$}z</#!  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: {'M/wT)FeC  
uyk;]EYjHZ  
template < class Action > N1c 0>{  
class picker : public Action Q[NoFZ V!  
  { 579D  
public : ([rn.b]  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 25vjn 1$sW  
  // all the operator overloaded [s]$&  
} ; 4Ps;Cor+  
;K8}Yq9p9  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 57;0,k5Gy  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 7~Inxk;  
<^5$))r  
template < typename Right > %regt{  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const -['& aey}a  
  { ;4b=/1M'  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); [efU)O&  
} %au>D  
08^f|K  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > e }C,)   
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。 Myg;2.  
|?^qs nB  
template < typename T >   struct picker_maker EU:N9oT  
  { j~ds)dW%`&  
typedef picker < constant_t < T >   > result; &53,8r  
} ; Z>y6[o  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > u e  
  { IZ>l  
typedef picker < T > result; s Y1@~v  
} ; wI 7gHp  
R8lja%+0$  
下面总的结构就有了:  Hk4k  
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。 \ Qx%7 6  
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。 {#?|&n<  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 n>eDN\5  
至此链式操作完美实现。 ;/4x.t#b  
kGnT4R*E  
Dl0{pGK~  
七. 问题3 (m Yi  
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。 g.62XZF@  
2o[ceEg  
template < typename T1, typename T2 > ( 6zu*H)  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const JBc*m  
  { Xe: ^<$z  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); l SKq  
} wS,fj gX  
St!0MdCH  
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: ?ZC!E0]  
b[:m[^  
template < typename T1, typename T2 > 9vDOSwU*  
struct result_2 / s Apj  
  { s 8K.A~5 w  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; WZ!zUUp}V  
} ; R64f0N K.  
Pz D30VA  
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? ct,;V/Dx  
这个差事就留给了holder自己。 M?('VOy)  
    ^@=4HtA  
/G]/zlUE  
template < int Order > N5K2Hv<"  
class holder; $g VbeQ  
template <> v/~&n  
class holder < 1 > @U?&1.\  
  { 9qGba=}Ey  
public : }z9v*C  
template < typename T > jHHCJOHB8  
  struct result_1 Vz-q7*o $S  
  { =\5f_g2M  
  typedef T & result; e87a9ZPm  
} ; Us# /#-hJ  
template < typename T1, typename T2 > Jwj=a1I 53  
  struct result_2 PMbq5  
  { !RwhVaSh  
  typedef T1 & result; 6,~ 1^g*  
} ; X+u1p?  
template < typename T > M5:*aCN6P  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ,|z zq@fk  
  { g$Vr9MH  
  return (T & )r;  Q3bU"f  
} ?< yYm;B  
template < typename T1, typename T2 > b9T6JS j  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const zzW$F)X  
  { '}bmDb*  
  return (T1 & )r1; e5 zi"~  
} )vVf- zU  
} ; )"6"g9A  
1cRF0MI  
template <> HNj;_S  
class holder < 2 > fZ;}_wR-H  
  { >dD$GD{  
public : -:J<JX)o  
template < typename T > /_Ku:?{  
  struct result_1 }Ujgd2(U  
  { T-/3 A%v  
  typedef T & result; FCKyKn  
} ; =20 +(<  
template < typename T1, typename T2 > gOah5*Lj  
  struct result_2 Vx> Q  
  { Ip)u6We>I  
  typedef T2 & result; oj)(.X<8N  
} ; N`N?1!fM<}  
template < typename T > }#g+~9UK  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const X-TGrdoX  
  { +o"CMI  
  return (T & )r; R(cg`8  
} .c__T {<)[  
template < typename T1, typename T2 > 5 ddfdIp  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Ld/6{w4ir  
  { imAOYEH7}  
  return (T2 & )r2; &}pF6eIar  
} 0G33hIOS  
} ; Cx.##n0  
^=1u2YdVw  
KT>Y^  
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> >。 ?d{O' &|:  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: #5'@at'1  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: hdSP#Y'-  
qfxEo76'  
return l(i, j) = r(i, j); L%QRWhB  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) &?Q^i">cZ  
z5Tsu1 c  
  return ( int & )i; t+]1D@hv  
  return ( int & )j; H=g%>W%3  
最后执行i = j; Q7<VuXy  
可见,参数被正确的选择了。 U|\ .)h=  
6KXW]a `  
c14d0x{  
1\Pjz Lj  
u^CL }t*  
八. 中期总结 %.l={B,i  
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: dG]B-(WTC  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 IA[:-2_  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 S $o1Q  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor B'`25u_e<  
Iw h0PfWJ  
:M f8q!Q'  
-o{ x ;:4  
) jvI Nb  
re}PpXRC  
九. 简化 r)K5<[\r  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 [?O4l`  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 V3r)u\ o'  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: MuP>#Vk  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 3]9Rmx  
  +-*/&|^等 ,9_O4O%  
2. 返回引用。 ]*lZFP~  
  =,各种复合赋值等 Fu5Y<*x  
3. 返回固定类型。 T]zD+/=  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Y Q.Xl_  
4. 原样返回。 lz36;Fp  
  operator, 8~s0%%{,M  
5. 返回解引用的类型。 cL;%2TMk  
  operator*(单目) HX}B#T  
6. 返回地址。 /93z3o7D>  
  operator&(单目) gH\>", [  
7. 下表访问返回类型。 748:* (O  
  operator[] HpfZgkC+  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 '` 2MxRP  
  operator<<和operator>> x a<KF  
O"\_%=X9  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 bGK*1FlH  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: k<+Sj h$  
X"r.*fb;N  
template < typename Left > YZSQOLN{  
struct value_return Ldv,(ZV,<  
  { o$+R  
template < typename T > -1v9  
  struct result_1 r Dlu&  
  { )z18:C3  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; @U1|?~M%s  
} ; S<cz2FlV  
7 @}`1>97  
template < typename T1, typename T2 > q9j~|GE|  
  struct result_2 Dykh|"  
  { f5b|,JJ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; K@g ~  
} ; SG|AJ9  
} ; ~ho,bwJM[T  
C/qKa[mg  
@fp@1n  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait k3@d = k  
/Wjc\n$'  
下面我们来剥离functor中的operator() <2&qIvHL  
首先operator里面的代码全是下面的形式: &B[*L+-E  
Dr V[1Z  
return l(t) op r(t) S#B%[3@  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) +_cigxpTc  
return op l(t) &|ne!wu  
return op l(t1, t2) KW[y+c u.#  
return l(t) op q0Q[]|L  
return l(t1, t2) op "RK"Pn+  
return l(t)[r(t)] Mog [,{w  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] C,W_0= !e  
U:n~S  
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: CLVT5pj='  
单目: return f(l(t), r(t)); hZL!%sL7  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); vo\'ycPv  
双目: return f(l(t));  R.HvqO  
return f(l(t1, t2)); qCfEv4  
下面就是f的实现,以operator/为例 ht]n*  
O TlqJ  
struct meta_divide oST)E5X;7  
  { eLORG(;h4  
template < typename T1, typename T2 > 7=}tJ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) r0lI&25w  
  { Tgtym"=xd  
  return t1 / t2; DzE^FY  
} "U4c'iW  
} ; 5YNAb/! !F  
1v.#ndk  
这个工作可以让宏来做: eZ]r"_?  
 ~,&8)1  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ % R25,  V  
template < typename T1, typename T2 > \ Ib{l$#  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; #t(/wa4  
以后可以直接用 3))R91I  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) qp6'n&^&  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 _rIo @v  
(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。。。) cyB+(jLHDs  
NcF>}f,}\  
H7&y79mB  
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 ^ [HUtq  
$poIWJMc  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > (UjaL@G  
class unary_op : public Rettype }(Fmr7%m  
  { <5pNFj}0;X  
    Left l; KO#kIM-  
public : lV^:2I/  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 5Wa)_@qI)`  
ri59LYy=  
template < typename T > u;rmqo1  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Nh^I{%.x  
      { [9Rh"H;h  
      return FuncType::execute(l(t)); hN=kU9@knC  
    } kjV>\e  
r^C(|Vx  
    template < typename T1, typename T2 > 4C_1wk('  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const e#h&Xa  
      { YQ?hAAJ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); O]hUOc `k  
    } urx?p^c  
} ; KP0(w(q  
^i_v\E[QU  
a1I-d=]  
同样还可以申明一个binary_op 2'M5+[8y8  
n5A|Zjk;  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > R-Lpgi<a"  
class binary_op : public Rettype dZ(Z]`L,B  
  { XZ@+aG_%q  
    Left l; @"fv[=Xb  
Right r; ?_AX;z  
public : e> 9X  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} }6%\/d1~ 6  
DIQ30(MS  
template < typename T > cW0\f5[/  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2Q@n a @s  
      { ,D`jlY-1l  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); m ne)c[Qn  
    } jmq^98jB  
}\8-&VoY#X  
    template < typename T1, typename T2 > ~gZ1*8 s`  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P(8Yz W  
      { WQVU 82b*  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); (_}q>3  
    } !+@70|gFF  
} ; [|*7"Q(  
W%^!<bFk}m  
tk'&-v'h  
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 !f AvxR  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 MhE".ZRd  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) v ))`U,Gm  
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。 dI7rx+L  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! N@<-R<s^  
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。。。 :/][ n9J^  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 }eZ \~2  
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) t d\gk  
下面是修改过的unary_op Zi}h\R a  
qrw*?6mSQ  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > /[>_Ry,  
class unary_op \oxf_4X  
  { Er@xrhH  
Left l; CfrO1iF  
  Xqm ?@JN  
public : 5W fZd  
tuwlsBV  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} v4rO 0y=C  
=<9Mv+Ry8  
template < typename T > s@%>  
  struct result_1 #Cs/.(<  
  { %K\B )HR  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; |p*cI @  
} ; jc:=Pe!E  
qu $FpOJ  
template < typename T1, typename T2 > n'pJl  
  struct result_2 @ kv~2m  
  { %UooZO  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; j<Pw0?~s6  
} ; NzhWGr_x'  
#!TlalV  
template < typename T1, typename T2 > #>~A-k)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Bmt8yR2  
  { UHfE.mTjM  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); "BpDlTYM  
} ^P [#YO  
&dw=jHt  
template < typename T > 69ycP(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const o^d|/;  
  { VpbJe@*D  
  return OpClass::execute(lt(t)); x=W s)&H_Y  
} %t9Kc9u3p  
N@'l: N'f4  
} ; Eoo[H2=^H  
jL 3 *m  
Ty!V)i  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 6b` Jq>v  
好啦,现在才真正完美了。 "<&o ;x<  
现在在picker里面就可以这么添加了: 0@u{(m  
4>Q] \\Lc  
template < typename Right > e+2lus,u6t  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const hD,^mru  
  { w+\RSqz/  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); }+[!h=Bx  
} xTcY&   
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 Vj)"?|V  
chuJj IY  
\ sz](X  
Fgh an.F  
eIP k$j{e  
十. bind <x$f D37  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 )J[Ady^5  
先来分析一下一段例子 cZWW[i  
F?y C=  
fl_a@QdB#  
int foo( int x, int y) { return x - y;} K TE*Du  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 geqx":gpx9  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 <`A!9+  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 %uP/v\l  
我们来写个简单的。 73nmDZO|  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 7d_"4;K)  
对于函数对象类的版本: :}v:=ck  
f,@~@f X  
template < typename Func > un,W{*s8*  
struct functor_trait , d4i0;2}+  
  { MAc/ T.[  
typedef typename Func::result_type result_type; \/y&l\ k)  
} ; xkaed  
对于无参数函数的版本: % <%r  
sQT,@+JEr  
template < typename Ret > 4)N~*+~\h  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ;/^O7KM-  
  { P\ 2Bx *e  
typedef Ret result_type; 6SSrkj}U  
} ; \5) ZI'q  
对于单参数函数的版本: i}5+\t[Q  
-dUXd<=ue  
template < typename Ret, typename V1 > {JcMJZ3  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > dSzq}w4xY  
  { /Dk`?  
typedef Ret result_type; vRO`hGH  
} ; bgmOX&`G  
对于双参数函数的版本: a'\fS7aE0l  
j 2Jew  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > /9C>{29x!  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Jz_`dLL^ w  
  { ZpU4"x>  
typedef Ret result_type; z#olKBs  
} ; E>}3MfL  
等等。。。 A Rjox`  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy NVo =5  
\OF"hPq  
template < typename Func > `q1K%id  
struct func_return mz .uK2l{  
  { 9KZLlEk5O  
template < typename T > , @6_sl  
  struct result_1 EF'U`\gX  
  { J>@T'#  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ,>YW7+kY  
} ; v[++"=< o8  
.paKV"LJ  
template < typename T1, typename T2 > Mm&#I[:  
  struct result_2 h83W;s  
  { HLlp+;CF><  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 2LO8SJ#  
} ; @%aU)YDwi  
} ; `(2Y%L(r  
+D3w2C  
bS1?I@  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 -:$#koW  
"!g}Q*   
template < typename Func, typename aPicker > [w1 4hHnq  
class binder_1 uZ1b_e0SGu  
  { e&R?9z-*  
Func fn; u~]O #v  
aPicker pk; // k`X  
public : j[ fE^&  
AG Ws>  
template < typename T > =._V$:a6o  
  struct result_1 M:PEY*4H  
  { c :d.mkF\  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; <n;9IU  
} ; TJO?BX_9  
99KW("C1F  
template < typename T1, typename T2 > D\4pLm"!v  
  struct result_2 Os rHA  
  { x\i+MVR-  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; |7$Q'3V  
} ; S/2lK*F  
+lhjz*0  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 4#Bzq3,|  
]4X08Cm^  
template < typename T > y0R9[ ;b07  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const F*Y]^9]  
  { 8 U<$u,WS  
  return fn(pk(t)); h N U.y  
} '44I}[cA/  
template < typename T1, typename T2 > !^x;4@Ejm  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const O' ~>AC5{  
  { U&'Xs z  
  return fn(pk(t1, t2)); = j!nt8]8  
} o]<@E uG  
} ; Jwtt&" c0.  
5L0w!q'W  
dsG:DS`q  
一目了然不是么? ;39~G T  
最后实现bind n_/;j$h  
-d]v6q'1  
3n)\D<f]#  
template < typename Func, typename aPicker > m:W+s4!E  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) #GfM!<q<  
  { Fp(-&,L0fc  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Qm)c!  
} mcb|N_#n/  
nhLw&V3y  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ,c&%/"i:w  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 n48%Uwa,  
l H{~?x  
十一. phoenix  *s%M!YM  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: AkEt=vI  
X?z CB  
for_each(v.begin(), v.end(), ehV}}1>O  
( i{7Vh0n3S-  
do_ bqwn_=.  
[ m+EtB6r  
  cout << _1 <<   " , "  , D}  
]  'EO"0,  
.while_( -- _1), V`_)H  
cout << var( " \n " ) l:14uWu|  
) \Z^Tk   
); (L,>P`CR6  
L rhQG  
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: ] ?k\ qS  
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 S.*.nv  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 %T DY &@i=  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 8S@"6TG`  
'^`%  
X8 x:/]/0  
template < typename Cond, typename Actor > vPET'Bf(YV  
class do_while wF)g@cw  
  { W744hq@P%  
Cond cd; 0F%V+Y\R  
Actor act; B i`m+ob  
public : Kj6@=  
template < typename T > xeKfc}:&z  
  struct result_1 7D=gAMPvJ  
  { [w}KjV/yi  
  typedef int result_type; {TC_ 4Y|8  
} ; r~;TId} #  
L r9z~T:ED  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} RsnFjfb'  
g acE?bW'  
template < typename T > N3|aNQ=X0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const dRXdV7-!  
  { otJHcGv  
  do pTE.,~-J^j  
    { FfibR\dhY  
  act(t); ]3~X!(O  
  } Dlx-mm_  
  while (cd(t)); =f=,YcRn+  
  return   0 ; 4/QQX;w  
} FSyeDC^@  
} ; ; d :i  
OIrr'uNH  
c3|/8  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). h 7*#;j  
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。 (d}z>?L  
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。 y*5$B.u`.  
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(`V& S  
下面就是产生这个functor的类: C:P.+AU"`  
$6yr:2Xvt  
ZsL-vlv  
template < typename Actor > RiCzH  
class do_while_actor ]tO9<  
  { (#VF>;;L  
Actor act; O<`\9  
public : Iw;J7[hJ&$  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} mx")cGGQ  
= RQ\i6Y  
template < typename Cond > F(+dX4$  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ^|h})OHV  
} ; UZ3oc[#D=]  
I,YP{H4  
m/>z}d05h  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 UY*[='l!)  
最后,是那个do_ uY*|bD`6&  
CsW*E,|xyP  
]QK@zb}x  
class do_while_invoker #e(P~'A0  
  { {;Ispx0m  
public : h]#bPb  
template < typename Actor > :Y>M/ /0  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Q]2v]PJ6"  
  { B;mt11M  
  return do_while_actor < Actor > (act); O)WduhlGQ  
} kpt 0spp  
} do_; X4}Lg2ts  
_b1w<T `  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Bi|XdS$G  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 $l!+SLK  
最后来说说怎么处理break和continue @Zd/>'  
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。 =a3qpPkx  
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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