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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda QeK@ ++EVc  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 L|7F%oR  
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, Yy$GfjJtL]  
Vd-\_VP20  
dQ5_=( 9  
H>x(c|ZBp  
  class filler .KA){_jBp  
  { #sn2Vmi  
public : Jzg>Y?jN R  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} SA| AS<  
} ; RGw=!0V  
f xWW "B*A  
0'giAA  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: %V>Ss9;/8  
NDJIaX:]  
iBq|]  
PhHBmM GL  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); = h _>OA  
{R2gz]v4  
u*I=.  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 TV~ <1vj  
MT8BP)C  
x:h0/f  
D5wy7`c  
二. 战前分析 kj o,?$r %  
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。 A/XY' 3  
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 9!u=q5+E  
jm_b3!J  
wF +9Iu  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); tFY;q##z  
  /* --------------------------------------------- */ >IL[eiiPG  
vector < int *> vp( 10 ); K8sgeX|  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Z'P>sV  
/* --------------------------------------------- */ {&2a H> V/  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Q-3o k7  
/* --------------------------------------------- */ h}X^  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ? 1OZEzA!  
  /* --------------------------------------------- */ {9tKq--@E9  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 2;Ij~~  
/* --------------------------------------------- */ 2VrO8q(  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); J33enQd  
3;wAm/Z:Q  
}r}$8M+1  
Hh_Yd)  
看了之后,我们可以思考一些问题: d-=RS]j;j  
1._1, _2是什么? 8n.sg({g  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 MeXzWLH  
2._1 = 1是在做什么? He#5d!cf:M  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ax]Pa*C}  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 WOW:$.VO^  
r#ISIgJXG  
p;[">["  
三. 动工 xWwQm'I2}  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Hm>M}MF3  
Z /#&c  
v99gI%TA'  
P}] xz Vy  
template < typename T > HN/ %(y  
class assignment d|^cKLu  
  { O F$0]V  
T value; mE`O G8  
public : ?#OGH`ZvkI  
assignment( const T & v) : value(v) {} pvCf4pf~  
template < typename T2 > T6gugDQ~.  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } }:5_vH0  
} ; zYCrfr  
:[;]6;  
1o&] =(  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 IFrq\H0  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment %\5 wHT+)  
3#{{+5G  
83 O+`f  
gnW]5#c@  
  class holder c-|~ABtEpX  
  { 8VbHZ9Q  
public : AS 5\X.%L*  
template < typename T > _|VWf8?\  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const *Y4h26  
  { I9sx*'  
  return assignment < T > (t); |T!^&t  
} 9ANC,+0p  
} ; aq'd C=y  
LaI(  
/%El0X  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: gk"0r\Eq  
L*;XjacI]  
  static holder _1; 4 1w*<{Lk  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ZG=B'4W  
'S_kD! BO  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); wz!a;]agg  
而不用手动写一个函数对象。 ^tWt"GgC  
-8sm^A>C  
K+3dwQo  
>C6wm^bl  
四. 问题分析 >(v%"04|e  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 `t0?PpUo  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 !$ $|zB%  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 hD~P)@^  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 -JL  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 m7zx,bz>  
ooJ ^8L  
五. 问题1:一致性 oSmv  (O  
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?| tc go 'V  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 $U,`M"  
8vzjPWu  
struct holder Dj=OUo[[d  
  { 2h<{~;  
  // .rfufx9Sw  
  template < typename T > {fkW0VB;  
T &   operator ()( const T & r) const K\Oz ~,z  
  { (C< ~:Y?%  
  return (T & )r; aE[>^~Lv}  
} 1-_op !N  
} ; 5gZEcJ  
68m (%%E@  
这样的话assignment也必须相应改动: ('!{kVLT-  
:}r^sD  
template < typename Left, typename Right > q#fj?`k  
class assignment HOWm""IkB  
  { S@AHI!"h=V  
Left l; [ \I&/?On  
Right r; ,vfi]_PK  
public : E0K'|*  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} <E2+P,Lgw  
template < typename T2 > "AN2K  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } g.AMCM?z  
} ; QPe+K61U  
]B;GU  
同时,holder的operator=也需要改动: r 5!ie!5gE  
(TufvHC  
template < typename T > \Y)pm9!  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const oY!nM%z/  
  { 44H#8kV  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 13oR-Stj|  
} nC^|83  
V^ O dTM  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 owClnp9K  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 _dCsYI%  
n@pm5f  
return l(rhs) = r; zYf `o0U  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 y`"b%P)+T  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: m'Jk!eo  
+xqPyR  
template < typename Tp > hFORs.L&G  
class constant_t #UR4I2t*  
  { wRgh`Hc\}  
  const Tp t; t`b>iX%(1t  
public : &3x \wH/_  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} cY+vnQm  
template < typename T > V K/;ohTTP  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const sb 3l4(8g  
  { fo63H'7  
  return t; y'(bp=Nq  
} tw. 2h'D  
} ; >QwZt  
pfj%AP:  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 d*%-r2K  
下面就可以修改holder的operator=了 yZf+*j/a7  
(<ybst6+I  
template < typename T > ?b',kN,(  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const az7<@vSXi  
  { /0(2PVf y  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); GO@pwq<  
} l~.}#$P]  
1jdv<\U   
同时也要修改assignment的operator() ,E]u[7A  
Wsb=SM7;  
template < typename T2 > 5oz[Njq4  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 1tvgM !.  
现在代码看起来就很一致了。 c5_?jKpl  
>G`=8Ku  
六. 问题2:链式操作 (k?,+jnR  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 4l! ^"=rh  
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。 3c5=>'^F  
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。 xyO]Evg  
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。 ygm4Aj>  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct h.Cr;w,2R  
0{ov LzW  
template < typename T > {7^7)^@  
struct result_1 yteJHaq  
  { rvT7 5dV0  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; MpbH!2J  
} ; .pNPC|XU  
`Q2 `":  
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: 6l|pTyb1  
Wc4K?3 ZM  
template < typename T > $M\[^g(q  
struct   ref 6x\+j  
  { }{*((@GY}  
typedef T & reference; Wx}+Vq<q  
} ; &wj;:f  
template < typename T > ]JQk,<l5E  
struct   ref < T &> Zf<M14iM  
  { wAE ,mw  
typedef T & reference; y6KI.LWR9  
} ; tN|sHgs  
Y$3H$F.+  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 9F~U% >GX  
EZkg0FhkZ  
template < typename T > q|J3]F !n  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const x;NCW  
  { KK-9[S-  
  return l(t) = r(t); Dx/!^L02  
} pyK|zvr-r  
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。 ua(y! Im  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 &_ er_V~  
*JXiOs  
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 8ID fYJ  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 0*^)n&O  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 SJ1 1LF3)  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 )L#C1DP#  
最后的布局是: >V:g'[b  
                Add (80#{4kl  
              /   \ gx&BzODPd0  
            Divide   5 620y[iiK$  
            /   \ />fy@nPl|  
          _1     3 )%8oE3O#  
似乎一切都解决了?不。 VXvr`U\  
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。 ;i`X&[y;  
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。 !pI)i*V|  
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: :<d\//5<9  
=LJc8@<:f  
template < typename Right > rkA0v-N6v  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ShanwaCDqv  
Right & rt) const nf!RB-orF  
  { Y >-|`2Z  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); po_||NIY  
}  =%AFn9q  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 0 1[LPN  
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。 _xign 3  
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。 &)L2a)  
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。 s)%RmsdL  
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。 07-S%L7Z  
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? HBYqqEO  
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: "HFS5Bj'  
+M%i3A  
template < class Action > ~uRG~,{rH  
class picker : public Action a#W:SgE?Y  
  { *zX*k 7LnV  
public : D"fE )@Q@Y  
picker( const Action & act) : Action(act) {} WlP#L`  
  // all the operator overloaded MP,l*wVd  
} ; \s Fdp!M}2  
W5*%n]s~  
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。 ?}%Gr,tj2  
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: haW8zb0z  
K g&{ ?&  
template < typename Right > "Iu[)O%  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const W;*rSK|(Sc  
  { "/hM&  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); x Yr-,$/  
} {e[S?1t=l  
l(9$s4R  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > cH6ie?KvAo  
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。 f&t]O$  
,-A8;DW]^J  
template < typename T >   struct picker_maker phSF. WC  
  { -i|qk`Y  
typedef picker < constant_t < T >   > result; >%+ "-bY  
} ; ]aq!@rDX  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > wJh|$Vn  
  { sd\>|N?'  
typedef picker < T > result; W<TW6_*e  
} ; +4ax~fuU  
V ?3>hQtB  
下面总的结构就有了: a_I!2w<I  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 a8aEZ724  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 qVC_K/w 7  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 boo,KhW'Y  
至此链式操作完美实现。 eA&hiAP/  
a&)0_i:r  
tA$,4B?  
七. 问题3 I.tJ4  
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。 BQ[1,\>  
` =dD6r  
template < typename T1, typename T2 > PaV[{ CD  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &oiX/UaY  
  { gs 8w/  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); rq9{m(  
} nL@ "FZ`(  
hC<X\yxe  
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: 'P}"ZHW  
+V1EqC*  
template < typename T1, typename T2 > 8YraW|H  
struct result_2 m_~ p G  
  { qAm$yfYs`  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; k(o[T),_%0  
} ; )gV+BHK  
\(.&E`r  
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? />q=qkdq0  
这个差事就留给了holder自己。 :w(J=0Lt  
    mp0p#8txi  
+] B  
template < int Order > *wP8)yv7  
class holder; +FQ:Q+  
template <> #})Oz| c  
class holder < 1 > TW).j6@f  
  { g}IdU;X$NT  
public : 8+ eZU<\B(  
template < typename T > i9k7rEW^  
  struct result_1 y#HD1SZ  
  { !^!<Xz;  
  typedef T & result; 0m)["g4  
} ; KM 4w{  
template < typename T1, typename T2 > F }pS'Y  
  struct result_2 ADA%$NhJ!  
  { O+`^]D7  
  typedef T1 & result; #`:s:bwM:  
} ; )V JAs|  
template < typename T > ?+GbPG~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const +-'qI_xo  
  { E xKH%I  
  return (T & )r; nFW^^v<  
} vX)6N#D!  
template < typename T1, typename T2 > t*<vc]D  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const xC`Hm?kM  
  { jM1_+Lm1  
  return (T1 & )r1; EVNTn`J_  
} B+);y  
} ; p\:_E+lsU  
"*laY<E  
template <> y 4,2Xs9,  
class holder < 2 > =b32E^z,  
  { V|}9d:&O  
public : -QIcBzw;q  
template < typename T > Q6,rY(b6  
  struct result_1 a%tm[Re  
  { `NXyzT`:K  
  typedef T & result; dpZ7eJ   
} ; sxgR;gf6  
template < typename T1, typename T2 > _4o2AS:j  
  struct result_2 7oF`Os+U  
  { XZcsx  
  typedef T2 & result; tA#X@HIE  
} ; , 9|%  
template < typename T > #lltXqvD?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Qat%<;P2  
  { >1pD'UZIy7  
  return (T & )r; l4U& CA y  
} \*LMc69  
template < typename T1, typename T2 > @EfCNOy  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const &-<"HW  
  { au"HIyi?k  
  return (T2 & )r2; KblOP{I  
} tyP-J4J  
} ; H!F'I)1  
"x\3`Qk  
|r}%AN6+  
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> >。 lU Uq|Qr  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: hNDhee`%6  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: P|h<|Gcp  
zmr=iK  
return l(i, j) = r(i, j); `6~*kCj5  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) #Yw^n?~~  
d/Py,  
  return ( int & )i; ,EZ&n[%Ko  
  return ( int & )j; %T'?7^\>  
最后执行i = j; 4Xz6JJ1U[H  
可见,参数被正确的选择了。 WU<#_by g  
yp@mxI@1  
+V2a|uvEc  
&=HM}h  
R%#c~NOO  
八. 中期总结 n!eg"pL  
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: ,9?'Q;20  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 #> CN,eiZ  
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\5U%~78  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor > 7;JZuVo  
w-B\AK?}  
Lj~lfO  
.&sguAyG  
S<Q1 &],  
<(f4#B P  
九. 简化 4 T^M@+&|  
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。 v~jN,f*  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ~%<PEl|  
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: N->;q^  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 5&}icS  
  +-*/&|^等 FblGFm"P  
2. 返回引用。 :[ITjkhde0  
  =,各种复合赋值等 "*7I~.7U(*  
3. 返回固定类型。 @J r  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 7PQedZ<\  
4. 原样返回。 @=;6:akz`  
  operator, 2Cr+Z(f  
5. 返回解引用的类型。 W!X#:UM)  
  operator*(单目) c U{LyZp  
6. 返回地址。 nn=JM7e\9  
  operator&(单目) 1Rczf(,aT  
7. 下表访问返回类型。 =x7ODBYW^  
  operator[] Ev^Xs6 }"  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 9txZ6/  
  operator<<和operator>> 9&d BL0  
%1=W#jz  
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。 0(i`~g5  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: &1Y+ q]  
ko5\*!|:lj  
template < typename Left > PH7L#H^  
struct value_return Etl7V  
  { >^Y 9p~  
template < typename T > Fj]S8wI  
  struct result_1 plf<O5'  
  { 5=?&q 'i  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 0)P18n"$  
} ; ^M80 F7  
=?f}h{8x>  
template < typename T1, typename T2 > P\M+Z A ;  
  struct result_2 cYp}$  
  { .H>Rqikj  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; r[,KE.^6~#  
} ; "~[Rwh?  
} ; z)0VP QMT  
q@\_q!  
E$1^}RGT)  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait gRFC n6Q  
iM9563v  
下面我们来剥离functor中的operator() o}%fs *  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ?k3b\E3  
=3T?U_u@  
return l(t) op r(t) :J~j*_hZ  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) t/$xzsoJZr  
return op l(t) lvN{R{7 >  
return op l(t1, t2) "/ "qg  
return l(t) op nY8UJy}<oL  
return l(t1, t2) op C=]3NB>Jc  
return l(t)[r(t)] eeDhTw9  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] XMdc n,  
[x)e6p)  
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: m3WV<Cbz  
单目: return f(l(t), r(t)); G !~BA*  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); U\ L"\N7  
双目: return f(l(t)); 4sAshrUf  
return f(l(t1, t2)); IN"vi|1  
下面就是f的实现,以operator/为例 b1#=q0Zl  
bPOx~ CMh  
struct meta_divide f@{C3E dd  
  { ep?0@5D}]  
template < typename T1, typename T2 >  n=&c5!  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) kmoJ`W} N  
  { Z~uKT n  
  return t1 / t2; w=`z!x![/  
} /Ow?nWSt  
} ; n1t(ns|  
J4vKfxEg  
这个工作可以让宏来做: g@2.A;N0  
QdTe!f|  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 1FJ[_ l  
template < typename T1, typename T2 > \ HFr3(gNj@  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; A|J\X=5  
以后可以直接用 hkJZqUA  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 8x" d/D  
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 @r?`:&m0  
(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。。。) TJpv"V  
4I*Mc%dD  
!`_f\  
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 :#}`uR,D/  
/6zpVkV  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 50&F#v%YB  
class unary_op : public Rettype b0X[x{k"  
  { 0f^.zt{T  
    Left l; @>5<m'}2  
public : >#?: x*[  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ? 6d4T  
2-0cB$W+  
template < typename T > gN(hv.nQ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Hz8`)cv`  
      { rbPs~C-[  
      return FuncType::execute(l(t)); wF8\  
    } Jt6J'MOq  
Y}uQ`f  
    template < typename T1, typename T2 > gi'agB^  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^4pKsO3ul  
      { |"qB2.[  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); io7U[#  
    } j7#GqVS'  
} ; hxVM]e[  
Lc<xgN+cJ  
I&8SP$S>J  
同样还可以申明一个binary_op =zeLs0s;  
z L'IN)7MU  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > &hN&nH"PC  
class binary_op : public Rettype > x ghq  
  { qYZ7Zt;  
    Left l; 7&V^BW  
Right r; Ln2C#Uf  
public : QX.6~*m1  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} |$w={N^4  
Z,!Xxv;4  
template < typename T > |4. o$*0Y  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8UT%:DlxQ  
      { b+].Uc  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); nX\]i~  
    } #r.` V!=  
I"32[?0 (;  
    template < typename T1, typename T2 > *C@[5#CA2z  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (GEi<\16[  
      { 7Sz'vyiz  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); h2"|tTm,a  
    } Cxk$"_  
} ; L\Fu']l  
6!%d-Z7)  
ccn`f]5w  
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 (Ef2 w[ '  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 4ZJT[zi  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) YNC0Z'c9  
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。 FK@ f'  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! sb|3|J6=  
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。。。 cxD}t'T  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 1%hM8:)i_  
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) _Hd1sx  
下面是修改过的unary_op ECS<l*i57&  
|c oEBFG  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > &AQ;ze  
class unary_op \'??  
  { 1(?CNW[  
Left l; /;<e.  
  hr<7l C  
public : fs rg2:kQ  
y4/>Ol]  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} W"-EC`nP  
sm2p$3v  
template < typename T > r,3Ww2X-  
  struct result_1 @cu}3>  
  { r%y;8$/-  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; E+m]aYu"  
} ; %Rd~|$@>x  
CRc!|?  
template < typename T1, typename T2 > v?YdLR  
  struct result_2 piYws<Q  
  { PTzp;.  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Y8J ;+h9  
} ; Sv7>IVC?@  
;.nP%jD  
template < typename T1, typename T2 > POqRHuFq  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const z"6ZDC6  
  { CJMaltPp&  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); QJM-`(  
} ]RH=s7L  
>/TB_ykb  
template < typename T > "pSH!0Ap\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9N~8s6Ob  
  { JCw{ ?^F"  
  return OpClass::execute(lt(t)); ?%\mQmjas  
} , @%C8Z  
&YT_#M  
} ; IF&g.R  
qDby!^ryc  
; g Z%U  
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 6 QN1+MwB  
好啦,现在才真正完美了。 94T}iY.  
现在在picker里面就可以这么添加了: ,U6*kvHS6  
`pP9z;/Xq  
template < typename Right > cT/3yf  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const K#GXpj  
  { !( kX~S  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 9 '2=  
} E4Y "X  
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。 ~?FK ; (  
o;ik Z*+*  
y._'K+nl  
|'ZN!2u  
h6g=$8E  
十. bind f"Ost;7zg  
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。 E9^(0\Z I  
先来分析一下一段例子 0(wf{5  
?ouV  
t Y{; U#9  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Q 2*/`L}m\  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 pPoH5CzcK  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 |}Q( F+cL  
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。 LFCTr/,  
我们来写个简单的。 T}UT 7W|  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: &kb\,mQ  
对于函数对象类的版本: v#zPH5xo  
"cwR^DoD&  
template < typename Func > rxQ<4  
struct functor_trait !~kEtC  
  { _Aa[?2 O  
typedef typename Func::result_type result_type; A 6:Q<  
} ; Lj4&_b9  
对于无参数函数的版本: Z+0?yQ=%  
\ [cH/{nt  
template < typename Ret > 4KE)g  
struct functor_trait < Ret ( * )() > J=):+F=  
  { VQ2Fnb4  
typedef Ret result_type; N?$7 Z v[G  
} ; h77IWo6%  
对于单参数函数的版本: 8\DME  
P 4QkY#v  
template < typename Ret, typename V1 > NS Np  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Oo kxg *!5  
  { bjlkX[{}I  
typedef Ret result_type; 7gm:ZS   
} ; _e*c  
对于双参数函数的版本: +5-]iKh  
sYW[O"oNi  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > gGmxx,i  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > bK<}0Ja[  
  { YwXXXh  
typedef Ret result_type; {|XQO'Wg  
} ; -1CEr_(P^  
等等。。。 ".E5t@ }?m  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy n26>>N  
VJg,~lQN#t  
template < typename Func > Y9tV%  
struct func_return 2h<U  
  { Pcdf$a"`  
template < typename T > xg} ug[  
  struct result_1 6JH 56  
  { /W`$yM3  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 69/?7r  
} ; EE]=f=3  
`NSy"6{Z  
template < typename T1, typename T2 > 87<9V.s 2  
  struct result_2 7]s%r ya  
  { 1ef'7a7e8  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; &6/%k kv  
} ; /EU ; ?O  
} ; g4wZvra6%)  
30_ckMG"g  
O:^'x*}  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 4LsHs   
9U^$.Lb  
template < typename Func, typename aPicker > q}wj}t#  
class binder_1 )o jDRJ&  
  { !5UfWk\G  
Func fn; 9P.(^SD][z  
aPicker pk; K%gP5>y*9>  
public : 7Ms90oE/c  
6>,# 6{?jl  
template < typename T > /K|:9Q$K6  
  struct result_1 EgNH8i  
  { TJOvyz`t  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; M&y5AB0  
} ; =j~Q/-`EC0  
<MdGe1n  
template < typename T1, typename T2 > ia4k:\  
  struct result_2 b/<mRQ{  
  { %>y;zqZIU  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; NfwYDY  
} ; '7tBvVO_  
m<:IFx#  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} PLdn#S}.  
l>&sIX  
template < typename T > =_PvrB2'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const V=}1[^  
  { |0 !I5|<k  
  return fn(pk(t)); m^I,}1H4  
} f=`33m5  
template < typename T1, typename T2 > 6>DLp}d  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jN/ j\x'  
  { 6y  Wc1  
  return fn(pk(t1, t2)); 3t(c_:[%  
} +a$|Sc  
} ; C1QV[bJK  
9.&mz}q  
5~r2sCDPk  
一目了然不是么? &5Y_>{,  
最后实现bind kuKa8c  
]ii+S"U3  
R1%y]]*-P  
template < typename Func, typename aPicker > Acu@[ I^  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 1`-r#-MGG  
  { C6QbBo  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ^Mytp>7  
} yA;W/I4  
8;n_TMb  
2个以上参数的bind可以同理实现。 T bf:eVIG  
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。 sN/+   
Z8&' f,  
十一. phoenix -t3i^&fj8  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 213\ehhG<  
l\Xd.H" j,  
for_each(v.begin(), v.end(), 3f&|h^\nD  
( GAl+Zg##  
do_ 1;wb(DN*c  
[ U5+vN[ K  
  cout << _1 <<   " , " ;pZ[|  
] $f-hUOuyo  
.while_( -- _1), '^}+Fv<O  
cout << var( " \n " ) R$6qoqv{yG  
) |~e?,[-2`r  
); pFO^/P'  
|t6~%6^8  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 8cdsToF(e.  
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 U Cb02h  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 n1J]p#nCa.  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 5H !y46z  
4v.d-^  
IXq(jhm8bL  
template < typename Cond, typename Actor > (bm;*2  
class do_while Y &f\VNlT  
  { (tCib 4  
Cond cd; >*qQ+_  
Actor act; xRxy|x[  
public : x';u CKWV  
template < typename T > 5PiOH"!19  
  struct result_1 C`K^L=8`{  
  { o8S"&O ?  
  typedef int result_type; ' [p)N,  
} ; ZYMw}]#((E  
Ge \["`;i  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} /q1s;I  
.SS<MDcqIt  
template < typename T >  .i/m  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A lwtmDa  
  { ' Q7Y-V  
  do yoS? s  
    { u, kU$  
  act(t); tP(h9|[N  
  } l-O$m  
  while (cd(t)); pJ^NA2  
  return   0 ; #kcSQ'  
} WUoOGbA `  
} ; HlB]38  
IVjU`ij  
X.#oEmA ,P  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). sC7/9</  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 r4{<Z3*N  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 Q*ju sm  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 p*qPcuAA  
下面就是产生这个functor的类: ]z ==   
w1^QD^KnH  
GjT#%GBF  
template < typename Actor > fZN><3MO>  
class do_while_actor wEEn?  
  { p2O~>97t1  
Actor act; %s=Dj2+  
public : m7jA ,~O  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} e XV@.  
gS9>N/b|  
template < typename Cond > uO(w1Q"^  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; a)s;dp}T%  
} ; Le#spvV3J|  
LR&_2e^[  
{ERMGd6Jp  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 0Y+FRB ]u  
最后,是那个do_ PlxIf  L  
Af-UScD%G  
uh3) 0.nR  
class do_while_invoker )e%}b -I'r  
  { @F5f"8!.\  
public : cDkV;$  
template < typename Actor > -"TR\/  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const zr_yO`{  
  { URTzX 2'[  
  return do_while_actor < Actor > (act); [ !%R#+o=F  
} 1TN}GsAj  
} do_; 2& LQg=O  
p~jlx~1-]  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? D]03eu  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 @w9{5D4  
最后来说说怎么处理break和continue >)nS2b OE  
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。 c4mh EE-  
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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