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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda hF7V !*5  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 X"hOHx5P  
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, i O%Zd[  
G *mO&:q  
qa 6=W  
^i{,z*vi  
  class filler ilDJwZg#  
  { < -Hs<T|tW  
public : :b<-[8d&  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} < 72s7*Rv  
} ; Yl)eh(\&J  
ERp:EZ'  
0(Y%,q  
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: A+0T"2  
Ud>`@2  
!sg%6H?}  
$xRo<,OV+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); zQL!(2  
UfK4eZx*`  
X+`ddX  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 4r_!>['`"  
uIYcmF\?  
gq H`GI  
(oLpnjJ(,  
二. 战前分析 9"WRIHt'c  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 Fy 4Tvg  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 *oEv,I_  
`j"4:  
?gd'M_-J,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); z6p#fsD  
  /* --------------------------------------------- */ ,3VG.u;U   
vector < int *> vp( 10 ); H<V+d^qX\w  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); D-Bv(/Pz]$  
/* --------------------------------------------- */ 51&|t#8h  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); vn|TiZ  
/* --------------------------------------------- */ dzgs%qtK  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); PzIy">plm  
  /* --------------------------------------------- */ pGY [f@_x-  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' );  Y[f,ia  
/* --------------------------------------------- */ 2yl6~(JC+  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); \# 7@a74  
>lA7*nn  
?D1x;i9<  
jv*Dg (  
看了之后,我们可以思考一些问题: pZu?V"R  
1._1, _2是什么? CHPL>'NJzc  
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。 IM[54_I  
2._1 = 1是在做什么? AU0$A403  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ow-+>Y[qZ  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ZvUp#8x(3  
P-[fHCg~  
V)2"l"Kt  
三. 动工 zTkFX67)  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: `ifb<T  
:_MP'0QP  
?O!]8k`1$  
$TR=3[j  
template < typename T > :L]-'\y  
class assignment / pO{2[  
  { K1;z Mh  
T value; |$M@09,F"  
public : !-KCFMvT  
assignment( const T & v) : value(v) {} HvAE,0N  
template < typename T2 > 2y^U k,g  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } H9sZR>(^  
} ; $ b4*/vMr  
P\.WXe#j  
.H Fc9^.*  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 $X`bm*  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Mg#`t$ u  
e%pu.q\gK  
%'$f ?y  
Z/xV\Ggx  
  class holder MO[c0n%  
  { SrSG{/{  
public : y= 2=DU  
template < typename T > 5 RW@_%C  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const  NI^{$QMj  
  { b([:,T7  
  return assignment < T > (t); ] F*|U`  
} |drf"lX<{  
} ; R'Sa?6xS4  
<sa #|Y$  
yU*u  
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: % =y;L:S\p  
F@g17aa  
  static holder _1; [C~fBf5  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 hl`u"?rg  
Xc{ZN1 4n  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Og +)J9#  
而不用手动写一个函数对象。 >Q&CgGpW$  
b~1iPaIh  
%WZ$]M?q  
_0w1 kqW  
四. 问题分析 `q^(SM  
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。 %yeu"  
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。 { AFf:[G  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 'CgV0&@  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 V>6QPA^  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 B<Ol+)@,}  
qbH %Hx  
五. 问题1:一致性 U4]30B{;H  
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?| X) 8e4~(?  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 |ribWCv0  
gglf\)E;}E  
struct holder B4@fY  
  { XWJ SLN(O  
  // 2bkJ /u`i  
  template < typename T > VDG|>#[!  
T &   operator ()( const T & r) const &0s*P G  
  { lbd(j{h>4  
  return (T & )r; X2LV&oi  
} >$Fp}?xX  
} ; UnP|]]o:I  
00"CC  
这样的话assignment也必须相应改动: /\d(c/,4  
rjXnDh]MC  
template < typename Left, typename Right > *u}'}jC1X  
class assignment '|_/lz$h  
  { MBlBMUJk  
Left l; 2R\+}  
Right r; 7"#f!.E  
public : d)\2U{  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} |88CBiu}  
template < typename T2 > uj)yk*  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } d bCNhbN(  
} ; Oc#>QZ3  
W8y$ Ve8m  
同时,holder的operator=也需要改动: GtC7^ Z&E  
=)(0.E  
template < typename T > C\OECVT  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const pp<E))&R  
  { o OQ'*7_  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ;>8kPG  
} vmLpm xS  
fa4=h;>a+  
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。 5} G:D  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ,%kmXh  
0t+])>  
return l(rhs) = r; 7|Xe&o<n  
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。 g>_OuQ|c  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: b;*c:{W)  
_H8*ReFG  
template < typename Tp > PYu$1o9+N  
class constant_t 1\y@E  
  { w763 zi{  
  const Tp t; Od-Ax+Hp  
public : W tVf wC_  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} /9Z!p  
template < typename T > M1EOnq4-  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const #~S>K3(  
  { *!w25t  
  return t; 68p R:  
} F{\=PCZ>7  
} ; @y5=J`@=  
0yaMe@&,  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 NJm-%K  
下面就可以修改holder的operator=了 2QL?]Vo  
\sITwPA[z  
template < typename T > ' Rc#^U*n  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Z%OW5]q  
  { e}e6r3faz  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); {yS;NU`2  
} WFem#hq   
7E\g &R.  
同时也要修改assignment的operator() 8ljuc5,J  
uFo/s&6K  
template < typename T2 > lm*g Gy1i  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 2T?TM! \Q  
现在代码看起来就很一致了。 0<Q*7aY  
z&F5mp@  
六. 问题2:链式操作 +?Ez} BP  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 7h`^N5H.q  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 '60//"9>k/  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 `;cz;"  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 :3O5ET'1  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct eF5;[v  
^BiP LQ  
template < typename T > GyK(Vb"h6  
struct result_1 q/x/N5HU  
  { #A )Ab%r8"  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 7]Rk+q2:  
} ; -=mwy  
VE$t%QT  
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: j8a[ (  
g YUTt  
template < typename T > (v^Z BM_  
struct   ref "mA1H]r3  
  { Zi*%*nX  
typedef T & reference; Oyan9~  
} ; |IN[uQ  
template < typename T > d@ (vg  
struct   ref < T &> AG>\aV"b  
  { o0mJy'  
typedef T & reference; |'$ l7  
} ; ?oKL &I@  
ve fU'  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: n"Z |e tZ4  
Y{+3}drJE  
template < typename T > *)D1!R<\,R  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const :j,}{)5=  
  { kP^*h O!%  
  return l(t) = r(t); CmHyAw(  
} w.^yP7:  
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。 +?AW>&68y  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ``4?a7!!  
p9iu:MucD<  
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 V;;#/$oU:4  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: U=QA  e  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 w & P&7  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 #U"1 9@|}  
最后的布局是: NzlAC  
                Add Ao"C<.gUYP  
              /   \ kceyuD$3G  
            Divide   5 ]r959+\$  
            /   \ 8UM0vNk  
          _1     3 n NQ-"t  
似乎一切都解决了?不。 ShGp^xVj  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 ) EXJ   
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 ]0-<>  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: vQHpf>o  
{SdO9Yy?@7  
template < typename Right > FmD +8=  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const VB"(9O]  
Right & rt) const iRve)   
  { ix*muVBj.  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); tvpN/p  
} 0T9. M(  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 " " %#cDR  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 LGVlc@0'  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 1-o V-K  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 ArXl=s';s4  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 O{ q&]~,  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? vRr9%zx  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: I`^YAbnb  
}-nU3{1  
template < class Action > H~Uq?!=b  
class picker : public Action :1_mfX  
  { +t"j-}xzE  
public : g>n0z5&TNF  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ri=+(NKo-  
  // all the operator overloaded >rf5)Y~f  
} ; wW5Yw i  
i/$SN-5}1  
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。 B*79qq  
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: C6^j#rl  
5[R?iSGL1  
template < typename Right > MLS;SCl  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const u)~s4tP4  
  { ab4LTF|  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Y[G9Vok VX  
} [W;[v<E;  
^y Vl"/  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 1;&T^Gdj  
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。 nk/vGa4  
|GuEGmR  
template < typename T >   struct picker_maker (/?R9T[V&^  
  {  hY=I5[*  
typedef picker < constant_t < T >   > result; (>AFyh&3,X  
} ; Dbz]{_Y;  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 38Efp$)  
  { X| <yq  
typedef picker < T > result; BX3lP v  
} ; i0ybJOa4  
[cpNiw4e  
下面总的结构就有了: L|\Diap  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ~gddcTp  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 'n4u-pM(nB  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 I7G,`h+H  
至此链式操作完美实现。 Ekjf^Uo  
])N%^Qe$U  
% wL,v.}  
七. 问题3 .@k*p>K  
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。 KyLp?!|>  
MZ~.(&  
template < typename T1, typename T2 > ug&92Hdvy3  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ny1 \4C  
  { 8R4qU!M  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Sk=N [hwU  
} w~N-W8xNR  
jdlG#j-\  
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: 7zGMkl  
a5V=!OoMk  
template < typename T1, typename T2 > o5 WW{)Q  
struct result_2 7#pZa.B)k  
  { }4h0bI  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; j@v-|  
} ; TQ'e  
7cw]v"iv  
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? KB+]eI-h  
这个差事就留给了holder自己。 o](.368+4  
    ps+:</;Z  
)4uq iA6  
template < int Order > y<M]dd$  
class holder; XKSX#cia  
template <> q%S8\bt  
class holder < 1 > xR}of"  
  { K)5;2lN,  
public : q[c Etp28h  
template < typename T > 5-w:c>  
  struct result_1 9h&yuS'Yj  
  { |!Ists  
  typedef T & result; A.U'Q|  
} ; @vAFfYU9<.  
template < typename T1, typename T2 > rPO}6lsc  
  struct result_2 `qu] Pxk  
  { x'i0KF   
  typedef T1 & result; #LWg"i  
} ; wPH+n-&e  
template < typename T > <25ccE9^c  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const VDiOO  
  { DL4iXULNY  
  return (T & )r; ?Aw3lH#:  
} 0N5bPb  
template < typename T1, typename T2 > !Uy>eji}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const f3n~{a,[  
  { u[EK#%  
  return (T1 & )r1; yjpz_<7a=  
} f_'"KF[%  
} ; -tyaE  
r*Z_+a8  
template <> >76 |:Nq  
class holder < 2 > <Uwwux<v  
  { U>A6eWhH  
public : ImHU:iR[J-  
template < typename T > PbEQkjE  
  struct result_1 JqEb;NiP)5  
  { UkfA}b^@v  
  typedef T & result; b1)\Zi  
} ; v, 0<9!'v  
template < typename T1, typename T2 > 7d9Z/J@>  
  struct result_2 /7vE>mSY  
  { 0WXVc  
  typedef T2 & result; **HrWM%?8o  
} ; E9R]sXf8  
template < typename T > L*^ V5^-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const .vaJ Avg  
  { 8&?p  
  return (T & )r; BS.=  
} C P&o%Uc*  
template < typename T1, typename T2 > K?YEoz'y[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const {aIZFe}B  
  { dEET}s\  
  return (T2 & )r2; R@$+t:}  
} FfSI n3  
} ; r=\P!`{5  
`oXg<tivU  
t= *Jg/$  
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> >。 ;qb Dbg  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: y/\ZAtnLo  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ;sQ2 0 B'  
pN+I]NgQ  
return l(i, j) = r(i, j); H &fTh  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) nl9kYE [  
c(&AnIlS  
  return ( int & )i; rkIMM,   
  return ( int & )j; |0]YA  
最后执行i = j; dk:xnX%  
可见,参数被正确的选择了。 rXDJ:NP  
@ExLh9  
zzE]M}s  
b"3uD`  
y($EK(cb  
八. 中期总结 3P`WPph  
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: G<fS (q  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 6VFirLd  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 UOJ*a1BM  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Y{j7Q4{  
<(?' s9  
oN ;-M-(  
pU@YiwP"]x  
L6x B`E9  
V8T#NJ  
九. 简化 S*s:4uf  
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。 J@gm@ jLc  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 "u5KbJW  
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: $E@ouX?  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 jJ<;2e~OW  
  +-*/&|^等 (gD Q\t@3-  
2. 返回引用。 ;t~*F#p(!  
  =,各种复合赋值等 lJlhl7  
3. 返回固定类型。 $':JI#  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) sX!3_ '-  
4. 原样返回。 G ~A$jStm  
  operator, L9$&-A9ix  
5. 返回解引用的类型。 Qxky^:B  
  operator*(单目) Fr2kbQTg;  
6. 返回地址。 W7$s5G,  
  operator&(单目) y,V6h*x2  
7. 下表访问返回类型。 9u?Eb~#$  
  operator[] VZTmzIk.Y  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 X'xUwT|_+  
  operator<<和operator>> n_1jHJo  
/Bh>  
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。 @Jm.HST#S8  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: {x9j_/R  
R qn WtE  
template < typename Left > @]E]W#xAn  
struct value_return W w^7^q&  
  { aU4R+.M7@  
template < typename T > }\DAg'e)  
  struct result_1 ,!r@9T  
  { *|^,DGfQ6  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ;}UzJe ,S  
} ; L,WkJe3  
'V1!&Q6  
template < typename T1, typename T2 > %pH)paRAP  
  struct result_2 lS#7x h  
  { X:U=MWc>  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; }\>+H  
} ; H<$pHyxU  
} ; " cNg :  
$,.3&zsy  
$.``OxJk%  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait [#IBYJ.6  
[;*\P\Xih  
下面我们来剥离functor中的operator() 40R"^*  
首先operator里面的代码全是下面的形式: VZHr-z$6n  
28ja-1dB  
return l(t) op r(t) gU~ L@R_D  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) n%n'1AUP:  
return op l(t) "oHp.$+K  
return op l(t1, t2) xm^N8  
return l(t) op k]t,q$Vd  
return l(t1, t2) op xna7kA  
return l(t)[r(t)] 'y< t/qo  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] bB y'v/  
Ywmyr[Uh'  
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: JaA&eT|  
单目: return f(l(t), r(t));  ccRlql(  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); x!OWJ/O  
双目: return f(l(t)); EG%I1F%  
return f(l(t1, t2)); mZ]P[lQ'5  
下面就是f的实现,以operator/为例 PL9<*.U"=  
*3 !(*F@M,  
struct meta_divide dr.**fGYde  
  { (Z5q&#f  
template < typename T1, typename T2 > U[IQ1AEr  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) E=}6 X9X  
  { vz- 9<w;>a  
  return t1 / t2; yq1Gqbh l  
} tp7oc_s?.  
} ; tsck|;v  
aXQ&@BZ {j  
这个工作可以让宏来做: AbL5 !'  
SE6>vKR/.  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 7F"3<U@J  
template < typename T1, typename T2 > \ 3(MoXA*  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; >ze>Xr'm5=  
以后可以直接用 $K`_ K#A  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 4A;[s m^f  
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 dUI3erO  
(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。。。) Rk}\)r\  
iKohuZr  
mluW=fE  
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 p 7 , f6kG  
3gC\{y!8  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > dv}8Y H["  
class unary_op : public Rettype TViBCed40  
  { {F<)z% ^  
    Left l; )>ug{M%g  
public : "w>rlsT<O  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} tX@ 0:RX%  
4 U3C~J  
template < typename T > Tw2Xe S  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0Ulxp  
      { :8](&B68gE  
      return FuncType::execute(l(t)); @m5O{[euj<  
    } #E*@/ p/  
nUiS<D2  
    template < typename T1, typename T2 > 8w03{H 0  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :uOZjEZi  
      { z`c%?_EK  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 0PYvey }[  
    } G%xb0%oi]%  
} ; p^T&jE8])#  
eLCdAr  
ll^Th >  
同样还可以申明一个binary_op  C/SapX  
sGXp}{E9  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > f1)HHUB  
class binary_op : public Rettype W/#KX}4  
  { @~JB\j9  
    Left l; P]|J?$1K  
Right r; R1I I k  
public : Su$18a"Bc  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} _Ngx$  
}9{dR4hD  
template < typename T > hfJrQhmE  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const b\kN_  
      { &mX5&e  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Is4%}J!8  
    } :Tlf4y:/w  
*>E I2HX  
    template < typename T1, typename T2 > AQE eIFH  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y'tqm&}  
      { 6"BtfQ")  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Q&oC]u(="&  
    } j9{O0[v  
} ; ^>3tYg&7  
H+S~ bzz  
;n% ]*v  
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 t#fs:A7P?}  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Xg|8".B)A  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 17J}uXA   
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。 2z'+1+B'  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! %4bO_vb<9  
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。。。 LXBbz;vYl  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 #JK;& Dg!  
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) ;k9 ?  
下面是修改过的unary_op 3r,1^h  
p:DL:^zx  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Y}AmX  
class unary_op ap Fs UsE  
  { *ge].E  
Left l; jA20c(O  
  y0/WA4,  
public : "6NFe!/Y$*  
FQ ;4'B^k]  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} <dju6k7uz  
;cM8EU^.  
template < typename T > 1x~%Ydy  
  struct result_1 7P3 <o!YA  
  { KzEuPJ?  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; >2l13^Y  
} ; l.__10{  
-@EBbM&  
template < typename T1, typename T2 > zvek2\*rO  
  struct result_2 Q'n(^tbL  
  { Wl^prs7}c  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; oUW )H  
} ; nz,Mqol  
71oFm1m{  
template < typename T1, typename T2 > -X"5G  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tYI ]LL  
  { V_)5Af3wY  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 6{JR0  
} k#1`  
Jngll  
template < typename T > D8r>a"gx  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /'8*aUa  
  { Sqp;/&Ji  
  return OpClass::execute(lt(t)); Q3<bC6$r  
} ,!o\),N  
an*]62l  
} ; fe& t-  
ikEWY_1Y  
g@S@d&9  
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 !Z<mrr;T@  
好啦,现在才真正完美了。 X_lUD?y  
现在在picker里面就可以这么添加了: O ,F]\  
{ ()p%#*  
template < typename Right > t,--V|7-  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const {AU` }*5  
  { c,v^A+sZu  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ]jVIpGM  
} oj,HJH+  
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。 9[epr+f  
#~bU}[{  
Zu2m%=J`  
9IS1.3  
@{J!6YGh  
十. bind N.fQ7z=Z(M  
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。 "e1{V8 4  
先来分析一下一段例子 OPvj{Dv$0  
jRv;D#Hp  
?~VWW<lR  
int foo( int x, int y) { return x - y;} -Z`(? k  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 B)j`}7O 06  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ]Ks]B2Osz  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 B$}wF<`k7  
我们来写个简单的。 8! |.H p  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 2 pM  
对于函数对象类的版本: kcq9p2zKv  
>:Rt>po8|w  
template < typename Func > z")3_5Br  
struct functor_trait o 1 hdO  
  { {#dp-5V  
typedef typename Func::result_type result_type; 8k+q7  
} ; u%+6Mp[E  
对于无参数函数的版本: jQ.>2-;H9  
!uj!  
template < typename Ret > 8!`7-  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 'Yaf\Hp  
  { &X#x9|=&O  
typedef Ret result_type; [M7iJcwt  
} ;  |0C|$2  
对于单参数函数的版本: Z`-)1!  
^F0k2pB  
template < typename Ret, typename V1 > d vg;  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > x*loACee.  
  { GsP@ B'  
typedef Ret result_type; t7C!}'g&'  
} ; 4*N@=v  
对于双参数函数的版本: [3{:H"t  
M(.uu`B  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > )[y!m9Vn  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > JqVBT+:  
  { _H^^2#wc/  
typedef Ret result_type; HobGl0<y  
} ; N[+o[%A  
等等。。。 A:8FJ3'  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ohQz%?r  
YO.`l~ v  
template < typename Func > K%[}[.cW  
struct func_return ]HNT(w@  
  { )M&Azbu  
template < typename T > }2iKi(io*  
  struct result_1 +YQ)}v  
  { #"=yQZ6Y  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; nU?Xc(Xy  
} ; (x1"uy7_  
k$$S!qi#  
template < typename T1, typename T2 > 4AJu2Hp  
  struct result_2 ;*>QG6Fh  
  { 9:CVN@E  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ~ X]"P4 u  
} ; o5*74Mv  
} ; h|c:!VN@  
T(sG.%  
Zi<Sw  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 y0&V$uv/  
T;:',T[G  
template < typename Func, typename aPicker > Sg_-OX@f  
class binder_1 ~$y#(YbH  
  { -tK;RQYax  
Func fn; $ sA~p_]  
aPicker pk; AXNszS%4  
public : a!^-~pH:  
<M =W)2D7  
template < typename T > zal3j^  
  struct result_1 W{$+mow7S  
  { '$kS]U  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; tvj'{W  
} ; lk+=2 6>  
Yn[EI7D  
template < typename T1, typename T2 > [kp7LA"`  
  struct result_2 %CsTB0Y7n,  
  { AT8B!m   
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; xy z\;3  
} ; JX2 |  
b]so9aCz  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} +X%fcoc  
fUL{c,7xda  
template < typename T > $E4O^0%/p  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const X('Q;^`  
  { `3>)BV<P  
  return fn(pk(t)); L!+[]tB  
} )K\k6HC.  
template < typename T1, typename T2 > P60]ps!M  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +NzD/.gq  
  { My6]k?;}(  
  return fn(pk(t1, t2)); J<5vs3[9  
} vUIK4uR.  
} ; ,h^;~|GT  
<2TB9]2. g  
6>N u=~  
一目了然不是么? 93Ci$#<y  
最后实现bind ,39$iHk  
z hR_qW+  
6Ymo%OT  
template < typename Func, typename aPicker > V)?x*R*T)  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) #:ED 0</  
  { `M pC<sit  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); PE;0 jgsiI  
} qI V`zZc  
2)I'5 ?I  
2个以上参数的bind可以同理实现。 z5o9\.y({  
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。 Fb<\(#t  
p-(ADQS  
十一. phoenix 9^Vx*KVrU  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: w_z^5\u0  
a,0o{* (u$  
for_each(v.begin(), v.end(), ?w5nKpG#RI  
( )Ido|!]0d  
do_ )H37a  
[ z7l;|T  
  cout << _1 <<   " , " `aWwF} +Y  
] NM.f0{:cj  
.while_( -- _1), ^kR^ QL$  
cout << var( " \n " ) }Bod#|`  
) $O]E$S${  
); 2G:{FY  
~cg+BAfu  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: W*/s4 N  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor n`I jG  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 nO.+&kA  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ;~1/eF  
@Ozf}}#  
M:Y!k<p  
template < typename Cond, typename Actor > YT 03>!B  
class do_while '`goy%Wd  
  { CK`3   
Cond cd; WbDC  
Actor act; ofrlTw&o  
public : ;|$]Qq  
template < typename T > A'AWuj\r2R  
  struct result_1 $b 71  
  { . =foXN  
  typedef int result_type; 9q ,Jq B  
} ; |Nd. '|g,  
)'I<xx'1  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} PS<tS_.  
W-ND<=:Up  
template < typename T > ,"MUfZ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const buM>^A"  
  { vM3|Ti>a'  
  do eS# 0-  
    { 6~Oje>w;  
  act(t); Vqp.jF1|  
  } Sdu@!<?B  
  while (cd(t)); uxJiec`&  
  return   0 ; [\M?8R$)  
} ! {o+B^^  
} ; AFhG{G'W  
` Ehgn?6'  
8/kO9'.P  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). b yreleWo  
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。 BRok 89  
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。 H><mcah  
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。 ORPl^n-  
下面就是产生这个functor的类: eEZlVHM;O  
]A<u eM  
 AQNx%  
template < typename Actor > fD}]Mi:V  
class do_while_actor m=l3O:~J  
  { ]3# @t:>  
Actor act; 68br  
public : +n~rM'^4/  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 9M~$W-5  
\,#4+&4b  
template < typename Cond > 7Hlh (k  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; >5},qs:lZ  
} ; 3$G25=eN  
|/Q."d  
3LnyQ  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 LYT<o FE-  
最后,是那个do_ NeZYchR  
F4{. 7BT  
7ofH@U  
class do_while_invoker \^W?   
  { (']z\4o  
public : LUVJ218p  
template < typename Actor > { rJF)\2  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const T`<k4ur  
  { O*Pe [T5x'  
  return do_while_actor < Actor > (act); R/FV'qy]  
} Ytnr$*5.  
} do_; 9@>hm>g.  
LK}eU,m=  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? /%'7sx[p  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 gY^TBR0?m  
最后来说说怎么处理break和continue (S 3kP5:F  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 \yizIo.Y`  
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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