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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda cSWn4-B@l  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 %hH@< <b(s  
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, D!nx%%q  
JWo).  
Kuy0Ci  
P* .0kR1n  
  class filler 56T{JTo  
  { 8$C?j\J|*  
public : mv\S1[<T  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 9  7Mi{Zz  
} ; -VO* P  
4]mAV\1  
}N%uQP#I  
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: j]bNOC2.L  
>}'WL($5U  
W@FRKDixG  
tB==v{t  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); `g!NFp9q  
diDB>W  
Cso-WG,  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ~#y(]Xec2  
 V4q v7  
'5 kSr(  
-/3D0`R  
二. 战前分析 p~NFiZ,  
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。 l~c# X3E  
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 U t'r^  
]B>g~t5J  
(7J (.EG2e  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); G*\U'w4w|*  
  /* --------------------------------------------- */ '7(oCab"_  
vector < int *> vp( 10 ); *nc9 u"  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); $KMxq=  
/* --------------------------------------------- */ 8lfKlXR78  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 2(iv+<t  
/* --------------------------------------------- */ u RPvo}!=1  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); %% A==_b  
  /* --------------------------------------------- */ a<d$P*I(cH  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); u[~= a 5:4  
/* --------------------------------------------- */ jpRC6b?  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); AxZaV;%*  
3}ATt".  
4VrL@c @  
CGY,I UG  
看了之后,我们可以思考一些问题: X w_6SR9C  
1._1, _2是什么? >nOzz0,  
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。 hR(p{$-T  
2._1 = 1是在做什么? unN=yeut  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 FvaelB  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 Xl\yOMfp  
6 ~d\+aV  
1./iF>*A  
三. 动工 0V5{:mzA  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: S1D;Xv@  
ST7Xgma-  
Fb&WwGY,P  
m?_@.O@]  
template < typename T > zPt0IB_j'  
class assignment %y_AT2A  
  { F`U YgN  
T value; "pW@[2Dkx/  
public : TSHH=`cx  
assignment( const T & v) : value(v) {} ->Bx>Y  
template < typename T2 > !p$k<?WXc  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } F|&=\Q  
} ; \bzT=^Z;2  
}Asp=<kCc  
cu#s}* Ip  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Ye"#tCOEG  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 71inHg  
"R9^X3;  
{u_2L_  
0f3C; u-q-  
  class holder A.@Af+  
  { rJqRzF{|P6  
public : 8jz[;.jP",  
template < typename T > 9d1 G u"  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 7UA|G2Zr  
  { :MbD=sX  
  return assignment < T > (t); QB|D_?]  
} rN5;W  
} ; hD! 9[Gb  
>$dkA\&p  
KM jnY2  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: )'Yoii{dSU  
7<p? E7  
  static holder _1; Fl;!'1  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 FST}:*dOe5  
9a;8^?Ld%S  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); &nX,)"  
而不用手动写一个函数对象。 =as\Tp#d  
bhg OLh#  
Xsit4Ma  
gP 6`q  
四. 问题分析 c0M>CaKD  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 rm nfyn  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 z(dX<  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Zk#?.z}  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 5'hQ6i8  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 wc7F45l4  
*zn=l+c  
五. 问题1:一致性 ^tY$pPA  
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?| 96.Vm*/7  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 @!zT+W&  
cA]Ch>]A%  
struct holder y.m;4((  
  { S+Vsy(  
  // {%Ujp9i  
  template < typename T > I'%(f@u~  
T &   operator ()( const T & r) const Q1(6U6L  
  { Vuu_Sd  
  return (T & )r; d?_LNSDo  
} 6q]`??g.  
} ; XOi[[G}  
=gb(<`{>  
这样的话assignment也必须相应改动: [J6 b5  
>W[#-jA_Z  
template < typename Left, typename Right > q\gvX 76a  
class assignment ZRr S""V  
  {  ;%tu;  
Left l; :\+\/HTbh  
Right r; ezR!ngt  
public : NDaM;`  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 1=X"|`<!  
template < typename T2 > 7TN94@kCF  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } &?@5G  
} ; 999E0A$dkv  
F6h|AF|"  
同时,holder的operator=也需要改动: ;r}>1LhN  
;4rTm@6  
template < typename T > !j|93*  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const H D95>%  
  { rJ UXA<:2  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ]A2l%V_7  
} .0zNt  
"p{cz(  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 _hb@O2f  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 s*0PJ\E2  
}|7y.*  
return l(rhs) = r; i`2X[kc  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 l[J'FR:  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: vHz]-Q-|9  
m+m,0Ey5H  
template < typename Tp > A/4HR]  
class constant_t )|@ H#kv?  
  { [# '38  
  const Tp t; @]0;aZ{3  
public : B "z`X!\  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} T]fu[yRVvg  
template < typename T > p#V h[UTl^  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const mtON dI  
  { <Y9xHn&  
  return t; G`HL^/Z*  
} IO\ >U(:vx  
} ; W l+[{#  
VYZkHjj)2i  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 #+- /0{HT  
下面就可以修改holder的operator=了 4,|A\dXE  
Evn=3Tw  
template < typename T > Z$? Ql@M  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const dw v(8  
  { 8,,$C7"EP  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 9O+><x[i  
} 7.o:(P1??g  
?T(>!m  
同时也要修改assignment的operator() z$>_c "D  
ZE*m;  
template < typename T2 > PmGW\E[ni  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } hF!t{ Lf3  
现在代码看起来就很一致了。 !P&F6ViO=  
d,G:+  
六. 问题2:链式操作 vNhi5EU  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 @L-3&~=  
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。 O,kzU,zOs  
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。 ho7L@NR  
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。 {5=Iu\e  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct m"<Sb,"x!  
\V#2K><  
template < typename T > SJtQK-%wK>  
struct result_1 Qv%"iSe~J  
  { 0 7CufoI  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; |-HV@c]  
} ; hwaU;>F  
$EB&]t+  
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: k(oHmw  
. _5g<aw;  
template < typename T > V^P]QQ\ )  
struct   ref DB'd9<  
  { GIt~"X  
typedef T & reference; "Z&-:1tP{9  
} ; #S/]=D  
template < typename T > 0Jh^((i*  
struct   ref < T &> 1 XAXokxj  
  { :D>afC8,  
typedef T & reference; (hB&OP5Fne  
} ; -Cjc~{B>7X  
GnlP#;  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: kgX"LQh;[G  
>[=fbL@N<@  
template < typename T > G/nSF:rp  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ?v-( :OF  
  { +mQMzZZTZ  
  return l(t) = r(t); 9y(75Bn9  
} R&cOhUj22J  
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。 37hs/=x  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 $r`^8/Mq3  
JC~L!)f  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 IcM99'P(  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: L7*,v5  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 +!'\}"q  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 OSk+l  
最后的布局是: +rw?k/  
                Add HJVi:;o  
              /   \ gBzg'Z  
            Divide   5 o~#cpU4{o  
            /   \ sw.cw}1  
          _1     3 b]'Uv8fbF  
似乎一切都解决了?不。 *{qW7x.6h  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 E880X<V)>  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 e6C;A]T2E  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: l,n0=Ew  
zI5 #'<n  
template < typename Right > Wj"\nT4  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const M]O _L  
Right & rt) const "K3"s Ec%  
  { nyyKA_#:5  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); "+oP((9  
} L*xu<(>K  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 `ZCeuOH  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 ^ lrq`1k  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 ,m| :U  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 zo,`Vibx<  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 WoVPp*zlX  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? M ABrf`<b  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: "HCJ!  
cFcn61x-  
template < class Action > rBd}u+:*  
class picker : public Action v71j1Q}6  
  { "P) f,n  
public : Mu,}?%  
picker( const Action & act) : Action(act) {} !_Z\K$Ns  
  // all the operator overloaded F-L!o8o  
} ; I}djDtJ  
SV2DvrIR  
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。 +gZg7]!Z  
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: {tUjUwhz(  
8$k`bZ  
template < typename Right > Hc`)Q vFRW  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const EwvW: t1  
  { 'R&Y pR  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); X]^FHYjhS  
} f tS^|%p  
@>Y.s6a  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > &cnciEw1  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 pCXceNFo  
+Bg$]~ T  
template < typename T >   struct picker_maker td*1  
  { i3bH^WwE&k  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ^P4q6BW  
} ; ,/?7sHK-0  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Y>Oh]?  
  { K4 \{G  
typedef picker < T > result; rI/;L<c  
} ; K`7(*!HEb  
4+rr3 $AY  
下面总的结构就有了:  !t.  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 F];"d0O#5  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 eI?|Ps{S  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 [1+ o  
至此链式操作完美实现。 }HO3D.HE^  
,8~q nLy9  
#&fi[|%X$  
七. 问题3 b.h:~ATgN  
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。 J7Z`wjX1  
L5(7;  
template < typename T1, typename T2 > RO>3U2  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const sGg=4(D  
  { 5c(mgEvq  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); m<7Ax>  
} j#}wg`P"A  
]>j>bHG  
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: OVwcjhQ  
/y8=r"'G  
template < typename T1, typename T2 > $1aJdZC7  
struct result_2  4RPc&%  
  { e"^ /xF  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; xEW >7}+\  
} ; <ttrd%VW  
Ll" Kxg  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 9T`$gAI  
这个差事就留给了holder自己。 9%+Nzo(Fd  
    uu5AW=j  
MR=dQc  
template < int Order > gLm ]*  
class holder; 9%{V?r]k  
template <> 1 u[a713O  
class holder < 1 > 1L~y!il  
  { %pikt7,Z~  
public : (8JL/S;Z$  
template < typename T > ;Jh=7wx  
  struct result_1 jXa;ovPK  
  { {..6{~L  
  typedef T & result; Alo;kt@x  
} ; w'[^RZW:j  
template < typename T1, typename T2 >  c@eQSy  
  struct result_2 j ^Tb=  
  { @u@ N&{b5"  
  typedef T1 & result; \`ya08DP(  
} ; 8i epG  
template < typename T > @fI1|v=eF  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const t@#+vs@  
  { 5 )A(q\  
  return (T & )r; A_8UPGh8  
} P\jnht  
template < typename T1, typename T2 > z%FBHj  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Z<P?P`  
  { |M8FMH[_  
  return (T1 & )r1; yj:<3_-C*  
} /$z(BX/  
} ; /nPNHO>U  
~__r- z  
template <> cDkq@H:   
class holder < 2 > <\44%M"iC-  
  { V(lxkEu/Fj  
public : vkR,Sn  
template < typename T > M%yeI{m  
  struct result_1 ?* {Vn5aX{  
  { x=S8UKUx  
  typedef T & result; 0A,u!"4[  
} ; VnjhEEM!  
template < typename T1, typename T2 > k},@2#W]  
  struct result_2 QPD[uJ(I  
  { `6No6.\J  
  typedef T2 & result; 8QJ^@|7  
} ; "c9T4=]&t  
template < typename T > K2Z]MpLD  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const /v<FH}  
  { 0uZL*4A+C  
  return (T & )r; 8I>'x f  
} ??]b,f4CNa  
template < typename T1, typename T2 > eNHSfq  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const !#NGGIp;  
  { MD4RSl<F  
  return (T2 & )r2; h^B~Fv>~  
} $D][_I  
} ; w\K(kNd(  
Wr j<}L|  
n<)gS7  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 yQ [n7du  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: )yl;i  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ln1QY"g  
M?gc&2 Y  
return l(i, j) = r(i, j); Hf$pwfGcY]  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 3D}rxI8N  
Ii.?| u  
  return ( int & )i; PHxU6UPqy  
  return ( int & )j; FQlYCb  
最后执行i = j; C:9a$  
可见,参数被正确的选择了。 e{Y8m Xu  
Jan~R ran  
hZwbYvu  
r|ID]}w  
}J^+66{  
八. 中期总结 ZRy'lW  
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: r\j*?m ]  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 w/oXFs&FK  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 s7Z+--I)L  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor _{C =d3  
n40&4n  
WSsX*L  
F97HFt6{  
)c<X.4  
3oQ?VP  
九. 简化 NMvNw?]  
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。 /8O;Q~a  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 UhX)?'J  
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: Zk+c9,q  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 `9`T,uJe  
  +-*/&|^等 qS!U1R?s  
2. 返回引用。 nB9(y4  
  =,各种复合赋值等 t_"]n*zk1  
3. 返回固定类型。 KW@][*\uC  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 4/N{~  
4. 原样返回。 J=?P`\h  
  operator, xt zjFfq  
5. 返回解引用的类型。 @Rw]boC  
  operator*(单目) yEPkF0?  
6. 返回地址。 =K;M\_k%y  
  operator&(单目) (7 O?NS  
7. 下表访问返回类型。 2[X\*"MQ2  
  operator[] G_E \p%L>]  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 "nA~/t=  
  operator<<和operator>> 8dUP_t~d#q  
OnND(YiX  
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。 4XNdsb  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: CQns:.`$`  
T(z/Jm3  
template < typename Left > ..fbRt  
struct value_return `L m9!?  
  { %0_}usrsk  
template < typename T > #JYH5:*  
  struct result_1 ?m\? #  
  { K 9tr Iy$v  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; VUUE2k;^  
} ; F T$x#>  
0x2[*pJ|IW  
template < typename T1, typename T2 > 1EHL8@.M  
  struct result_2 "KKw\i  
  { Vv_lBYV  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;  V$fn$=  
} ; s?7"iE  
} ; 7m.>2U   
y[DS$>E  
oC~+K@S  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait VT2f\d[Q  
mIW/x/I  
下面我们来剥离functor中的operator() pC/13|I  
首先operator里面的代码全是下面的形式: aXgngw q  
7U2?in}?Qi  
return l(t) op r(t) / _! Ed]  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) +lhnc{;WJv  
return op l(t) 0]Qk*u<  
return op l(t1, t2) y7T<Auue`  
return l(t) op NI85|*h  
return l(t1, t2) op :I(d-,C  
return l(t)[r(t)] sEHA?UP$<F  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] X!|K 4Z!k  
>9Z7l63+}  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: zI$'D|A  
单目: return f(l(t), r(t)); YZZog6%  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); /wPW2<|"X.  
双目: return f(l(t)); .OZ\ s%h;  
return f(l(t1, t2)); lQqP4-E?  
下面就是f的实现,以operator/为例 5I&Dk4v  
*:Uq ;)*  
struct meta_divide 4G'-"u^g  
  { z#GrwE,r   
template < typename T1, typename T2 > j_0xE;g"]  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) yqKSaPRA  
  { ziXI$B4-  
  return t1 / t2; N gagzsJ=  
} Vtv1{/@+c  
} ; OjurfVw  
jk{m8YP)E  
这个工作可以让宏来做: C#@-uo2  
PM3fJhx  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ o]aMhSol  
template < typename T1, typename T2 > \ jGEmf<q&u  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; |F49<7XB[~  
以后可以直接用 fS]Z`U"  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) /kV5~i<1S  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 qZ%0p*P#_  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) yJ*g ;  
m1DrT>oN'  
xm0(U0 >  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ~Z}DN*S  
V?- ]ZkI  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > q"u,r6ED  
class unary_op : public Rettype 7`SrqI&  
  { c!a1@G  
    Left l; _Jn@+NoO  
public : fF^A9{{BS  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} XBm ^7'  
C1x(4&h  
template < typename T > kZ'wXtBYe  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S\sy] 1*?$  
      { $msf~M*  
      return FuncType::execute(l(t)); br')%f}m  
    } ri h@(;)1  
BFQ`Ab+  
    template < typename T1, typename T2 > BeFXC5-qat  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const wPvYnhr|G-  
      { `S|T&|ad0  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); xTy)qN]P  
    } `8kL=%(h  
} ; W?gelu]  
lz4M)pL^  
{Z}zT1kA  
同样还可以申明一个binary_op < 49\B  
M%2w[<-8c  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > co*XW  
class binary_op : public Rettype gp-rTdN  
  { }1|FES  
    Left l; W#foVAi .  
Right r; QPX3a8w*  
public : u@T,8  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} EMf"rGXu(  
w0 1u~"E  
template < typename T > (^$SM uC  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const il7gk<  
      { ,"f2-KC4h  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); >2mV {i&  
    } fJ;1ii~  
pg3h>)$/  
    template < typename T1, typename T2 > \9 k3;zw  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const FO)`&s"&2  
      { slYC\"$  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); $$eBr8  
    } Wql,*|  
} ; Bkdt[qDn5P  
-H$C3V3]  
3aFD*S  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 > QK"r7f/  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 pDt45   
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)  g:?p/L  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 _+d*ljP)l3  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! [s F/sa 3  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 Hd{@e6S  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 *z__$!LR  
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) O5ZR{f&  
下面是修改过的unary_op  q{pa _  
Q+dLWFI  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > G"U^ ]$(+K  
class unary_op W_[ tdqey  
  { qcoTt~\  
Left l; ;rC< C  
  $ spk.j  
public : i}v3MO\X  
_CG ED{b@  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} C /w]B[H  
*#j_nNM4  
template < typename T > gb/<(I )  
  struct result_1 _*n 4W^8  
  { k; ned  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; }r|$\ms  
} ; `vD.5  
a7"Aq:IjU  
template < typename T1, typename T2 > bf6:J `5Z  
  struct result_2 N^zFKDJG  
  { TH*}Ja^/  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; RU% 4~WC  
} ; 0?=a$0_C  
S^nI=HTm  
template < typename T1, typename T2 > >~})O&t  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ly]J-BTe  
  { WT:ZT$W  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); :~'R|l  
} ITfz/d8  
=$#=w?~%  
template < typename T > rV B\\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N;* wd<  
  { ->2m/d4a  
  return OpClass::execute(lt(t)); [p_<`gU?  
} 2 @t?@,c  
$J*lD -h-  
} ; @gk{wh>c  
[n&SA]a  
:i* =s}cv  
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 ;-8]  
好啦,现在才真正完美了。 $tDM U3,W  
现在在picker里面就可以这么添加了: yw*| HT  
Y/y`c-VO  
template < typename Right > z|O3pQn~  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const j {Sbf04  
  { C wwZ~2  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Z=s.`?Z  
} (PSL[P  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 w 9C?wT  
"/d  
J6Nhpzp  
LQJC]*b1  
n= FOB0=  
十. bind L+_ JKc  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ?P(U/DS8  
先来分析一下一段例子 @# GS4I  
8Od7e`  
U;LX"'}  
int foo( int x, int y) { return x - y;} bd)Sb?  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 FA1h!Vit  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 9ZI^R/*Kc  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 VUzRA"DP|  
我们来写个简单的。 \2M{R  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: N$M:&m3^  
对于函数对象类的版本: nT=XWM  
~xf uq{L;  
template < typename Func > KU;J2Kt  
struct functor_trait [H {2<!  
  { 'k/:3?R  
typedef typename Func::result_type result_type; YB3 76/  
} ; LKYcE;n  
对于无参数函数的版本: DUb8 HgcV}  
z4JhLef%  
template < typename Ret > qEfg-`*M  
struct functor_trait < Ret ( * )() > {}"a_L&[;  
  { hQaa"U7[  
typedef Ret result_type; ow*^z78M{  
} ; Qb'Q4@.  
对于单参数函数的版本: +.McC$!s  
0Z jE(3i  
template < typename Ret, typename V1 > C#P7@JE  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 4tz@?T Cb  
  { Fz2C XC  
typedef Ret result_type; r:H.VAD  
} ; (1)b> 6  
对于双参数函数的版本:  yHn8t]{  
qEM,~:lTn  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > hI,+J>  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >  Vsd4;  
  { B* k|NZj  
typedef Ret result_type; ?gG%FzfQ/  
} ; $'COsiK7  
等等。。。 )p[Qj58  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy wQojmmQ  
(/A 6kp?  
template < typename Func > `_(N(dm  
struct func_return hHyB;(3~  
  { 3V3q vd  
template < typename T > Dp^6|T*HU  
  struct result_1 lKV7IoJ&;  
  { fhmBKeFdV  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; '}E"M db  
} ; s"x(i  
AA[?a  
template < typename T1, typename T2 > K[i&!Z&  
  struct result_2 i Jr(;Bq  
  { oo]g=C$n  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; %S<))G  
} ; 8$38>cGY^  
} ; L[MAc](me-  
1aoKf F(  
x/IAc6H~_8  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 v-}B T+  
P7*?E*   
template < typename Func, typename aPicker > c!]yT0v&s  
class binder_1 6k;>:[p  
  { '%*/iH6<U{  
Func fn; B*n_ VBd  
aPicker pk; L\\'n )  
public : `Wp y6o  
L6J.^tpO  
template < typename T > ?6 "B4%7b  
  struct result_1 !}=#h8fv  
  { `/9&o;qM   
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 51`*VR]`K  
} ; GP_%. fO\M  
ai;-_M+$  
template < typename T1, typename T2 > 9Rb tFwbn  
  struct result_2 .cs4AWml<  
  { O[z-K K<  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; P>_ r6C  
} ; wSG!.Ejc7  
r_pZK(G%  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} lLN5***47J  
~> S? m;  
template < typename T > )No>Q :t  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const o= &/ ;X  
  { T 5>'q;jM  
  return fn(pk(t)); ef:YYt{|q  
} ,9~qLQ0O  
template < typename T1, typename T2 > :@^T^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const HlXEU$e  
  { $pj;CoPm  
  return fn(pk(t1, t2)); h:4F?'W  
} q!<n\X3]u  
} ; Nj+g Sa9  
SlD7 \X&~  
D()tP  
一目了然不是么? Vs, &  
最后实现bind .]ZMxDZ  
`bjPOA(g  
j:[ #eC  
template < typename Func, typename aPicker > >44,Dp]  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) kw5`KfG9  
  { R&MetQ~-{  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); l *+9R  
} Jv59zI  
c:`CL<xzU  
2个以上参数的bind可以同理实现。 EO G&Xa  
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。 T49^  
II{"6YI>  
十一. phoenix x k&# fW^r  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Rz=wInFs  
ilkN3J  
for_each(v.begin(), v.end(), E/3<8cV  
( u*8x.UE8C0  
do_ /`b`ai8`8  
[ m-HBoN  
  cout << _1 <<   " , " 7X/KQ97  
] FXFyF*w2  
.while_( -- _1), 1_5]3+r_U-  
cout << var( " \n " ) b}Wm-]|+  
) husk\  
); H*h4D+Kxv  
AzFS6<_  
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: I Ab-O  
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 =90)=Pxd  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 M Jtn)gXb  
那么我们就照着这个思路来实现吧: l vfplA  
f<*-;  
xGt>X77  
template < typename Cond, typename Actor > mxmj  
class do_while 52'0l>  
  { g!!:o(k  
Cond cd; U&u~i 3  
Actor act; k:*vD"  
public : gi<%: [jT  
template < typename T > <Eh_  
  struct result_1 WU{9lL=  
  { |/~ISB  
  typedef int result_type; ~o8x3`CoF  
} ; 3(=QY)  
jDCf]NvOPM  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} $B?IE#7S4  
]s}9-!{O  
template < typename T > K'S \$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const r<EwtO+x  
  { :djbZ><  
  do VVHL@  
    { s+6tdBvzs  
  act(t); 4x?4[J~u[  
  } ->5[C0: ]  
  while (cd(t)); <& iLMb:%  
  return   0 ; F3&:KZ!V&m  
} _!^2A3c<  
} ; Y(h (Z  
|snWO0iF  
c<imqDf  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). y{J7^o(_~  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 IZ9* '0Z  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 jYnP)xX;  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 V(3rTDg  
下面就是产生这个functor的类: #hh7fE'9  
 @zSj&4  
(?kCo  
template < typename Actor > !c=EB`<*  
class do_while_actor ]`TX%Qni  
  { 0oo*F  
Actor act; ?EA&kZR]  
public : ee#\XE=A  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} T)*tCp]  
{|R +|ow  
template < typename Cond > YbP}d&L  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 8o[+>W  
} ; *M+CA_I(  
:[bpMP<bz;  
drh,=M\F  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 zN7Ou .  
最后,是那个do_ xHWD1>  
'Ad|*~  
%p tw=Ju  
class do_while_invoker ts;C:.X  
  { b0yNc:  
public : "In$|A\?E  
template < typename Actor > <gx"p#JbZ  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const g/`z.?  
  { K#a_7/!v/  
  return do_while_actor < Actor > (act); !-s6B  
} Z]=9=S| .4  
} do_; >(eR0.x  
[_zoJ  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? o`7B@]  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 W>m #Mz  
最后来说说怎么处理break和continue HQ`A.E2  
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。 `lN Z|U  
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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