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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda kK:Wr&X0H  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 b+f '  
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, ]n:R#55A  
>f1fvv6  
DPmY_[OAE  
j>.1RG  
  class filler $DnR[V}rR!  
  { z?UEn#E2  
public : D)S_ p&  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} v v5rA 6+  
} ; WqCj;Tj|  
~[BGKq h  
[;:ocy  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: E4.A$/s8[  
YZ<5-C  
W,!7_nl"u  
f3.oc9G  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); !#e+!h@  
|'x"+x   
zQ u9LN  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 2Ib 1D  
;DKJ#tS}"  
B=}QgXg  
8R(l~  
二. 战前分析 ?Ho>  
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。 7pnlS*E.  
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 Rz*GRe  
45jImCm  
A#i[Us|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Bc b '4*:  
  /* --------------------------------------------- */ 2l:cP2fa  
vector < int *> vp( 10 ); RfCu5Kn  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); X_,R!$wbg:  
/* --------------------------------------------- */ |fgh ryI,  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Y^8'P /A  
/* --------------------------------------------- */ Wdj|RKw  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); l$R9c+L=  
  /* --------------------------------------------- */ lWP]}Uy=5~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); MvaX>n !o  
/* --------------------------------------------- */ 6 Pdao{P  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); r{Mn{1:O  
GR 1%(,  
GsiKL4|mj  
t2m7Yh5B  
看了之后,我们可以思考一些问题: qc' ;<  
1._1, _2是什么? VAqZ`y  
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。 (/{bJt~b  
2._1 = 1是在做什么? % ;a B#:p6  
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。 WfTl\Dxw  
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。 ?_T[]I'  
8-@H zS%  
]U }B~Y  
三. 动工 LIyb+rH#yg  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: -%V~ 1  
T?tZ?!6  
_|;{{8*?  
{V8uk $  
template < typename T > )/2TU]//  
class assignment vRDs~'f  
  { J(P'!#z^  
T value; E, oR.B  
public : -q&,7'V  
assignment( const T & v) : value(v) {} J'k^(ZZ  
template < typename T2 > \i<7Lk  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } E #!.;AQ  
} ; w")m]LV  
Oa M~rze  
BE54L+$p  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 aO bp"  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment I\IDt~  
N0 mh gEA  
DwWm(8&6;}  
)d|s$l$?7  
  class holder kX)*:~*  
  { JcfGe4  
public : 7c6- o"A  
template < typename T > 7=&+0@R#/d  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const TFz k5  
  { _!w69>Nj  
  return assignment < T > (t); :z%Zur+n c  
} +HgyM0LFg  
} ; }U%T6~_wR  
i 8%@4U/ J  
b tbuE  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: |C0!mU  
SQ'%a-Mct  
  static holder _1; C]h_co2eI  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 >X=VPh8  
Y3 -f68*(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Q:'r p  
而不用手动写一个函数对象。 *&V"x=ba,  
9Sl5jn  
}j!C+i  
5'<mfY'B  
四. 问题分析 2+*o^`%4P  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 >\3N#S"PF  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 9hJ a K  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Ag&K@%|*  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 7;Vmbt9  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 KTeR;6oZn"  
EiyHZ  
五. 问题1:一致性 {s6hi#R>  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 7f<@+&  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 _ x$\E  
Os!x<r|r  
struct holder ih |&q  
  { z f >(Y7M  
  // u(PUbxJ V  
  template < typename T > =)x+f/c]  
T &   operator ()( const T & r) const #vAqqAS`,  
  { - rI4_Dl  
  return (T & )r; 42:,*4t(  
} FV/lBWiQQ  
} ; x&$8;2&.  
LKZv#b[h  
这样的话assignment也必须相应改动: <~u-zaN<W  
.&h|r>*|J  
template < typename Left, typename Right > 8~O0P=  
class assignment =4OV }z=I  
  { dqi31e{*2\  
Left l; =NWzsRl,  
Right r; Zq:c2/\c}  
public : #IJ6pg>K  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Lzx/9PPYn  
template < typename T2 > tqL2' (=  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } HHOqJb{8S  
} ; :!FGvR6  
};f^*KZ=0  
同时,holder的operator=也需要改动: KHM,lj*  
h dqr~9  
template < typename T > >x ]{c b/m  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const w BoP&l  
  { &gI*[5v  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); &egP3  
} P~PM$e  
/PG%Y]l0b  
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。 29&F_  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 t7*F,  
g'EPdE  
return l(rhs) = r; hW\'EJ  
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。 biU ?>R  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: []?*}o5&>T  
Dw,LB>Eq,  
template < typename Tp > VmZDU(M  
class constant_t g``S SU  
  { J8[aVG  
  const Tp t; 5JG`FRW!  
public : \vuWypo  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} #fXy4iL l  
template < typename T > zXx A"  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const  TZdJq  
  { wp@6RJ  
  return t; (Sj<>xgd  
} QJI]@3 Y  
} ; L\"eE'A  
Ft_g~]kZo  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 VS65SxHA  
下面就可以修改holder的operator=了  vF'IK,  
rY$ wC%  
template < typename T > ]#rN z"  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const %2beoH'  
  { 46H@z=5  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); x$pz(Q&v  
} u=0161g  
8SCXA9}  
同时也要修改assignment的operator() f+Fzpd?wS  
cu#r#0U-  
template < typename T2 > Iomx"y]9  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } _&]Gw, ~/i  
现在代码看起来就很一致了。 R0F&!y!B  
J@rBrKC  
六. 问题2:链式操作 V Y@`)  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 A^4#6],%v  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 d^"|ESQEU  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ,,?XGx  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 U?EXPi61Z  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct -y/Y%]%0  
-)DxF<8B  
template < typename T > %xC}#RDf  
struct result_1 FQ/z,it_i  
  { W>[TFdH?  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 1TgD;qX  
} ; W^eQ}A+Z  
\3x+Z!  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: E:P_CDSd]  
0 n|>/i  
template < typename T > 8]4W@~c  
struct   ref LVy (O9g  
  { Z[kVVE9b?  
typedef T & reference; 02^Nf7DMR  
} ; 1WI^R lWd(  
template < typename T > r6nWrO>y  
struct   ref < T &> C`8.8  
  { iS`ok  
typedef T & reference; ^j1i CL!  
} ; ];QX&";Z  
;20sh^~  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Uu|R]azbO  
0u I=8j  
template < typename T > o3le[6C/8=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const c3O&sa V!  
  { \M*c3\&~,e  
  return l(t) = r(t); `L3{y/U'  
}  X$_z"t  
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。 2HDWlUTNVO  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 e`?o`@vO,  
|gfG\fL3V  
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 gc W'  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: )OFf nKh  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 :7s2M  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 SYgkYR  
最后的布局是: 5$*=;ls>J  
                Add W'v o?  
              /   \ RZ?abE8  
            Divide   5 /WIH#M  
            /   \ <Q_E3lQy/  
          _1     3 +_ $!9m  
似乎一切都解决了?不。 t*Z4&Sy^  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 *~zB{  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 j!IkU}*c  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 7_L$XIa  
_*wlK;`  
template < typename Right > BfDC[(n`  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const sLc,Dx"+  
Right & rt) const kXO c)  
  { +[[^W;<.l  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ah#jvp  
} j$P`/-N  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 7H?lR~w  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 ?',GRaD  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 ?:+p#&I  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 pwA~?$B1  
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。 s6Il3K f  
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? 2F/oWt|w?  
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: &_'3(xIO  
NOl/y@#  
template < class Action > q<cxmo0S  
class picker : public Action ?BU?c:"f  
  { (Y  
public : Pje 1,B q  
picker( const Action & act) : Action(act) {} `6v24?z  
  // all the operator overloaded qCm8R@  
} ; ^$y`Q@-9  
FaKZ|~Y e  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 RP9~n)h~b  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: !14l[k+\  
%Lp#2?*  
template < typename Right > f;bVzti+w  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const .+5;AtN  
  { `~ h8D9G  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); dlwOmO'Bm)  
} >KJE *X@s  
b:$q5  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > HC| ]Au  
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。 -~ Dn^B1^  
w=[ITQ|W%  
template < typename T >   struct picker_maker e+y%M  
  { Gyc _B  
typedef picker < constant_t < T >   > result; CUj$ <ay=  
} ; VgS2_TU  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > B+2.:Zn6  
  { VI)hA ^ S  
typedef picker < T > result; nQG<OVRClS  
} ; %:7/ym[  
DKG; up0  
下面总的结构就有了: DK|/|C}6  
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。 [o.#$(   
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 uC2qP)m,^  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 <4N E)!#  
至此链式操作完美实现。 wIF)(t-):  
(i-L:  
_$KkSMA~_  
七. 问题3 X @X`,/{X  
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。 7Kt i&T  
 ;ih;8  
template < typename T1, typename T2 > G_xql_QR  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %4w#EbkSS  
  { %< Jj[F  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 1:4u]$@E  
} *7),v+ET  
$^W|@et{ ]  
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: zvT8r(<n}  
vSk1/  
template < typename T1, typename T2 > TtgsM}Fm  
struct result_2 R%Xz3Z&|  
  { TU9$5l/;g  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; D+7[2$:z  
} ; Q1x=@lXR  
BuS[(  
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? ][>-r&V  
这个差事就留给了holder自己。 8[oZ>7LMzC  
    "4.A@XsY  
8>(/:u_x  
template < int Order > u`u{\ xN9  
class holder; 8aW<lu  
template <> D*ZswHT{y  
class holder < 1 > (_fovV=  
  { O66b^*=N}x  
public : *Q;?p hr  
template < typename T > Bu4@FIK!C  
  struct result_1 =@MJEo`D  
  { tQ`|MO&o  
  typedef T & result; |^gnT`+  
} ; |^OK@KdL1  
template < typename T1, typename T2 > *4c5b'u  
  struct result_2 &,$N|$yK}|  
  { seZb;0  
  typedef T1 & result; {6>$w/+~  
} ; *Z3b6X'e  
template < typename T > V/yj.aA*@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const E|_}?>{R  
  { Y9B"yV  
  return (T & )r; (dHjf;  
} b T** y?2  
template < typename T1, typename T2 > fD%20P`.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const '|G8yojz  
  { iK8jX?  
  return (T1 & )r1; _U Y5  
} DDZnNSo<JQ  
} ; &a'LOq+r'  
a?*pO`<J{  
template <> J@qLBe(v  
class holder < 2 > x::d}PP7  
  { #j"GS/y"  
public : CaV)F3   
template < typename T > SA?1*dw)  
  struct result_1 %{0F.  
  { i\=I` Yn+  
  typedef T & result; 0R}hAK+| 4  
} ; d"thM  
template < typename T1, typename T2 > \ !IEZ  
  struct result_2 -0<ZN(?|  
  { WnA Y<hZ|  
  typedef T2 & result; w7f)v\p  
} ; j3j^cO[8v  
template < typename T > gwFW+*h  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const :bXTV?#0  
  { QRwOv  
  return (T & )r; 8tzL.P^  
} l|M|;5TW  
template < typename T1, typename T2 > D[{"]=-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const "e/"$z'ca  
  { !(y(6u#  
  return (T2 & )r2; )M8@|~~  
} \jAI~|3  
} ; %1)JRc  
X7?j90tH  
V(Oi!(H;v  
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> >。 P1<McQ  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: S KGnx  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Hio+k^  
_S CY e  
return l(i, j) = r(i, j); -?Cu-'  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) LN9.Q'@r?  
ER:K^ Za  
  return ( int & )i; ]PbwG  
  return ( int & )j; ${`q!  
最后执行i = j; |C>\k u*  
可见,参数被正确的选择了。 y8]vl;88yY  
y|3!E>Up  
m~F ~9&  
!"'@c  
>"Zn# FY  
八. 中期总结 7r pTk&`  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: |WW'qg]Uu  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Me^L%%: @  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 E&Sr+D aPD  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ?XVox*6K&  
y tTppmJF  
?yA 2N;  
8an_s%,AW  
f?"909&  
{<i(aq?  
九. 简化 lLEEre  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 )7Oj  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 M* dou_Q  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: s*vtCdrE.  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 #:Ukv?  
  +-*/&|^等 1119YeL  
2. 返回引用。 N]G`]  
  =,各种复合赋值等 'f6!a5qC  
3. 返回固定类型。 E%$[*jZ  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) )F6p+i="  
4. 原样返回。 +@<@x4yt  
  operator, axv-U dE;  
5. 返回解引用的类型。 ##U/Wa3  
  operator*(单目) z@2nre  
6. 返回地址。 p(A[ah_  
  operator&(单目) Y }8HJTMB  
7. 下表访问返回类型。 i^ eDM.#X  
  operator[] hxGo~<. :  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Hlj3z3  
  operator<<和operator>> MA v-#  
T"E%;'(cp)  
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。 ~%sNPKjA  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ^1XnnQa  
`>`{DEDx{5  
template < typename Left > sA+( |cEh  
struct value_return 7Y^2JlZu=  
  { "=0JYh)%_  
template < typename T > N ^H H&~V  
  struct result_1 5ma~Pjt8}  
  { b>| d Q  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; fJn4'Q*U  
} ; m_UzmWF  
iRL|u~bj  
template < typename T1, typename T2 > u2l`% F`x  
  struct result_2 `~LaiN.  
  { 0f,Ii_k bT  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 6Ou[t6  
} ; )eBCO~HS  
} ; 9Oc(Gl5az  
w5mSoK b  
o]0\Km  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait _({K6adb  
L%4Do*V&  
下面我们来剥离functor中的operator() )H<F([Jri  
首先operator里面的代码全是下面的形式: G88g@Exk  
C-VkXk  
return l(t) op r(t) ;3N>m| ?D=  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Fx@@.O6  
return op l(t) FdmoR;  
return op l(t1, t2) @ {8x L  
return l(t) op XNB4KjT  
return l(t1, t2) op *AI?md  
return l(t)[r(t)] >^d+;~Q;  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] U( "m}^  
(\$=+' hy  
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: BxGz4  
单目: return f(l(t), r(t)); )Jd{WC.  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); LF_am*F  
双目: return f(l(t)); *Duxabo?  
return f(l(t1, t2)); qvN 5[rb  
下面就是f的实现,以operator/为例 PD@@4@^  
F$>^pw  
struct meta_divide (khMjFOg  
  { 0D_{LBO6LU  
template < typename T1, typename T2 > Z/= HQ8  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 2W=am_\0e.  
  { <}^l MBa  
  return t1 / t2; "(SZ;y  
} Mj-B;r  
} ; GbbD)  
1M/_:UH`  
这个工作可以让宏来做: `1)n2<B  
naWW i]9  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 73'.TReK  
template < typename T1, typename T2 > \ 'Lv>!s 7  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; nV+]jQ~o  
以后可以直接用 Zk75GC  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) >Y[nU~w  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 B3iU#   
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 0`l(c  
z2.ZxL"*  
Zp*0%x!e  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ?g #4&z.  
m;"dLUb  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > f1UGDC<p9  
class unary_op : public Rettype &nEQ `3~F  
  { !aub@wH3  
    Left l; qT+:oMrTSm  
public : \Z%V)ZRi=  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} %["V "{ z  
"<I*ViZ  
template < typename T > .|9o`mF7  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !]z6?kUK  
      { S`?cs^?  
      return FuncType::execute(l(t)); gw);b)&mx  
    } _f5n t:-  
8]-c4zK  
    template < typename T1, typename T2 > -?&s6XA%#  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const v22ZwP  
      { p[lciWEW  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); V57tn6 >b  
    } QUU'/e2^c  
} ; &lYe  
*wetPt)~v_  
x nm!$ $W  
同样还可以申明一个binary_op G.#sX  
\@i4im@%xU  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > dF/HKBJ  
class binary_op : public Rettype 4Sxt<7[f  
  { lGAKHCs  
    Left l; />\6_kT  
Right r; K<Qy1y~[  
public : >*aqYNft  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 9F^rXY.  
UjI -<|  
template < typename T > 17{$D ,P  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4(FEfde=  
      { jvfQG:F }  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 4S+sz?W2j  
    } ,>Lj>g{~  
RRH[$jk  
    template < typename T1, typename T2 > 9!06R-h  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ai,Nx:r   
      { 5*W<6ia  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); }yW*vy6`  
    } b4HUgW3Ac  
} ; $-:j'e:j  
6$|!_94>*)  
%+,7=Wt-  
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 &=d0'3k>  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 1SYBq,[])  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 9 L^:N)-  
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。  + Y  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! U F ]g6u  
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。。。 XV> )[Nd\H  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 P,@ :?6  
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) ) HN,Az"  
下面是修改过的unary_op ] oh.w  
xfyUT^  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ?QXc,*=N  
class unary_op O~WT$  
  { ;=[~2*8  
Left l; &:" [hU  
  xYGB{g]  
public : $ }D9)&f;  
yxt `  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} CkJ\v%JAW  
@3:oo /;  
template < typename T > A!&hjV`  
  struct result_1 6 -\ghPo  
  { Fl'+ C  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; sC=fXCGW\p  
} ;  #nS  
j>70AE3[8  
template < typename T1, typename T2 > jg_##Oha  
  struct result_2 Kq*D_Rh2  
  { ,ruL7|T&  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Bco_\cpt]z  
} ; &>. w*  
(IY= x{b  
template < typename T1, typename T2 > gADEjr*H  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const R} #6  
  { DWQ@]\  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); (K(6`~  
} JWuF ?<+k  
#6%9*Rh  
template < typename T > wwtk6;8@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?xbPdG":R  
  { ma<+!*|   
  return OpClass::execute(lt(t)); RI q9wD}4(  
} xxlYn9ke  
"$VqOSo  
} ; @+3@Z?!SZ  
i"{ \ >  
x3JX}yCX  
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 c9 UJ=  
好啦,现在才真正完美了。 A $9^JF0$  
现在在picker里面就可以这么添加了: c8'! >#$  
+Xg]@IS-eg  
template < typename Right > h* to%N  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const T!T6M6?  
  { 6] ~g*]T  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); BWbM$@'x  
} wlM"Zt  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 1qw*mV;W)_  
]i3 1@O  
3',|HA /x  
}BpCa6SAs  
lUR7zrwJ]o  
十. bind q DQ$Zq[  
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。 nzdJ*C  
先来分析一下一段例子 St6U  
YuZxKuGy  
@GB~rfB[  
int foo( int x, int y) { return x - y;} XCGJ~  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 [a&|c%h  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 jo.Sg:7&  
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。 0t-!6  
我们来写个简单的。 @@,l0/  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 1HF=,K+  
对于函数对象类的版本: g?'4G$M  
c:/ H}2/C  
template < typename Func > bk**% ]  
struct functor_trait gsqpQq7  
  { yJ(p-3O5  
typedef typename Func::result_type result_type; M mjeFv  
} ; RE72%w(oM  
对于无参数函数的版本: 26c,hPIeXY  
V0,%g+.^  
template < typename Ret > Qg\OJmv  
struct functor_trait < Ret ( * )() > JY+ N+c\  
  { tntQO!pM  
typedef Ret result_type; q&h&GZ  
} ; oCBZ9PGkK  
对于单参数函数的版本: }=':)?'-.  
,<[Q/:}[  
template < typename Ret, typename V1 > !z !R)6  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Sc!{ o!9\  
  { qjsS2,wM  
typedef Ret result_type; [dK5kO  
} ; GgoPwl#{  
对于双参数函数的版本: ]vJ] i <|b  
J!$q"0G'WT  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ,~@Nhd~k  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 5$,dpLbL  
  { R89 ;<,Ie  
typedef Ret result_type; q F \a]e  
} ; 7j&iHL  
等等。。。 #|\NG  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ~Bll\3-=  
BcMgfa/  
template < typename Func > .e $W(}  
struct func_return H]LH~l  
  { i)Hjmf3  
template < typename T > $nB4Ie!WcR  
  struct result_1 y{.s 4NT  
  { %<|w:z$vp  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Jl-Lz03YG  
} ;  Pa .D+  
OC$Y8Ofr  
template < typename T1, typename T2 > kxJ! #%w  
  struct result_2 d]JiJgfa%  
  { %1uY  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; hrpql_9.  
} ; #S57SD  
} ; =Fq"lq %  
wic& $p/%  
}n+#o!uEf  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 6]=$c<.&  
^:.=S`,^  
template < typename Func, typename aPicker > "v @h  
class binder_1 3d qj:4[f  
  { 5 ",@!1ju  
Func fn; 8Bvc# +B  
aPicker pk; iWbrX1 I+  
public : [NE:$@  
_S43_hW  
template < typename T > oUMY?[Wp  
  struct result_1 O@@=ZyYwc  
  { GXV<fc"1  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; WD=#. $z$  
} ; g1JBssw&m  
}B=`nbgIG7  
template < typename T1, typename T2 > #{]X<et  
  struct result_2 uyt]\zVT  
  { ]] R*sd*  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; A4lh`n5%  
} ; -6(u09mb_  
)z'LXy8  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} |K(j}^1k  
A.a UWh  
template < typename T > E2M|b  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vf=b5s(7Q  
  { >wiW(Ki}  
  return fn(pk(t)); A %iZ_h^  
} 9%>GOY  
template < typename T1, typename T2 > Nwu,:}T  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }g1V6 `8&  
  { %#!`>S)O  
  return fn(pk(t1, t2)); W 7k\j&x  
} 1+1Z]!nG#!  
} ; _~?N3G  
C NDf&dzX8  
[89qg+z  
一目了然不是么? K3QE>@']  
最后实现bind 0Q^a*7w`8a  
x7qVLpcL3z  
}@ Nurs)%_  
template < typename Func, typename aPicker > b5kw*h+/'h  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) C?v_ig  
  { [<;4$}f\  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); dg9 DBn#  
} 8lAs~c  
gOkq>i_  
2个以上参数的bind可以同理实现。 jmgU'w-s  
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。 NwH`t#zd  
s8,{8k  
十一. phoenix YGRv``(  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: HmWU;9Vn+  
h,-8( S  
for_each(v.begin(), v.end(), tDF=Iqu)a  
( =D<{uovQB  
do_ Algk4zfK2,  
[ '~2S BX?J  
  cout << _1 <<   " , " 02U5N(s  
] *=OU~68)C  
.while_( -- _1), iNn]~L1  
cout << var( " \n " ) e;1n!_l\  
) *#O8 ^3D_c  
); OF^:_%c/  
g`6_Ao8  
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: $3aq+w:  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor qJY'"_Q{  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Ba=P  
那么我们就照着这个思路来实现吧: `m N*"1p-  
=|lw~CW  
|P{K\;-  
template < typename Cond, typename Actor > A^/$ |@  
class do_while MO7:ZYq  
  { Vo@[  
Cond cd; mK!73<p_  
Actor act; jfxW9][   
public : RQzcsO  
template < typename T > rQ0V3x1"Qx  
  struct result_1 *XRAM.  
  { h,:8TMJRRN  
  typedef int result_type; "i+fO&LpZ  
} ; a<-'4D/  
rFY% fo  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} oLJP@J  
$O}:*.{(W  
template < typename T > +b<q4W  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const kHj|:,'sV  
  { =yn|.%b  
  do < I}O_:%  
    { +9S_H(  
  act(t); !}u'%  
  } x1\ a_Kt  
  while (cd(t)); y:TLGQ0  
  return   0 ; JTH8vk:@  
} y#[PQ T  
} ; obUX7N  
i3T]<&+j5  
dW3q  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). }R.<\  
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。 _1D'9!+   
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。 p=T,JAIt  
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。 Ol8ma`}Nq3  
下面就是产生这个functor的类: j5lSu~  
nl9G1Sm(E  
N7A/&~g5L  
template < typename Actor > N%1T>cp0  
class do_while_actor =d#3& R]p  
  { %xE9vN;  
Actor act; P{ AJH1  
public : 2jQ|4$9j  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} h=uv4&  
OidF{I*O  
template < typename Cond > wyqXD.o f  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 3Lx]-0h  
} ; S|U/m m  
bL`O k  
&%QtUPvr9  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 BdHLow  
最后,是那个do_ ulM6R/ V:?  
i#$N,kt  
`'BvUTDyZ  
class do_while_invoker R:7j`gHJ|9  
  { %T3L-{s5  
public : KF' $D:\  
template < typename Actor > ") Xy%C`J  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const :G#>):  
  { mz\d>0F U.  
  return do_while_actor < Actor > (act); _KSYt32N  
} N :E7rtT,M  
} do_; h(aF>a\Z  
KNtsz[#b  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? nK*$P +[R  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 0) }bJ,5/  
最后来说说怎么处理break和continue ;M '?k8L  
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。 Ip}(!D|  
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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