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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ?A]:`l_"  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 r=s7be  
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, y M>c**9  
r| YuHm  
Zu5`-[mw  
Lw3Z^G  
  class filler `>K;S!z  
  { +|^rz#X  
public : P}cGWfj  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ^G5 _d"Gr  
} ; S]k<Ixvf  
ETYw  
O%rjY  
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: *`|F?wF  
).xQ~A\.  
;X\,-pjv  
SC'fT!  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); %h3CQk  
ZVeY`o(uE  
4SmhtC  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 C]{43  
ptX;-'j(  
1XwbsKQ}  
,b2Cl[  
二. 战前分析  /I="+  
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。 nd-y`@z  
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 %|4Nmf$:Og  
`NrxoU=  
]Rz]"JZ\S  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); fAYm3+.l3  
  /* --------------------------------------------- */ XD9lox  
vector < int *> vp( 10 ); u PjJ>v  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); F $B _;G  
/* --------------------------------------------- */ cu.f]'  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Ow<=K:^  
/* --------------------------------------------- */ h%pgdix  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); $:SHZe  
  /* --------------------------------------------- */ _bu, 1EM  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); jeC3}BL }  
/* --------------------------------------------- */ C}#JvNyQ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); nT9B?P>  
vTN$SgzfCU  
YS%HZFY, "  
_r&`[@m  
看了之后,我们可以思考一些问题: }>>BKn   
1._1, _2是什么? v-EcJj%  
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。 1%t9ic  
2._1 = 1是在做什么? d XrLeoK  
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。 "\Z.YZUa\  
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。 +wr2TT~  
Z_Hc":4i  
Y0 Ta&TYZ0  
三. 动工 ~[t%g9  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: b v~"_)C  
K'Wg_ihA  
+,f|Y6L<  
]^p6db zWe  
template < typename T > d A[I  
class assignment *?+E?AGe  
  { UOi8>;k`  
T value; "}Vow^vb  
public : +.:- :  
assignment( const T & v) : value(v) {} ):31!IC  
template < typename T2 > b+9M? k"  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } I 4 ,C-D  
} ; +\2{{~_z  
GBVw6+(c  
".Luc 7  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 UW_fn  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment iG^o@*}a  
O'*KNJX  
@))PpE`co8  
&82Za%  
  class holder uPQ:}zL2  
  { ^giseWR(  
public : :>c33X}  
template < typename T > FIDV5Y/f  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const +:+q,0~*]  
  { ^9UKsy/q  
  return assignment < T > (t); }vgeQh-G  
} Z.ky=vCt  
} ; #41~`vq3  
IC"bg<L,*  
&Rdg07e;>  
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: Ko|nF-r_  
Mj|\LF +  
  static holder _1; 2x<,R/}  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 e3oHe1"hP  
Bf1,(^3XH  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); % \IB_M  
而不用手动写一个函数对象。 4}E|CD/pZ  
2+ m%f"  
B>hf|.GI  
50q(8F-N  
四. 问题分析 rozp  
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。 n** W  
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。 [T<nTB# w  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 f~ kz=R=  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 4+"2K-]   
下面我们可以对这几个问题进行分析。 wc`UcGO  
nLicog)!I  
五. 问题1:一致性 F!(Vg  
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?| Y@B0.5U2  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 R~ n[g  
C@1B?OfJ  
struct holder -j9Wf=  
  { wyJ+~  
  // jrk48z  
  template < typename T > jkTC/9AE|  
T &   operator ()( const T & r) const v"ZNS  
  { yK9:LXhf  
  return (T & )r; BQTZt'p  
} }@6ws/5  
} ; "sh*,K5x|  
7vZtEwC)n  
这样的话assignment也必须相应改动: ZEa31[@B[  
@ >_v/U'  
template < typename Left, typename Right > p?rh+0wgX  
class assignment |iSd<  
  { Z$jqB~=^e  
Left l; ]t0]fb[J  
Right r; o?5m^S14[1  
public : W'lejOiw  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ~j3O0s<gK  
template < typename T2 > _[F(8Q x"  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } X\&CQiPS  
} ; R `K1L!`3  
cH>@ZFTF  
同时,holder的operator=也需要改动: [>--U)/  
e7tp4M9!%  
template < typename T > ^I W5c>;|  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const r)<c ~\0 7  
  { gOb"-;Zw  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); M]|tXo$?  
} PzF>yG[  
jEhPx  
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。 CZZwBt$P  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 28 Q\{Z.  
vo (riHH  
return l(rhs) = r; p.@ kv  
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。 6sjd:~J:  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: cvOCBg38BH  
(E(J}r~E  
template < typename Tp > , L_u X  
class constant_t Ob!NC&  
  { & 6="r}  
  const Tp t; da ' 1 H  
public : 65]>6D43  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} *? V boyU  
template < typename T > ) KvGJo)("  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const u~c75Mk_v  
  { P*6h $T  
  return t; B<$(Nb5<  
} ~#MXhhqB  
} ; 6+ UTEw;  
^=Dz)95c  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 LO;7NK  
下面就可以修改holder的operator=了 )B*D\9\Z  
Q6PaT@gs  
template < typename T > Z1}@N/>>  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const iWGn4p'  
  { d HN"pNNs  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); "f~*4g  
} D?.H|%  
po9f[/s'+o  
同时也要修改assignment的operator() _.%U}U  
Talmc|h  
template < typename T2 > "LNLM  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } =O%Hf bx  
现在代码看起来就很一致了。 0?o<cC1Z  
+lplQh@RB  
六. 问题2:链式操作 K>2M*bGc p  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 -bd'sv  
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。 iV5S[uy72.  
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。 1SF8D`3  
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。 ni$;"R GC  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct "|Gr3sD  
Np"~1z.(b  
template < typename T > prEI9/d"  
struct result_1 ;,lFocGv  
  { nV:RL|p2jw  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; "l 8YD&q  
} ; w2H^q3*  
icK$W2<8mg  
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: =4[ U<opP  
Hk f<.U  
template < typename T > XEBeoOX/  
struct   ref :i3 W U%  
  { =odKi"-6  
typedef T & reference; 4 _P6P  
} ; m Ce"=[  
template < typename T > w8D6j%C  
struct   ref < T &> :al ,zxs  
  { (u4'*[o\t  
typedef T & reference; -}1TT@  
} ; MWv(/_b  
SM8f"H28  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: >fi_:o  
)g?ox{Hol  
template < typename T > ]JR2Av  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 1'!D   
  { F%f)oq`B  
  return l(t) = r(t); _lDNYpv  
} |%oI,d=ycv  
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。 :6:,s#av  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 $0gGRCCG;  
x1h&`QUP  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 .ah[!O  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: |It&1fz}  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ,8.$!Zia  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 >,ABE2t5  
最后的布局是: e3mFO+  
                Add i}e/!IVR3  
              /   \ LGK&&srJs  
            Divide   5 ?bPW*A82{q  
            /   \ Y(u`K=*  
          _1     3 9;Q|" T  
似乎一切都解决了?不。 j}O qWX>/  
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。 ]N2! 'c  
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。 D*>#]0X  
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: QHxof7  
H$V`,=H  
template < typename Right > dT0>\9ZNr  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const j#Qnu0D  
Right & rt) const ^(s(4|  
  { erKi*GssZ  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); i &%m^p  
} Ih N^*P:Fo  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 LzxO=+=9!q  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 8|(],NyEJ  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 ~{ GTL_w  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 :p%#U$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。 +z[+kir  
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? "@^Q" RF  
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: &>!-67  
f@gvDo]Y  
template < class Action > b0/YX@  
class picker : public Action AB{zkEuK  
  { +cbF$,M4  
public : .C.b5x!  
picker( const Action & act) : Action(act) {} xYZ,.  
  // all the operator overloaded .4ZOm'ko{  
} ; )~Gn7  
h@z0 x4_])  
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。 %LM6=nt  
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: L?Ys(a"k  
~MP |L?my  
template < typename Right > CG95ScrX  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const E0x\h<6W~  
  { =XtQ\$Pax  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ^i r)z@P?V  
} O c.fvP^ZD  
N~0ih T G5  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > R58NTPm  
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。 %ZcS"/gf  
-k@1# c+z  
template < typename T >   struct picker_maker f[ 2PAz  
  { w5^k84vye  
typedef picker < constant_t < T >   > result; tJ7F.}\;C  
} ; #.!#"8{0_  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > UCXRF  
  { xHqF_10S#  
typedef picker < T > result; SME9hS$4  
} ; AusjN-IL  
N:CQ$7T{ j  
下面总的结构就有了: *dxm|F98  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 %% /8B  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 1Q!kk5jE  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 rB{w4  
至此链式操作完美实现。 &4+|{Zx0  
0b/@QgJ  
{bADMj1  
七. 问题3 }n "5r(*^@  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 )t@9!V  
alB'l  
template < typename T1, typename T2 > Aix6O=K6  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :<mJRsDf  
  { F+GX{e7E\  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); wdAKU+tM  
} }O>4XFj  
4lWqQVx  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: VdGVEDwz  
K a& 2>F  
template < typename T1, typename T2 > PO8Z2"WI  
struct result_2 Z#B}#*<C  
  { {%CW!Rc  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; E#_2t)20  
} ; x=IZ0@p  
d:w/{m% #  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? gS'7:UH,  
这个差事就留给了holder自己。 @HiGc^ X(  
    wV iTMlq  
M.6uWwzQR  
template < int Order > -KV,l  
class holder; @0s' (  
template <> _"Z?O)d*  
class holder < 1 > 6T|Z4f|  
  { *oeXmY  
public : j}tM0Ug.U  
template < typename T > p"c6d'qe  
  struct result_1 dq@ * 8ui  
  { qHp2;  
  typedef T & result; 0O,;[l  
} ; !mTq6H12 !  
template < typename T1, typename T2 > vBOY[>=  
  struct result_2 !'~Ldl  
  { /8Y8-&K0  
  typedef T1 & result; RRPPojKZ  
} ; B`<}YVA  
template < typename T > 3cgq'ob  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const uS,?oS  
  {  Igmg&  
  return (T & )r; <8;~4"'a  
} 38T] qz[Sn  
template < typename T1, typename T2 > l`N4P  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const  ;}?ZH4.S  
  { YPGzI]\  
  return (T1 & )r1; dqJ 8lU?  
} xEu rkR  
} ; u6F>o+Td)  
8b.k*,r>  
template <> P8}IDQ9  
class holder < 2 > z,$uIv}'@  
  { S6(48/  
public :  @--"u_[  
template < typename T > |'1.a jxw  
  struct result_1 Jz>P[LcB  
  { (*P`  
  typedef T & result; x?V^ l*  
} ; t6\H  
template < typename T1, typename T2 > %hN>o)  
  struct result_2 P7b"(G%  
  { vD9\i*\2  
  typedef T2 & result; >qB`0 3>  
} ; ULxQyY;32  
template < typename T > =DfI^$Lr:  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const p0 X%^A,4  
  { zl6]N3+4  
  return (T & )r; sZCK?  
} ?wPTe^Qtv  
template < typename T1, typename T2 > #7Q9^rG  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const i a!!jK}  
  { ]|eMEN['  
  return (T2 & )r2;  q/ Y4/  
} \ t1#5  
} ; kJJiDDL0;*  
G-2~$ u  
q[VQ?b~9  
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> >。 $(;Ts)P  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Ycm.qud ?  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: &hkD"GGe  
.tLRY  
return l(i, j) = r(i, j); v~Dobk/n  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) F?R6zvive  
8)eRm{  
  return ( int & )i; U ->vk{v  
  return ( int & )j; APF`b  
最后执行i = j; 8v2Wi.4T  
可见,参数被正确的选择了。 d;p3cW"  
H @k }  
]:D&kTc  
FS&QF@dtgf  
1aO(+](;  
八. 中期总结 MbCz*oW  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 'l<$H=ZUVG  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 SF*mY=1  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 KTT!P 4  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor BM:p)%Pv#P  
Y\_mq d  
l![79 eFp  
5I6?gv/  
S+[,\>pY  
]^.`}Y=`g  
九. 简化 *~6]IWN`  
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。 5JVBDA^#om  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 guYP|  
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: -M6vg4gf  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 EiC["M'}  
  +-*/&|^等 g]HxPq+O  
2. 返回引用。 ]kmAN65c  
  =,各种复合赋值等 /<LjD  
3. 返回固定类型。 "?6*W"N9  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) m`fdf>gWp  
4. 原样返回。 G@D;_$a  
  operator, eWm'eO  
5. 返回解引用的类型。 <:/aiX8  
  operator*(单目) v"(6rZsa  
6. 返回地址。 =Xr{ Dg  
  operator&(单目) ,e1c,}  
7. 下表访问返回类型。 uGXvP(Pg'  
  operator[] SGZYDxFC@  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值  EJC}"%h  
  operator<<和operator>> um]*nXIr  
1_LKqBgo  
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。  lY`WEu  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: "~=}&  
@(a~ p  
template < typename Left > M<Z#4Gg#4  
struct value_return mD +9/O!  
  { _?{KTgJG  
template < typename T > /rD9)  
  struct result_1 bHSoQ \  
  { 9<CUm"%J  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 9mMQ  
} ; C'A D[`p  
`{"V(YMEV  
template < typename T1, typename T2 > Bq~S=bAB>R  
  struct result_2 otjT ?R2g'  
  { ^8oN~HLZ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; p + JOUW  
} ; EiM\`"o  
} ; ~8k`~t!  
]A-LgDsS  
jK6dI 7h  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ?P7QAolrr  
L67yL( d6a  
下面我们来剥离functor中的operator() H/x 9w[\+[  
首先operator里面的代码全是下面的形式: QrmGrRH  
;+f(1=x  
return l(t) op r(t) j/uMSE  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) epk C '  
return op l(t) 8[^b8^  
return op l(t1, t2) E]a,2{&8<  
return l(t) op l3MA&&++KF  
return l(t1, t2) op 2g)q (  
return l(t)[r(t)] p,8:(|(  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] O>X!78]#K  
Q"pZPpl&  
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: -y&>&D  
单目: return f(l(t), r(t)); u^ wG Vg  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 0\ j)!b  
双目: return f(l(t)); !&KE">3Qu  
return f(l(t1, t2)); 65 &+Fv  
下面就是f的实现,以operator/为例 }VH` \g}  
= "Lb5!  
struct meta_divide Jn?ZJZ  
  { P6^\*xkMr  
template < typename T1, typename T2 > }darXtZKkK  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 9ys[xOh WM  
  { uX7"u*@Q*~  
  return t1 / t2; )buy2#8UW  
} [F *hjGLc}  
} ; %tkL<e  
) { "}bMf  
这个工作可以让宏来做: +Sv2'& B  
Sf`?j  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 2rP!]  
template < typename T1, typename T2 > \ zBrqh9%8e  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; i"!j:YEo  
以后可以直接用 LGRhCOP:  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) G @L `[Wu  
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`0oI66B/  
(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。。。) , YE+k`:  
^jo*e,y:  
BXl Y V"  
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 3XjY  
4NFvX4  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ]ao%9:P;  
class unary_op : public Rettype n)]u|qq  
  { &eg@Z nPn  
    Left l; ]CnT4[f!  
public : _B==S4^/yU  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} [QT H~  
UUgc>   
template < typename T > ;2eZa|M*q  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `@ Ont+  
      { ss7Z-A4z  
      return FuncType::execute(l(t)); ~m7?:(/lb  
    } &ujq6~#  
a,*|*Cv  
    template < typename T1, typename T2 > 3 _DJ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const y=y#*yn&  
      { kvt"7;(  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); XlxB%  
    } QfU{W@!h  
} ; Kv\uBMJNW  
P<xCg  
Wf$P+i*  
同样还可以申明一个binary_op ,n{ |d33  
+-:G+9L@  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > -v WX L  
class binary_op : public Rettype TbR Ee;1  
  { 1,G f;mcQ  
    Left l; FVH R  
Right r; 6$$ku  
public : :"oUnBY%  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} >R6>*|~S  
?)c9!hR  
template < typename T > /kd6Yq(y  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ud,_^Ul  
      { 0R?LWm j  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ,#=;V"~9  
    } a: OuDjFp  
h IUO=f  
    template < typename T1, typename T2 > [E%Ov0OC  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const z 4`H<Pn  
      { e#uF?v]O  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); c f1GA  
    } jJY!;f  
} ; a s?)6  
yy3-Xu4  
>9]i#So^  
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 4ze4{a^  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 L{i|OK^e  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Rlf#)4  
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。 *[['X%f  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! }#f~"-O  
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。。。 Z0%Qy+%  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 {f)"F;]V  
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) j%s:d(H`  
下面是修改过的unary_op Kkds^v6  
rv97Wm+  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > y{\K:    
class unary_op ib)AC,LT  
  { Bso3Z ^X.  
Left l; 8(A+"H(  
  gkDlh{  
public : tqe8:\1yK  
a)Ca:p  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} B mxBbg  
A Pu cA  
template < typename T > '&$xLZ8  
  struct result_1 ZiOL7#QWX  
  { b6UD!tXp  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; jPNm $Y1  
} ; 1 9C=' TMS  
w[wrZ:[  
template < typename T1, typename T2 > H-.8{8  
  struct result_2 4#y  
  { :vJ0Ypz-u  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; (>Tq  
} ; g!`$bF=e  
T"$yh2tSY  
template < typename T1, typename T2 > ENi@R\ p  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &ahZ_9Q  
  { ${F] N }  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); /!Ng"^.e  
} %7~~*_G  
H#;-(`F  
template < typename T > !* C9NX  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <);Nc1  
  { $R[ggH&  
  return OpClass::execute(lt(t)); AR-&c 3o  
} Xy(o0/7F9  
#2023Zo]  
} ; wfxg@<WR  
Z>H y+Q4  
dLMKfh/4Q  
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 nZ 0rxx[V?  
好啦,现在才真正完美了。 U&\8~h  
现在在picker里面就可以这么添加了: <X_I`  
3o=K?eOdg  
template < typename Right > pkL&j<{  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Yw\PmRL"p  
  { fc #zhp5bX  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ,1+)qv#|i  
} $fwv'  
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。 2%Y]M%P  
KGsH3{r  
T~rPpi&  
`'{>2d%\g  
(0T6kD  
十. bind VY5/C;0^h  
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。 v} $KlT  
先来分析一下一段例子 p=65L  
 !Z'x h +  
.*s1d)\:  
int foo( int x, int y) { return x - y;} dt(#|8i%  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Rx22W:S=C.  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ,wN>,(  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ?m?DAd~ZY  
我们来写个简单的。 ljij/C=  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: DhwFD8tT  
对于函数对象类的版本: U]Vu8$W  
[BpIzhy&}  
template < typename Func > :! h1S`wS  
struct functor_trait ^Z{W1uYi  
  { 0]c 2T  
typedef typename Func::result_type result_type; s3*h=5bX=  
} ; W~J>Srt  
对于无参数函数的版本: x05yU  
 H)),~<s  
template < typename Ret > %/o8-N|_[  
struct functor_trait < Ret ( * )() >  4_E{  
  { ^hhJ6E_W  
typedef Ret result_type; MW^,l=kqW)  
} ; 32r2<QrX  
对于单参数函数的版本: >t,BNsWB  
EhkvC>y  
template < typename Ret, typename V1 > ,[lS)`G  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ix<sorR H  
  { k#I4^  
typedef Ret result_type; S&A, Q'  
} ; Xq9n-;%zL  
对于双参数函数的版本: K>2mm!{  
_Kp{b"G  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Ccw6,2`&  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > s 9,?"\0Zm  
  { 9~^%v zM  
typedef Ret result_type; n y7 G  
} ; $W 46!U3  
等等。。。 J2BW>T!tuw  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy MjAF&bD^  
06 kjJ4  
template < typename Func > `[<j5(T  
struct func_return G] -$fz  
  { .`OyC'  
template < typename T > b{C3r3B8  
  struct result_1 5 JE8/CbH  
  { ]OE{qXr{  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 0jsU^m<g  
} ; 9OeY59 :  
J 00%,Ju_  
template < typename T1, typename T2 > >;N0( xB  
  struct result_2 li4rK <O  
  { Ng?n}$g*  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; QfuKpcT &  
} ; 5G@z l  
} ; p!MOp-;-  
}xx[=t=nUf  
IS`1}i$1%  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 {%$eq{~m  
xF'9`y^]!@  
template < typename Func, typename aPicker > t> J 43  
class binder_1 ANNfL9:Jy  
  { OAu ?F}O  
Func fn; }LDH/# u  
aPicker pk; _7(>0GY  
public : aHosu=NK  
Ctpr.  
template < typename T > #%4-zNS  
  struct result_1 jg]_'^pVzr  
  { [:x^ffs  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; gdupG  
} ; / vI sX3v  
lHBk&UN'  
template < typename T1, typename T2 > 3;(6tWWLT  
  struct result_2 @|:_?  
  { #/NZ0IbHk  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; VC "66 \d&  
} ; eeX^zaKl]  
w(O/mUDX  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} {{c/:FTEU  
o +sb2:x  
template < typename T > fRp+-QvE  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;iJ*.wVq  
  { ]de'v  
  return fn(pk(t)); e"u=4nk  
} WQ/H8rOs  
template < typename T1, typename T2 > {=W TAgP  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C zKU;~D=B  
  { *f8; #.Re  
  return fn(pk(t1, t2)); UD|Qa  
} C%ibIcm y  
} ; zQJ9V\0  
fD3}s#M*G  
Zgt:ZO  
一目了然不是么? gTE/g'3  
最后实现bind kB-%T66\  
[A?Dx-R;(  
?\MvAG7Y  
template < typename Func, typename aPicker > xc.(-g[  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) V @A+d[  
  { ~y.{WuUD  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); (9r\YNK  
} "oZ-W?IKE  
6-U+<[,x  
2个以上参数的bind可以同理实现。 \F;V69'  
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。 \_pP:e  
XUT,)dL  
十一. phoenix E 5D5  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: aqq7u5O1r  
w=.w*?>  
for_each(v.begin(), v.end(), PtySPDClj  
( %N#8D<ULd  
do_ |~b.rKQt[  
[ 1Wd?AyTY,  
  cout << _1 <<   " , " USLG G}R  
] okfGd= &  
.while_( -- _1), }J27Y ;Zp9  
cout << var( " \n " ) >U\,(VB  
) :_;9&[H9ha  
); kwRXNE(k]_  
iHoQNog-!  
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: hsIC5@s3  
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 X~ n=U4s}O  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 $]IX11.m  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 4.|-?qG  
<[O8 {9j  
QXZjsa_|  
template < typename Cond, typename Actor > s`W\`w}  
class do_while CL{R.OA  
  { (q'w"qj  
Cond cd; *-~B{2b<  
Actor act; aIV(&7KT4  
public : 07WZ w1(;  
template < typename T > a+!#cQl  
  struct result_1 x/*ndH  
  { 4.)hCb  
  typedef int result_type; !=j\pu} Z  
} ; dI'cZt~n  
l:v:f@M&  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} G}1?lO_d`  
[ t@  
template < typename T > ~^*IP1.3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const P6,~0v(S  
  { t2Dx$vT*&  
  do jE!<]   
    { B. Rc s  
  act(t); p!^.;c  
  } 'EFSr!+  
  while (cd(t)); 23XSQHVx  
  return   0 ; 8s6~l.v  
} r8\"'4B1  
} ; fx@Hd!nO~"  
P$z8TDCH  
6'6 "Ogu%'  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 5~Vra@iab:  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 `p`)D 6  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ~e,k71  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 N yT|=`;  
下面就是产生这个functor的类: )SG+9!AbMZ  
@T53%v<5  
b~?FV>gl  
template < typename Actor > u/?s_OR  
class do_while_actor :A%|'HxH3  
  { G0p|44_~t  
Actor act; &9b sTm  
public : k2Yh?OH  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} !~5;Jb>s[/  
HMsTm}d  
template < typename Cond > `Oz c L  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; -QR&]U+  
} ; =Q985)Y&  
U X)k;h  
%_xRS  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 siveqz6h  
最后,是那个do_ :G$f)NMK  
=!{7ZSu\  
FG.MV-G  
class do_while_invoker [gm[mwZ  
  { 2_lgy?OE`  
public : ,-7w\%*  
template < typename Actor > +Bk d  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const C.I.f9s?R  
  { P_11N9C  
  return do_while_actor < Actor > (act); #$p&J1   
} p9w<|ZQ]:  
} do_; llVm[7  
PLDg'4DMg  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? nO^aZmSu  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 FoY_5/  
最后来说说怎么处理break和continue {qO[93yg)/  
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。 28 qTC?  
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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