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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 8H|ac[hXK2  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 sPXjU5uq#  
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, ;#9ioG x  
=3!o _  
M&)\PbMc  
V7.g,  
  class filler @C^wV  
  { Y6Ux*vhK  
public : mxpj<^n}  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 9Q!Z9n"8~)  
} ; g> ~+M  
:wG )  
0a bQY  
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: i,S1|R  
zWH)\>X59  
WA0D#yuJ/  
WdlGnFAWh  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); :Z x|=  
v1Q 78P  
>239SyC-,  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 }2iR=$2  
)WInPW  
xPPA8~Dm*  
$q z{L~ <  
二. 战前分析 cWZITT{A  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 nJ]7vj,rB  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 P_0X+Tz  
eC"e v5v  
,jC~U s<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); b}Gm{;s!  
  /* --------------------------------------------- */ p1niS:}j  
vector < int *> vp( 10 ); c Q-#]  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); )J@[8 x`  
/* --------------------------------------------- */ ;W5.g8  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ]l fufjj  
/* --------------------------------------------- */ i=n;rT  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); jW8ad{  
  /* --------------------------------------------- */ n^;-&  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); !%t@wQ]\hG  
/* --------------------------------------------- */ <Rw2F?S~)n  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); VO:  
%1k"K~eu  
i`l;k~rP  
4uO88[=  
看了之后,我们可以思考一些问题: &&<l}E  
1._1, _2是什么? "6%{#TZ  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 X1B)(|7$  
2._1 = 1是在做什么? h& 4#5{=  
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。 ?E!M%c@,  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 THOYx :Nr;  
\Kui`X  
a U.3  
三. 动工 #B?lU"f8q^  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: x4kQGe(  
G L0P&$h  
3'L =S  
)!AH0p  
template < typename T > m=h/A xW  
class assignment s7}-j2riq  
  { s~(`~Y4  
T value; u{uqK7]+  
public : ]:F !h2  
assignment( const T & v) : value(v) {} A?n5;mvq#  
template < typename T2 > )Dhx6xM[a  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } imM#zy  
} ; s^PsA9EAn  
#G(ivRo  
n|H8O3@  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 cY!Pv  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment FU*q9s`  
yZ=O+H  
=`(W^&|  
S/eplz;  
  class holder TT;ls<(Lg  
  { Zr6.Nw  
public : aEa.g.SZ  
template < typename T > PS!or!m  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const vY4}vHH2  
  { W"\`UzOLQ  
  return assignment < T > (t); ]T5\LNyN  
} Xep2 )3k>  
} ; eFy {VpO+  
<h+UC# .x  
Fku<|1}&y  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: c*<BU6y  
fO#nSB/ 8  
  static holder _1; fWIWRsy%  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ] NW_oRH  
V#Y"0l+~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); CO, {/  
而不用手动写一个函数对象。 6e.l# c!1}  
+o,f:Ih  
yZoJD{'?Sw  
][//G|9  
四. 问题分析 |eye) E:  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 5mL4Zq"  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 rOYYZ)Qw  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 C*RPSk  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 g%ys|  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 2*gB~Jn4  
PN J&{4wY  
五. 问题1:一致性 Ed-3-vJej6  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ei}(jlQp  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 N<KsQsy=  
e6 <9`Xg  
struct holder <dXeP/1w`  
  { &oZU=CN  
  // e:N;Jx#  
  template < typename T > kPAg *  
T &   operator ()( const T & r) const T>hm\!  
  { 3-Xd9ou  
  return (T & )r; S|6i]/  
} /Q89y[  
} ; (m2_Eh;  
{ +Wknm%  
这样的话assignment也必须相应改动: =C|^C3HK  
Q$k#q<+0  
template < typename Left, typename Right > +`$$^x  
class assignment jlqSw4_  
  { GlC(uhCpV  
Left l; Oi@|4mo  
Right r; eZhF<<Y  
public : RHbbj}B  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} (_3'nFg  
template < typename T2 >  #3RElI  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } V)u#=OS  
} ; NMC0y|G  
6rCUq  
同时,holder的operator=也需要改动: *.D{d0A  
,Qo:]Mj  
template < typename T > bJ6H6D>  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const utn,`v   
  { _[l&{,  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ^Q+z^zlC  
} \F+".X#jh  
<y7Hy&&y-  
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。 TT#V'r\  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 <F-IF7>a  
J*6B~)Sp@  
return l(rhs) = r; "&;X/~j  
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。 ?=-/5A4K  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: FlrYXau  
C}L2'l,  
template < typename Tp > i3$G)W  
class constant_t e(&u3 #7Nn  
  { .vi0DuD6  
  const Tp t; vI48*&]wTf  
public : 8f%OPcr&  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 3.ShAL  
template < typename T > ,K PrUM}  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const m?8o\|i,  
  { *;F<Q!i&v  
  return t; D+q z`  
} ,u- 9e4  
} ; a6It1%a+  
4TiHh  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 k!6m'}v  
下面就可以修改holder的operator=了 -0NkAQrg  
h^14/L=|  
template < typename T > hm<:\(q  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 0| =y#`;,Z  
  { jj ' epbA  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); *Z2Ko5&Y2  
} nCA~=[&H  
=fB"T+  
同时也要修改assignment的operator() Vk[M .=J  
^.~e  
template < typename T2 > `ah"Q;d$  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } "zqa:D26  
现在代码看起来就很一致了。 ''z]o#=^9  
1jPh0?BY  
六. 问题2:链式操作 ZcTjOy?  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ?@6Zv$vZ  
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。 xv%]g= Q  
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。 NJQy*~P  
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。 $}us+hGZ  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct hVd_1|/X  
=OTu8_ d0t  
template < typename T > >m%7dU  
struct result_1 I"KosSs  
  { D$TpT X\  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; (eHTXk*V`  
} ; B9c gVTLj  
T;S6<J  
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: cq$ _$jRx  
<"7Wb"+  
template < typename T > Z jXn,W]~  
struct   ref 9 ]|C$;kw@  
  { 2hb>6Z;r]K  
typedef T & reference; ,F=FM>o  
} ; W'v o?  
template < typename T > RZ?abE8  
struct   ref < T &> =@d->d  
  { <Q_E3lQy/  
typedef T & reference; J #;|P-pt  
} ; $qiM_06  
.Z@iz5  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: VD+v \X_  
5#dJga/88  
template < typename T > z:A_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const n -xCaq  
  { /LG}nY  
  return l(t) = r(t); `F_R J.g*p  
} {^R>H|~  
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。 pzT`.#N:M  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 +*wo iSD  
4UMOC_  
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 /'bX}H(dq  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: , Q)  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 {gB9EGY  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 +9.GNu  
最后的布局是: O:#/To'  
                Add k|cP]p4,  
              /   \ J$S*QCo  
            Divide   5 ty8E;[ '  
            /   \ LKst QP!I  
          _1     3 ` bZgw  
似乎一切都解决了?不。 P#AS")Sj  
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。 GsIqUM#R  
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。 EHrr}&  
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: 8B6 -f:  
l$C Y gm  
template < typename Right > BKu< p<  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const :%IB34e  
Right & rt) const | zOwC9-6  
  { 4C9k0]k2  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); G1wJ]ar  
} 2W;2._  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 1/c+ug!y  
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。 I~,bZA  
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。 @E=77Jn[px  
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。 >&Y\g?Z6G  
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。 eqqnR.0  
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? :13u{5:th  
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: l_P90zm39!  
Nu+DVIM  
template < class Action > `{Fz  
class picker : public Action a&B@F]+  
  { XjTu`?Na;  
public : Kr+#)S  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 2g;Id.i>  
  // all the operator overloaded  |?ZNGPt  
} ; TpxAp',#7  
}+K=>.  
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。 l$m}aQ%h  
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: s $ ?;C  
&5hs W1`  
template < typename Right > D{JwZL@7k2  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const imyfki $B  
  { ^[Y/ +Q.J  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); L),bP fz  
} fP llN8n  
$ SZIJe"K  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > )#sN#ZR$  
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。 Jv!f6*&<  
Ho $+[K  
template < typename T >   struct picker_maker 7t+H94KG7  
  { ;Pvnhy  
typedef picker < constant_t < T >   > result; o8S P#ET"n  
} ; ]hZk #rp}  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 1G'pT$5&  
  { nPH\Lra  
typedef picker < T > result; (R(NEN  
} ; V6'k\5|_  
^!x qOp!  
下面总的结构就有了: ;Hb"SB  
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。 {*nE8+..A  
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。 j?VHR$  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 xM/WS':V  
至此链式操作完美实现。 ^}lL@Bd|  
V>ZDJW"G!  
,I:[-|Q  
七. 问题3 AG"iS<u  
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。 845\u&  
*Zn,v-d  
template < typename T1, typename T2 > qipS`:TER  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n,{  
  { milQxSpj  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Yx](3w ID  
} <80M$a g  
 nWUau:%  
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: \!k\%j 9  
4x.I"eW~&  
template < typename T1, typename T2 > jEK{47i v  
struct result_2 ^$<:~qq !  
  { Me^L%%: @  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ^b*ub(5Ot  
} ; VYrs4IFT$  
n%s$!R- \  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? S(:|S(  
这个差事就留给了holder自己。 Ah zV?6e  
    {7Kl #b  
""jl  
template < int Order > A64c,Uv  
class holder; ?l`|j*  
template <> qnO/4\qq  
class holder < 1 > d%oHcn  
  { zF&_9VNk=c  
public : WctGhGH  
template < typename T > wL&[Vi_j{  
  struct result_1 d/E0opv  
  { )XYCr<s2"  
  typedef T & result; 8,:lw3x1  
} ; "rw'mogRL  
template < typename T1, typename T2 > h\8bo=  
  struct result_2 TaZlfe5z  
  { D~,i I7ac  
  typedef T1 & result; Bhe0z|&  
} ; ]jV1/vJ-!  
template < typename T > GGFrV8  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ; $UB@)7%  
  { n'@XgUI,  
  return (T & )r; V}Pv}j:;  
} qwo{34  
template < typename T1, typename T2 > l{. XhB  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const &y~GTEP  
  { a1ai?},  
  return (T1 & )r1; /-g%IeF  
} #}8gHI-9%  
} ; ,D`\ R V  
M5+K[Ir/y9  
template <> ;zi4W1  
class holder < 2 > ~uJO6C6A  
  { F/D/1w^ iR  
public : `e5f69"  
template < typename T > AaJz3oncJ  
  struct result_1 wQX%*GbL2  
  { ~93+Oxg  
  typedef T & result; @FuX^Q.[  
} ; \p!mX|  
template < typename T1, typename T2 > " R-Pe\W  
  struct result_2 h>n<5{zqM  
  { &P>a  
  typedef T2 & result; /^Zgv-n  
} ; 1$uO%  
template < typename T > tVAH\*a,/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const |A:+[35  
  { n}q/:|c  
  return (T & )r; ~)!vhdBe  
} WO{9S%ck  
template < typename T1, typename T2 > .4,l0Nn`W  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const vv`,H~M6  
  { *iujJ i  
  return (T2 & )r2; 19^B610  
} W$u/tRF  
} ; J ?H| "  
:JG2xtn  
'U4@Sax,  
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> >。 (1;%V>,L  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: _<;westq  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: <,(Ww   
Kv6#WN~  
return l(i, j) = r(i, j); ?L6ACi`9  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) I i J%.U  
"?Xb$V7  
  return ( int & )i; 4(}V$#^+  
  return ( int & )j; Ck^jgB.7  
最后执行i = j; .k:Uj-&  
可见,参数被正确的选择了。 6R%N jEW:  
Ed&M  
#wZBWTj.  
:X ~{,J  
;PG,0R`Z;  
八. 中期总结 >,QW74o  
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: agxR V  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 D*o[a#2_  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 *heX[D &>)  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor FQ6{NMz,h  
}e0)=*;l  
d"JI4)%  
'Gds?o8  
tD !$!\`O  
fW.)!EPO  
九. 简化 ?*)wQZt;  
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。 9<S};I;  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 %.;`0}b  
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: 5Rec~&v  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 f8?c[%br  
  +-*/&|^等 .f]2%utHB  
2. 返回引用。  Gu P1  
  =,各种复合赋值等 a#:K"Mf.  
3. 返回固定类型。 h$eVhN &Vv  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 74q |FQ  
4. 原样返回。 Rt10:9Kz$  
  operator, jFMf=u&U  
5. 返回解引用的类型。 KF4}cM=.5  
  operator*(单目) m^Xq<`e"<  
6. 返回地址。 pJ 7="n  
  operator&(单目) .8.LW4-ff  
7. 下表访问返回类型。 > : ;*3  
  operator[] b];? tP  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 -YHyJs-bU  
  operator<<和operator>> nofK(0TF  
O'} %Bjl  
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。 )dgo oq  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 5U+a{oA  
4(FEfde=  
template < typename Left > IrZ!.5%tV  
struct value_return nd/.]"  
  { RY]Vo8  
template < typename T > ^sA"&Vdr^  
  struct result_1 8bIwRVA2\  
  { v{dvB:KP5X  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; /Sag_[i  
} ; )+S^{tt  
\P` mV9P  
template < typename T1, typename T2 > u4UQMj|q  
  struct result_2 eQvdi|6  
  { D7"RZF\)  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; GE{u2<%@  
} ; ') -Rv]xe  
} ; x.OCE`  
^cy.iolt  
L93KsI  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait qrtA'fU  
T+y3Ph--^  
下面我们来剥离functor中的operator() [Q=NGHB1/  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 7u9!:}Tu  
j>70AE3[8  
return l(t) op r(t) dLs40 -R  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) rcWr0q  
return op l(t) J^R#  
return op l(t1, t2) C;&44cU/]  
return l(t) op (t\ F>A  
return l(t1, t2) op $Jt+>.44  
return l(t)[r(t)] !VJ5(b  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] X-&U-S;  
C {GSf`D!T  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: -%*w&',G  
单目: return f(l(t), r(t)); i!!1^DMrw  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 85Hb~|0  
双目: return f(l(t)); DgQw9`W A  
return f(l(t1, t2)); x3JX}yCX  
下面就是f的实现,以operator/为例 E9L)dMZSpj  
^mu?V-4  
struct meta_divide p+;[i%`  
  { 3 oG5E"G  
template < typename T1, typename T2 > ;be2sTo  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) !\0UEC  
  { '01ifA^  
  return t1 / t2; ;&N;6V"}  
} 1Ue;hu'q:  
} ; Fj`6v"h  
p/4\O  
这个工作可以让宏来做: qjsS2,wM  
p?mQ\O8F  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ <$^76=x,8P  
template < typename T1, typename T2 > \ y^o*wz:D*  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; X  8V^  
以后可以直接用 rKR2v (c  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) .e $W(}  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 IpX>G]"-C  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) m"{D}(TA  
fh0a "#L{  
ZgN )sVJ  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 [MmOPm}@  
3x=f}SO&  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 0-ISOA&  
class unary_op : public Rettype e12.suv  
  { "t4$%7L]  
    Left l; TG\3T%gH/s  
public : ^:.=S`,^  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} "v @h  
]V,wIy C  
template < typename T > '!)|;qe  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &-Bw7v  
      { RT2%)5s  
      return FuncType::execute(l(t)); gpBpG  
    } GA, 6G [E  
IXp(Aeb  
    template < typename T1, typename T2 > orB8q((  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _5F8F4QY`  
      { K:!|xr(1d  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); i ez@j  
    } ;aJBx  
} ; yF &"'L  
l$ABOtM@  
t(-`==.R  
同样还可以申明一个binary_op W0 n/B &C  
9%>GOY  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > P8l x\DA  
class binary_op : public Rettype eyq8wQT  
  { 1+1Z]!nG#!  
    Left l; oMH-mG7:K  
Right r; %?gh;? GD  
public : h|^RM*x  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 2R:I23[#B  
N=e-"8  
template < typename T > ' +6H=Qn  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const KkVFY+/)  
      { NwH`t#zd  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); p>w{.hC@  
    } 4l0ON>W(  
tDF=Iqu)a  
    template < typename T1, typename T2 > iGG;  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const m&EJ @,H  
      { 86[/NTD<-  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); )sWC5\  
    } Qqt<  
} ; !+qy~h  
?W  l=F/  
Ok7i^-85  
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 k5]M~"  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 4a'GWzUtS  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) xHs8']*\  
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。 ,uEi*s>  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! C]22 [v4  
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。。。 crV2T  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 $S~e"ca1  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) Q fI =  
下面是修改过的unary_op P'^#I[G'  
qla$}dnvc  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Im9^mVe  
class unary_op &. sfu$]  
  { [I*BEJ;W'  
Left l; Do3;-yp>`  
  Eeem y*U  
public : -3 }  
Jj:4l~b,w  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ]|cL+|':y  
`@MY}/ o.  
template < typename T > 8+ 5-7)  
  struct result_1 (/J$2V5-  
  { s'yA^ VPf  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; /6_>d $  
} ; '2+Rb7V  
sWp]Zy  
template < typename T1, typename T2 > o,a 3J:j]  
  struct result_2 ~2Jvb[IM  
  { >mzK96  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; HhfuHZ<  
} ; {9wBb`.n^  
y>zPsc,  
template < typename T1, typename T2 > '+tU8Pb  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,@2d <d]  
  { 9)={p9FZY  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); CrHH Ob  
} $N[-ks2 {@  
1=C>S2q  
template < typename T > ]Y!$HT7\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `PI,tmv!  
  { A!}Wpw%(/  
  return OpClass::execute(lt(t)); #7OUqp  
} o ~"?K2@T  
[G{{f  
} ; Q8.SD p  
!$ikH,Bh  
:5?g<@  
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 ~fLuys`*:  
好啦,现在才真正完美了。 /I~iUND"G  
现在在picker里面就可以这么添加了: $Oa} U3  
=>".  
template < typename Right > (7w`BR9B  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const < \]o#w*:  
  { 7_>No*[  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); :Mr_/t2(  
} :| J' HCth  
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。 H:x=v4NgsU  
oGpyuB@A/  
j["b*X`8G  
f,Vj8@p)x  
!K;\{/8  
十. bind R.Xh&@f`  
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。 Sw~jyUEr  
先来分析一下一段例子 "#x<>a )O\  
D_r&B@4w  
Ij>IL!  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ]8*#%^  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 o ohgZ&k2]  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3  ~0 <?^  
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。 *"#62U6  
我们来写个简单的。 #N\kMJl$l  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: L 1=HD  
对于函数对象类的版本: (i4=}Kn2  
!kZ9Ox9^  
template < typename Func > Uu xbN-u  
struct functor_trait f Co-ony  
  { gZ6]\l]J{  
typedef typename Func::result_type result_type; e,/b&j*4th  
} ; `MFw2nu@t  
对于无参数函数的版本: xj~ /C5@  
,w%cX{  
template < typename Ret > kxU <?0  
struct functor_trait < Ret ( * )() > lNuZg9h  
  { YnC7e2  
typedef Ret result_type; kW>Q9Nc=V  
} ; lquY_lrri  
对于单参数函数的版本:  ?CKINN  
'3B`4W,  
template < typename Ret, typename V1 > ~`M>&E@Y_/  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Onoi^MDy  
  { N|pjGgI  
typedef Ret result_type; ,Oojh;P_  
} ; =)}m4,LA  
对于双参数函数的版本: MJsz  
Nx>WOb98  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 'vKB]/e;  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > :|/bEP]p/  
  { :Z|lGH =  
typedef Ret result_type; ncS.~F  
} ; VXEA.Mko  
等等。。。 VP^Yph 8R  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ~7aBli=  
W!B4~L  
template < typename Func > .U|e#t  
struct func_return [wB-e~   
  { Bs2.$~   
template < typename T > 6FPGQ0q  
  struct result_1 v#u]cmI  
  { G!},jO*"  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Zj;2>  
} ; ;n?72&h  
jR<yV  
template < typename T1, typename T2 > lN94 b3_W  
  struct result_2 - Z?rx5V;t  
  { j3 d=O!  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; DueQ1+ P  
} ; J5Rr7=:*S  
} ; 41 sClC"  
>o #^r;  
;EstUs3  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 I,dH\]^h=  
yP2[!vYw  
template < typename Func, typename aPicker > pnin;;D*  
class binder_1  Isv@V.  
  { (9q61z A  
Func fn; T)Z2=5V  
aPicker pk; D&_Ir>"\  
public : j~!0n[F  
a.)Gd]}g  
template < typename T > *k'D%}N:  
  struct result_1 =mV1jGqX  
  { :Bc)1^ I  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; #mY*H^jI]~  
} ; =KJK'1m9  
T'.U?G  
template < typename T1, typename T2 > qH'T~# S  
  struct result_2 ($:s}_<>s  
  { %.,-dV'  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; \YO1;\W  
} ; 01Bs7@"+  
$/ ;:Xb=q  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} FNlzpCT~L  
"o&_tB;O  
template < typename T > aW hhq@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const gaBt;@?:Q  
  { *qKPZb~  
  return fn(pk(t)); (UWP=L1  
} N@J "~9T  
template < typename T1, typename T2 > 2ILMf?}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2\&uO   
  { 1<a+91*=e  
  return fn(pk(t1, t2)); /CX_@%m}e=  
} '6i"pJ0%  
} ; .Ymoh>JRL  
@8X)hpHf  
|@KW~YlE  
一目了然不是么? 4UD7!  
最后实现bind u 0KVp6`  
6W&huIQ[  
UD1R _bL}  
template < typename Func, typename aPicker > )s^D}I(  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) UZsL0  
  { K!^x+B|  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ;&4}hPq  
} b:Oa4vBa  
3'WJx=0?  
2个以上参数的bind可以同理实现。  m~"<k d  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ig Fz~  
<PL94  
十一. phoenix v-u53Fy  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: M.|O+K z  
Z 4,nl  
for_each(v.begin(), v.end(), "IbXKS>t  
( E0QrByr_  
do_ \fG?j@Qx  
[ e1a8>>bcI  
  cout << _1 <<   " , " z0[_5Cm/  
] Y?G9d6]Lk6  
.while_( -- _1), &u) R+7bl,  
cout << var( " \n " ) |r2 U4 ^  
) vAZc.=+ >  
); \FOoIY!.x  
4D(5WJ&  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: AwrW!)n }  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor R7%' v Zk  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 E`68Z/%  
那么我们就照着这个思路来实现吧: " %$jl0i_c  
( )K,~  
It$'6HV~Sb  
template < typename Cond, typename Actor > 1&%6sZN  
class do_while B'mUDW8\D  
  { *YX5bpR?  
Cond cd; /fLm )vN  
Actor act; p-l FzNPc0  
public : ir>S\VT4  
template < typename T > V rd16s  
  struct result_1 kma>'P`G  
  { f& \ Bs8la  
  typedef int result_type; @ULWVS#t2  
} ; fP6.  
ycwkF$7  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} &cd>.&1<2  
T$AVMVq  
template < typename T > #_`q bIOAj  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i~AReJxt7  
  { %rgW}Z5  
  do fBh/$    
    { 6`G8UDK>F  
  act(t); hF5T9^8  
  } * hS6F  
  while (cd(t)); v`jHd*&6)  
  return   0 ; IbJl/N%o  
} kM1N4N7  
} ; 'ey62-^r6  
nHH FHnFf  
~(yW#'G  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). T9!NuKfur  
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。 &l!T2PX!  
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。 $~/cxLcT  
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。 "frioi`a2  
下面就是产生这个functor的类: $$W2{vr7+  
1-N+qNSD`  
@V:Y%#%  
template < typename Actor > rnQ_0d  
class do_while_actor }p)Hw2  
  { `4X.UPJ  
Actor act; ;m>/tD%  
public : YTmHht{j#  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} @Tq-3Um  
]4V1]  
template < typename Cond > $pAVTz  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; :dRC$?f4  
} ; 0s H~yvM5  
XEagN:  
n-],!pL^  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 2kDv (".  
最后,是那个do_ cQ1Axs TO  
kaiK1/W0;  
<_Z.fdUA  
class do_while_invoker )!cucY  
  { T0"nzukd  
public : }o7-3!{L!  
template < typename Actor > +>;Ux1'@  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const !L q'o ?  
  { GYiL}itD=3  
  return do_while_actor < Actor > (act); QA;,/iw`  
} 89GW!  
} do_; ^ <`SUBI  
|4P8N{ L>O  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ~TXu20c  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 x=L"qC9f/  
最后来说说怎么处理break和continue Q&w_kz.  
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。 +HRtuRv0T  
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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