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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda }UdqX1jz  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 xa0%;nFKe  
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, K$GXXE`  
J+gsmP-_  
3&Rqz9W  
RX\O'Zwlj  
  class filler @N{Ht)1r  
  { !jq6cND  
public : 3i}B\ {  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} |3@Pt>Ikl  
} ; kj=2+)!E7  
&LQab>{*K  
TC#B^m`'p  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: esFL<T  
D?F5o^e"h<  
,VsCRp  
13kb~'+&r  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); z))[Lg  
7uNI  
+`3ZH9  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 -y*+G&  
(UT*T  
.T-p]9*p  
HKw:fGt/o^  
二. 战前分析 {/!Gh\i  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 vkgL"([_  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 Q^w]Nj(e_  
?R:Hj=.  
ve^MqW&S  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 'oL[rO~j  
  /* --------------------------------------------- */ Li^!OHro.  
vector < int *> vp( 10 ); c6)zx b  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); o:\a  
/* --------------------------------------------- */ O^% ace1  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); /k"P4\P`+Q  
/* --------------------------------------------- */ %~2m$#)  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ^v|!(h\ZC  
  /* --------------------------------------------- */ 8E%*o  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); x,_Ucc.  
/* --------------------------------------------- */ |YFlJ2w  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); uhLm yK  
+0 |0X {v  
}TL"v|ny6;  
Tou~U[V+  
看了之后,我们可以思考一些问题: FCJ(D!  
1._1, _2是什么? 3U$fMLx]k  
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。 xyz86r ^u  
2._1 = 1是在做什么? ?EAqv]  
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。 /U]5#'i  
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。 dD<kNa}2  
IpmREl $j  
!{ lb#  
三. 动工 d6&tz!f  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 9Wrcl ai  
0pOha(,~  
`VN<6o(  
nCB3d[/B  
template < typename T > * ?fBmq[j  
class assignment _Z2)e*(  
  { ?3N86Qj  
T value; Sn&%epi  
public : Y|nTc.A  
assignment( const T & v) : value(v) {} eqCB2u"Jq  
template < typename T2 > \s'6)_  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ?0Zw ^a  
} ; _ 0E,@[  
xII!2.  
]XyJ7esg  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 i`L66uV  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment {rLOAewr  
;A!i V |  
+-d>Sl (  
Cz)D3Df^  
  class holder ^yTN (\9  
  { U$ bM:d  
public : kzXW<V9  
template < typename T > R FiR)G ,  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const |-D.  
  { S~Q";C[&  
  return assignment < T > (t); 2fB@zF  
} S5TT  
} ; LL+rd xJO^  
|D:0BATRP  
')cu/  
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: Z9I./s9  
q'tT)IgD  
  static holder _1; iX p8u**  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 B,T.bgp\  
`^vD4qD|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); :Ej)A fS  
而不用手动写一个函数对象。 b\Ub<pE  
1| DI'e[X  
c3dZ1v  
q%Pnx_RB  
四. 问题分析 m(Ynl=c  
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。 |\t_I~de  
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。 0=&]!WRT  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 "RA$Twhj  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 OQvJdjST  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 n0q(EQy1U  
>w2u  
五. 问题1:一致性 -bF+uCfba  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| &YNhKm@"  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 'C<=bUM  
p?@D'  
struct holder LlJvuQ 28  
  { yK^k*)2N  
  // z16++LKmM  
  template < typename T > *TkABUL  
T &   operator ()( const T & r) const NQ!F`  
  { u 36;;z  
  return (T & )r; FC#Q tu~J  
} 9h8G2J o  
} ; /([aD~.  
DJ^JUVi  
这样的话assignment也必须相应改动: Tw5BvB1  
H@:@zD!G[  
template < typename Left, typename Right > ;21JM2JI8  
class assignment \Wk$>?+#@  
  { JV>OmUAk  
Left l; Pt+_0OsR  
Right r; (x@"Dp=MZW  
public : =[&Jxy>Y  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} I_rVeMw=  
template < typename T2 > Fz% n!d  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } XEI]T~  
} ; yrX]w3kr%  
Lsdu:+-  
同时,holder的operator=也需要改动: j>iM(8`t1  
; o\wSHc  
template < typename T > -E1}mL}I`  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const %O${EN  
  { mVLGQlvVK  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); BJ5#!I%h  
} g d-fJ._1  
jI%yi-<;  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 DI\sq8J^  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 rgCId@R  
eMwf'*#  
return l(rhs) = r; r[x7?cXsW  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 X)~-MY*p  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: iu'yB  
:lAR;[WFS  
template < typename Tp > (hoqLL\}k  
class constant_t OsXQWSkj~  
  { >/*\x g&J  
  const Tp t; *))|ZE6jI  
public : 1tDN$rM5  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ~xCy(dL^}  
template < typename T > fu/c)D6u*m  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 0Ju{6x(|  
  { >Vvc55z  
  return t; Evc 9k  
} ! [X<>  
} ; X {$gdz8S9  
1X5\VY>S`h  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 cQny)2k*x  
下面就可以修改holder的operator=了 ?=l(29tH  
So:89T  
template < typename T > !v-(O"a  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const #?9o A4Q  
  { iq#Z\Y(  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); T1E=<q4  
} [o~w>,a  
,<BTv;4p  
同时也要修改assignment的operator() ?6Gq &  
8c9_=8vw  
template < typename T2 > &Ru6Yt0W  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ~BC5no  
现在代码看起来就很一致了。 c1`o3gb  
TsQMwV_h  
六. 问题2:链式操作 eXYR/j<8  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 L`\ILJz  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ll#PCgIm  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 iAN#TCwLT7  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ~4M]SX1z  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ,oC r6 ]  
i< ih :  
template < typename T > _ |; bh  
struct result_1 i[<O@Rb  
  { 6Z$T& Ul{  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; W +S>/`N  
} ; `{ /tx!  
y& )z\8  
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\89;)  
Q_dFZ  
template < typename T > +#W5Qb}VR  
struct   ref B 5?(gb"  
  { ]OVjq ?  
typedef T & reference; G~JQcJFj  
} ; l$FHL2?Cp  
template < typename T > "Xm'(c(  
struct   ref < T &> `27? f$,  
  { Kl* ##qw!  
typedef T & reference; Y/ `fPgE  
} ; G/y< bPQ  
qAm%h\  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ~&pk</Dl  
GcKJpI\sB  
template < typename T > |y]#-T?)t  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const .Ee8s]h5W  
  { xZkLN5I{  
  return l(t) = r(t); b;yhgdFx  
} "0 v]O~s  
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。 u@o3p*bQ  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 yCz? V[49  
aAX 8m  
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 Rzb] mM  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: S4Rv6{r:  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 (]ORB0kl  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 eq"~by[Uq  
最后的布局是: {PfE7KH  
                Add wtY#8 '^$&  
              /   \ lU@ni(69d  
            Divide   5 d.{RZq2cp  
            /   \ 1:,aFp>qr  
          _1     3 wj/r)rv E  
似乎一切都解决了?不。 ua0k)4|  
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。 Sh"} c2  
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。 w,\Ua&>4  
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: "^u|vCqw  
ZXco5,1  
template < typename Right > k -SUp8}g  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const t0wLj}"U  
Right & rt) const fD!O aK  
  {  ~d }-  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); X1+Wb9P  
} -i58FJ`B  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 _-EHG  
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。 $N+azal+y  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 >%7iL#3%  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 *bZV4}  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 "xh]>_;&'  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? W nVX)o  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: )]/!:I4e  
K$rH{dUM  
template < class Action > TfJB;  
class picker : public Action GE"#.J4z  
  { E;h#3 B9  
public : PPohpdd)  
picker( const Action & act) : Action(act) {} bzZEwMc6  
  // all the operator overloaded /$B<+;L!#  
} ; L%<1cE))  
(ttO O45  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 Chjth"  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: iX4/;2B=,  
9m<>G3Jr  
template < typename Right > )2\6 Fy0S  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const hG3b7!^#g  
  { *iYs,4  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); &359tG0@P  
} [u~#F,_ow  
6N]v9uXZ  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > @$Y`I{Xf  
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。 pO"V9[p]  
wKwireOs  
template < typename T >   struct picker_maker |,qz7dpe  
  { C7PHZ`<  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Ua( !:5q?  
} ; 8TuOf(qE  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Z,ag5 w`]L  
  { Lx2.E1?@  
typedef picker < T > result; Y(<>[8S m  
} ; +f|u5c  
+`\C_i-  
下面总的结构就有了: +HNQ2YZ  
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-{)j  
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。 [Q)lJTs  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Byon2|nf7  
至此链式操作完美实现。 OrHnz981K  
!k&<  
]{dg"J  
七. 问题3 "Sl";.   
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。 3 bGpK9M~  
BjJ+~R  
template < typename T1, typename T2 > cp[k[7XGD  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _t3n<  
  { (0^u  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); :)bm+xWFF  
} ~GMlnA]6  
{ImZ><xe/  
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: wz;IKdk[  
MLaH("aen  
template < typename T1, typename T2 > q S2#=  
struct result_2 N-;e" g  
  { l9#vr  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ~^G k7  
} ; @TsOc0?-  
}F**!%4d  
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? zZseK  
这个差事就留给了holder自己。 KUZ'$oKg  
    "5]GEzM3O  
^O4.$4t|  
template < int Order > 2,'m]`;GNr  
class holder; l3-;z)SgH  
template <> p)d'yj  
class holder < 1 > lY0^Z  
  { TDA+ rl  
public : b=.Ikt+y  
template < typename T > mM1\s>o  
  struct result_1 f0}+8JW5h  
  { zR">'bM:  
  typedef T & result; KZJ;O7'`  
} ; G^5}T>TV  
template < typename T1, typename T2 > z1_\P) M  
  struct result_2 StA5h+[m  
  { $ ^m_M.1  
  typedef T1 & result; JT,8/o  
} ; KE6[u*\  
template < typename T > H/Y ZwDx,i  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Il>!C\hU  
  { ,J~kwJ$L  
  return (T & )r; cl30"WK!  
} PO ]z'LD  
template < typename T1, typename T2 > x-mRPH  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const u-yQP@^H  
  { %jim] ]<S[  
  return (T1 & )r1; #GY;.,  
} -# |J  
} ; n ;y<!L7  
D`2Iy.|!  
template <> Mq8jPjL  
class holder < 2 > A9!%H6  
  { ?,O{,2}  
public : D*I%=);B_  
template < typename T > 6m|j " m  
  struct result_1 Ft#d & I  
  { [0w @0?[  
  typedef T & result; `c ^2  
} ; }L3kpw  
template < typename T1, typename T2 > N{ @B@]  
  struct result_2 D<]z.33  
  { -P^ 6b(  
  typedef T2 & result; nPD5/xW  
} ; rB~x]5TH  
template < typename T > 6$lj$8\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const +x\b- '  
  { ng;,;o.  
  return (T & )r; lrPiaSO`I  
} ^?VYE26  
template < typename T1, typename T2 > U5[xW  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const HE,# pj(D  
  { TG~:Cmc  
  return (T2 & )r2; d:|X|0#\uH  
} 5^~%10=  
} ; |x3.r t  
Gcna:w>6d  
qe8dpI;  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 k,LeBCqGcb  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: : 2Ho  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: TW8E^k7  
%XM wjBM  
return l(i, j) = r(i, j); |X,T>{V?y  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) pdX%TrM+[:  
PqZMuUd  
  return ( int & )i; h/j+ b.|  
  return ( int & )j; DDsU6RyN  
最后执行i = j; VPx"l5\  
可见,参数被正确的选择了。 M}kt q)  
u_[s+ J/  
{L$]NQdz  
W9D]s~bO;  
?6P P_QY  
八. 中期总结 K3Zc>QL{  
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: C0|<+3uND=  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Pwn"!pk  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 0'{0kE[wn  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor /f@VRME  
nw){}g  
BWamF{\d1a  
O]o `! c  
hqd}L~o:  
`j{q$Y=AG  
九. 简化 uO%G,b  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 \$n?J(N  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 po~V{>fUm  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ;cgc\xm>  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 @0S3`[/U  
  +-*/&|^等 S\RjP*H*  
2. 返回引用。 %8NAWDb{  
  =,各种复合赋值等 #Cks&[!c  
3. 返回固定类型。 +P2f<~  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) X YO09#>&  
4. 原样返回。 &^KmfT5C  
  operator, n>T1KC%  
5. 返回解引用的类型。 484lB}H  
  operator*(单目) mojD  
6. 返回地址。 >DeG//rv  
  operator&(单目) P$?3\`U;  
7. 下表访问返回类型。 @AYO )Y8  
  operator[] ?&W1lYY  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 c%%r  
  operator<<和operator>> xs_l+/cZ  
zA4m !l*eM  
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。 BQq,,i8H  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: _R-[*ucq  
L5=Tj4`  
template < typename Left > {KYbsD  
struct value_return m`l3@ Z  
  { ]@)T]  
template < typename T > >Ng7q?h   
  struct result_1 ^_BHgbS%;  
  { @|! 9~F  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; eJFGgJRIvF  
} ; ij i<+oul  
d5mhk[p7\J  
template < typename T1, typename T2 > *F| j%]k~  
  struct result_2 *NzHY;e  
  { \,| Xz|?C  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; >tTNvb5  
} ; G?e"A0,  
} ; hyqsMkW|  
!m)P*Lw  
02OL-bv}HS  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait __<u!;f  
+Gv{Apd"  
下面我们来剥离functor中的operator() Mr'P0^^  
首先operator里面的代码全是下面的形式: h&d%#6mB  
<>\s#Jf/  
return l(t) op r(t) PF5;2  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Pl(+&k`}  
return op l(t) ;O` \rP5w  
return op l(t1, t2) s *$Re)}S  
return l(t) op JRQ{Q"`)  
return l(t1, t2) op 0ant0<  
return l(t)[r(t)] Fr/3Qp@S  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ? ->:,I=<~  
dm;H0v+Y'  
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: J!r,ktO^U?  
单目: return f(l(t), r(t)); ivL}\~L  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 5y]1v  
双目: return f(l(t)); v_-S#(  
return f(l(t1, t2)); wBlfQ w-N  
下面就是f的实现,以operator/为例 {*WJ"9ujp]  
'6U~|d  
struct meta_divide M, qX  
  { ;4XvlcGo  
template < typename T1, typename T2 > Bc%A aZ0x  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) e45gjjts  
  { -WiOs;2~/  
  return t1 / t2; `@+}zE  
} nd)Z0%xo  
} ; u;1/.`NPB  
$50rj  
这个工作可以让宏来做: 90JD`Nz  
fh~"A`d  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ R  Fgy  
template < typename T1, typename T2 > \ q;co53.+P)  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; a(}dF?M=  
以后可以直接用 vd>K=! J  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) |X&.+RI  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 hT:+x3  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) o!.\+[  
Wr3j8"f/  
fBCW/<Z  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ~x<nz/^  
OU)~ 02|\  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ;A^0="x&  
class unary_op : public Rettype jwsl"zL  
  { w`Q"mx*  
    Left l; 0Y rdu,c  
public : RiHOX&-7  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Wn;B~  
q-c9YOz_  
template < typename T > Z9cg,#(D  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [e1kfw  
      { Hg)5c!F7  
      return FuncType::execute(l(t)); l#7].-/  
    } G dZ_  
z@!zQ Vp  
    template < typename T1, typename T2 > |,zcrOo]  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const QmQsNcF~z  
      { f8]Qn8  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ]y&w)-0  
    } aoNTRJ c$  
} ; 2+KOUd&jS  
<~aQ_l  
 _@es9  
同样还可以申明一个binary_op K:}~8 P>^  
Be"Swz(n  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > QuuR_Ao?c'  
class binary_op : public Rettype BR8W8nRb  
  { $HjKELoJ<  
    Left l; ?Y6MC:l<  
Right r; om3$=  
public : -rE_pV;  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} } sTo,F$  
u<8 f ;C_  
template < typename T > {"<6'2T3  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ml7nt 0{  
      { yX:A?U  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); .Z=4,m>  
    } cY/!z  
jO'+r'2B9  
    template < typename T1, typename T2 > 3/ sKRU  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )h(Dt(2Wm  
      { }7k!>+eQ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); F\m  
    } ^B9rt\,q  
} ; {0(:7IY,  
;K[ G]8  
S<n3wR"^  
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 iG<rB-"  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 HnvE\t9`  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) eF5?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。 RusC5\BUX  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! sA18f2  
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。。。 tT7< V{i4  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Zf~ [4Eeb  
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) z`gdE0@;d3  
下面是修改过的unary_op QusEWq)}<  
StUiL>9T#  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > gv=mz,z  
class unary_op '& L;y  
  { x' Z<  
Left l; b XcDsP$.  
  bS 'a)  
public : D;bQ"P-m47  
%qA +z Pf  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} =~r?(u6d  
p'afCX@J  
template < typename T > jF}zv  
  struct result_1 LS:3Dtq  
  { KZ ezA4  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; VdpkE0  
} ; GD1=Fb"&)  
K GlO;Q~7  
template < typename T1, typename T2 > 6T6 S9A*nT  
  struct result_2 8kZ ~  
  { fn|l9k~<O  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; QZufQRfr{  
} ; fgFBOpG%Gq  
'"}|'J  
template < typename T1, typename T2 > < 4DWH  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f~Dl;f~H_;  
  { 7Dy\-9:v  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 5qco4@8  
} b6D}GuW  
K?')#%Z/{#  
template < typename T > H~-zq} 4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const RVN"lDGA  
  { 2,Y8ML<  
  return OpClass::execute(lt(t)); N" |^AF  
} `Rj<qz^7  
mi|O)6>8n  
} ; ?{#P.2  
6y)xMX  
%h U8ycI*h  
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 7BCCQsz<  
好啦,现在才真正完美了。 /'1UfjW>  
现在在picker里面就可以这么添加了: TX{DZ#  
}~lF Rf  
template < typename Right > OVO0Emv  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const [KkLpZG  
  { jIMaP T  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); [|UW_Bz  
} iV#JJ-OBq  
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。 sm}q&m]ad  
{+f@7^/i.  
Df;FOTTi%  
HzB&+c? Z  
76[aOC2Ad  
十. bind /_rAy  
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。 dQ^>,(  
先来分析一下一段例子 Uq)|]a&e  
3+m#v8h1  
q`09   
int foo( int x, int y) { return x - y;} N s9cx  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ~az 6n)  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 (c(c MC'  
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。 ?PWD[mQE\  
我们来写个简单的。 IoNZ'g?d  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: T3['6%  
对于函数对象类的版本: 3y>.1  
u*[,W-R&  
template < typename Func > KtHh--j`  
struct functor_trait D_O%[u}  
  { D0PP   
typedef typename Func::result_type result_type; U;Hu:q*  
} ; TJ`E/=J!  
对于无参数函数的版本: hC}A%_S  
WX 79V  
template < typename Ret > /-4i"|  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Z5Ao3O@  
  { ;^:~xJFx|  
typedef Ret result_type; N`y!Km  
} ; \~xsBPX+x  
对于单参数函数的版本: wpY%"x#-+=  
H's67E/>*  
template < typename Ret, typename V1 > -]5dD VSO  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 8x'rNb  
  { df#DKV:  
typedef Ret result_type; pw:<a2.  
} ;  yyk[oH-Q  
对于双参数函数的版本: (|ga#%iI  
PiI ):B>  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > }K;@$B6,@  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > | x{:GWq  
  { ? $pGG  
typedef Ret result_type; %xLziF  
} ; +d\"n  
等等。。。 1SkGG0 W  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy jD_(im5  
KK]AX;  
template < typename Func > 9`.b   
struct func_return 8nES=<rz  
  { n_v c}ame  
template < typename T > '. atbl  
  struct result_1 WKBPqfC  
  { gU>Y  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; a%ec: %  
} ; 7H[#  
/.05rTpp  
template < typename T1, typename T2 > QfU 0*W?r  
  struct result_2 abD55YJY  
  { ;eG%#=>  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; S3hJL:3c  
} ; F#4?@W  
} ; t K{`?NS  
zo@>~G3$9  
AyNl,Xyc4  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 %Iv+Y$'3B  
Xa<siA{  
template < typename Func, typename aPicker > FlVGi3  
class binder_1 I=f1kr pR  
  { 4OCz:t  
Func fn; LLgN%!&  
aPicker pk; RZ|s[b U  
public : @z dmB~C  
~ ;)@a  
template < typename T > p`{<q -  
  struct result_1 Fxv~;o#  
  { @Z@yI2#e  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 5[I> l  
} ; jSVb5P  
.d8) *  
template < typename T1, typename T2 > 6JRee[  
  struct result_2 `ZV;Le '  
  { d^]wqnpf  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Ow/ /#:  
} ; uHz D  
X /5tZ@  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} , X$S4>  
yKZ~ ^  
template < typename T > 3h 0w8(k;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5?9}^s4  
  { Vl^jTX5N  
  return fn(pk(t)); 5I T'u3V  
} B HZGQm  
template < typename T1, typename T2 > s}|IRDpp  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *i5&x/ds  
  { Z`b,0[rG[  
  return fn(pk(t1, t2)); (jY.S|%  
} + 6r@HK`,t  
} ; (O&~*7D*  
XFK$p^qu  
\iowAo$  
一目了然不是么? !n uXK  
最后实现bind Q:_pW<^  
RG*Nw6A  
s%4)}w;z  
template < typename Func, typename aPicker > .fo.mC@a  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ,iSs2&$ m  
  { 'kW`62AX  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 7 hnTHL  
} F;q I^{m2  
C6'[Tn  
2个以上参数的bind可以同理实现。 #"i}wS  
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。 -fUz$Df/R  
T'Jw\u>"R  
十一. phoenix >@ H:+0h-  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 3: mF!  
qV iky=/-  
for_each(v.begin(), v.end(), Y 3KCIL9  
( y0(k7D|\  
do_ d9Rj-e1x  
[ vNE91  
  cout << _1 <<   " , " %K ]u"  
] 8(Z*Vz uu  
.while_( -- _1), zac>tXU;  
cout << var( " \n " ) i9.5 2  
) db#y]>^l  
); 9QY)<K~a  
4,$x~m`N  
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: C?hw$^w7T  
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 Q~-gtEv+&  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 7;|6g8=  
那么我们就照着这个思路来实现吧: #XJYkaL  
dC,F?^  
uu#ALB Jm  
template < typename Cond, typename Actor > zKiKda%)  
class do_while {Qw,L;R  
  { IUu[`\b=  
Cond cd; w:N\]=Vh  
Actor act; &,)9cV /  
public : p(0!TCBs  
template < typename T > 7z%zXDe~T[  
  struct result_1 `]tXQqD  
  { aYPzN<"%  
  typedef int result_type; ?FMHK\  
} ; yRvq3>mU  
h ?p^DPo  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} l'3NiIX  
2@e<II2ha8  
template < typename T > Itz_;+I.Mp  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const NaVZ)  
  { cp.)K!$  
  do <'GI<Hc  
    { u :m]-'  
  act(t); Q3oVl^q  
  } ?'h@!F%R'  
  while (cd(t)); :1.$7W t  
  return   0 ; /3+7a\|mKr  
} $orhY D3gv  
} ; hsfVKlw-  
1RcaE!\p  
?"sk"{  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). rvr Ok  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 dnNc,l&g  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 E}1[&  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 5jYRIvM[Q~  
下面就是产生这个functor的类: Ah)7A|0rT  
WfO6Fvx%  
t~@TUTbx  
template < typename Actor > .` ,YUr$.  
class do_while_actor 0Y!Bb2 m  
  { 0kC!v,  
Actor act; Sm,%>  
public : ,GR(y^S  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} C=hE@  
M:C*?;K:  
template < typename Cond > @p `#y  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; [ 8v)\lu  
} ; -4hX -  
&1B)mj  
.6.oqb  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 DUW;G9LP$-  
最后,是那个do_ u4.-AY {  
%C)U F  
bLNQ%=FjO  
class do_while_invoker o'D6lkf0  
  { 0V`/oaW;  
public : TH6g:YP`7  
template < typename Actor > KUuwScb\  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const k87B+0QEL  
  { a(BC(^1!  
  return do_while_actor < Actor > (act); wetkmd  
} j4brDlo?@  
} do_; l"ih+%S  
0]NsT0M  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? l<qxr.X  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ]p#Zdm1EL  
最后来说说怎么处理break和continue KN+*_L-  
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。 TXy*-<#vR  
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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