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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ^WeT3b q  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 nyIb8=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, t*DM^. @  
=Xp 3UNXg  
tHGK<rb  
8^^al!0K~  
  class filler )QX9T  
  { A.y$.(  
public : Y`M.hYBXk  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} {_ #   
} ; 46 77uy  
H fRxgA@  
'aCnj8B  
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: D`LwW` 9  
jReI+ pS  
LJBoS]~  
7Fq|Zc`P  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 0 xPML}|V  
K,So#Ui  
_z}d yp"I  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 E&97;VH  
72PDqK#  
.M_;mhRI  
 UWu|w  
二. 战前分析 ^@6eN]  
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。 +oyc9PoXF  
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 lRO4- y  
\TKv3N  
M]6=Rxq1:E  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 87*R#((  
  /* --------------------------------------------- */ au GN~"n^  
vector < int *> vp( 10 ); w("jyvV[C  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); BG'gk#J+f  
/* --------------------------------------------- */ #Uudx~b  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); $CXqkK<6  
/* --------------------------------------------- */ vK6bpzI 3  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); YGxdYwBwf  
  /* --------------------------------------------- */ wv1?v_4  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); zis-}K<   
/* --------------------------------------------- */ Vv zd>yII  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1);  s cn!,  
3Hq0\Y"Y  
\0b ",|"3  
$i =-A  
看了之后,我们可以思考一些问题: ^P]: etld9  
1._1, _2是什么? h>\}-|Ek  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 @w2}WX>  
2._1 = 1是在做什么? l ='lV]  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 /0(4wZe~?  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 S_\RQB\l  
|Q7Ch]G  
J H$  
三. 动工 #ReW#?P%b/  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ~>{<r{H"S  
qT}&XK`Q^  
8l?]UFM>C  
2Y$==j  
template < typename T > J,IOp-  
class assignment 89WuxCFS  
  { J :,  
T value; B:9Z ;g@&  
public : uZ OUp8QQ  
assignment( const T & v) : value(v) {} 4,)=r3;&!  
template < typename T2 > ujwI4oj"c  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } W>+<r9Rt4  
} ; S~m* t i(  
sz}Nal$AC  
G-rN?R.  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 c-gaK\u}j}  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment `7'(U)x,F  
uE/qraA  
b>fDb J0  
\QHM7C T  
  class holder />]/At  
  { po{f*}gas]  
public : :@Q_oyWE8  
template < typename T > d'DS7F(c{  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const tMupX-V  
  { ~PS%^zxyn  
  return assignment < T > (t); SR8[ 7MU  
} 'd/A+W  
} ; FUMAvVQ  
;/ p)vR  
~lQ]PKJ"  
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: !a1jc_  
W;j*lII  
  static holder _1; 3{,Mpb@  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 UIzk-.<  
eeuAo&L&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); b$g.">:$  
而不用手动写一个函数对象。 r?H {Y3 ,  
~|?2<g$gYR  
_pk=IHGsB  
8vnU!r  
四. 问题分析 vUj7rDT|  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ?jb7Oq#[  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 I7]45pF  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 +}z T][9w  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 T*'5-WV|3t  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 \#~~,k 6f  
P]INYH  
五. 问题1:一致性 l *pCG`@J#  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| vChkSY([  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ISOPKZ#F  
Y$Fbi2A4  
struct holder TS@EE&Wq  
  { [gD02a: u  
  // :90DS_4  
  template < typename T > Fa@#nY|UV3  
T &   operator ()( const T & r) const gTiDV{ Ip  
  { XBi@\i=  
  return (T & )r; awMm&8cIM  
} NOo&5@z;H  
} ; `[Kh[|  
%!LrC!6P4  
这样的话assignment也必须相应改动: @4hxGk=  
u V=rLDY  
template < typename Left, typename Right > p5>TL!4M  
class assignment )p ,-TtV  
  { 3^ wJ4=^  
Left l; o"TEmZUP  
Right r; 9OP d'f  
public : Mm|HA@W^  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} =yfr{5}R  
template < typename T2 > 'U5 E{  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } +qjW;]yxP  
} ; ?=f\oH$  
;%Jp@'46  
同时,holder的operator=也需要改动:  m ,qU})  
6 3Kec  
template < typename T > SO8Ej)m  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const u.$.RkNMQ  
  { ,_P(!7Z8  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); !X*L<)=nh  
} >TwOL  
F1gDeLmJ  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 CM8WI~  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 @q[-,EA9  
?Q:se  
return l(rhs) = r; I3s'44  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 *s;$`8fM<  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: g oWD~'\  
nr-VzF7zu  
template < typename Tp > <N+l"Re#]  
class constant_t "yL&?B"9@  
  { L.ndLd  
  const Tp t; {tF=c0Z  
public : P@ 1D  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} sW|u}8`  
template < typename T > )<IbQH|_  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const T|ZT&x$z  
  { ?W%3>A  
  return t; 8t0i j  
} s13Iu#  
} ;  //K]zu  
wp.'M?6`L  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 f5mk\^  
下面就可以修改holder的operator=了 [sACPn$f  
Tb:n6a@  
template < typename T > lT1*e(I  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const L$lo5  
  { Ho\K %#u  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); qd!$nr  
} }yS"C fM  
8Bo'0  
同时也要修改assignment的operator() nLdI>c9R  
ag[yM  
template < typename T2 > c\]h YKA  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } |~#!e}L(  
现在代码看起来就很一致了。 LOR$d^l  
)<-kS  
六. 问题2:链式操作 /rKrnxw  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 >SSF:hI"J  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 gHYYxhW$  
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。 NVJvCs)3f  
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。 f^m8 4o'  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct YC*S;q  
[rE,fR   
template < typename T > VEE:Z^U!  
struct result_1 u+XZdV  
  { 6i=m1Yk  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; /of,4aaK7  
} ; evu@uq  
?6tuo:gP  
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: &[23DrI8  
.CwMxuW  
template < typename T > Jq/([  
struct   ref {Qlvj.Xw  
  { RHVMlMX  
typedef T & reference; (fY(-  
} ; j Dy  
template < typename T > w9i1ag  
struct   ref < T &> SijC E~P  
  { |w:7).P  
typedef T & reference; xqM R[W\x  
} ; vIz~B2%x  
jNrGsIY$  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: U2@?!B[\d`  
k\zNh<^  
template < typename T > d&.)Dw  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 2l8jw:=H  
  { eUx|_*`  
  return l(t) = r(t); u=RF6V|  
} /1o~x~g(b  
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。 ;Fp"]z!Qh+  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 70*Y4'u }A  
/':kJOk<[  
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 mA3C)V  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: b_cD >A  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 .* V ZY  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 v:s~Y  
最后的布局是: "aAzG+NM  
                Add hZc$`V=R  
              /   \ CXvL`d"  
            Divide   5 =#n|t[h-  
            /   \ u@[D*c1!H  
          _1     3 80 i<Ij8J  
似乎一切都解决了?不。 >k kuw?O@  
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。 }3=]1jH6  
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。 krI<'m;a  
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: `?91Cw=`  
 h ej  
template < typename Right > fZT=q^26  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const F.^1|+96  
Right & rt) const tE=P9 \4  
  { ?IGT!'  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); hJ+>Xm@@!  
} U]d{hY."  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 lUUeM\  
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。 -~]*)&  
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。 G\|VTqu  
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。  K7 U`  
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。 Ej8EQ% P  
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? :a[L-lr`e  
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: ;~#rd L  
N[ z7<$$  
template < class Action > Mm+_>   
class picker : public Action IF$f^$  
  { v; &-]ka  
public : O-}{%)[ F  
picker( const Action & act) : Action(act) {} \h,S1KmIBD  
  // all the operator overloaded G>d@lt  
} ; rRly0H  
7M=`Z{=9  
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。 mJ)o-BV  
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: .@gv }`>  
E+]gC  
template < typename Right > _<yJQ|[z~i  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const E5/-?(N  
  { 59F AhEg  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); }{J<Wzw  
} g3Xq@RAJc  
@s b\0}  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > b'3w.%^  
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。 5BN!uUkm+  
"z1\I\ ^  
template < typename T >   struct picker_maker {I&>`?7.  
  { Z455g/=ye  
typedef picker < constant_t < T >   > result; `h+sSIko  
} ; ^} %Oq P  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > `lRZQ:27X  
  { /608P:U  
typedef picker < T > result; ts<5%{M(  
} ; jn&[=Y-  
WSz#g2a  
下面总的结构就有了: U^-:qT;CX  
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。 MRMsw NQ  
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。 C{`+h163\  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 WV]Si2pOZ  
至此链式操作完美实现。 :,h47'0A  
}S\\"SBC  
3P2H!r  
七. 问题3 /. k4Y  
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。 jeFX?]Q  
C (L1  
template < typename T1, typename T2 > SzR7:U  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const s5_[[:c=^  
  { Rq-BsMX!A  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); jQxv` H  
} U p=J&^.  
fI9 TzpV  
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: 3xj ?}o  
%SaC[9=?  
template < typename T1, typename T2 > 9+k7x,  
struct result_2 ]:uJ&xUar  
  { ]a F,r"  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; j qfxQ  
} ; =~}\g;K1Q  
Xxhzzm-B  
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? t}n:!v"|+O  
这个差事就留给了holder自己。 UIPi<_Xa  
    -'ePx f  
A Ch!D>C1  
template < int Order > z UN&L7D  
class holder; BQmHYar  
template <> YC+}H3 3  
class holder < 1 > |3j'HN5S  
  { `"`/_al^  
public : {>$i)B  
template < typename T > BV_rk^}Ur  
  struct result_1 1W*%}!&Gm  
  { "|ZC2Zu<  
  typedef T & result; fn(< <FA)  
} ; +ExXhT  
template < typename T1, typename T2 > wq+%O,  
  struct result_2 ElLDSo@WvR  
  { #D4gNQg@R  
  typedef T1 & result; YL*yiZ9  
} ; =pSuyM'  
template < typename T > Z&BJ/qk \-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const HQqnJ;ns<  
  { 3Run.Gv\  
  return (T & )r; >#~!03  
} *q**,_?;  
template < typename T1, typename T2 > c%,@O&o  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const D&0y0lxI@  
  { O_-Lm4g?4  
  return (T1 & )r1; ;>%@  
} 9C9>V]  
} ; "*E06=fiG  
)*6 ]m1  
template <> -!w({rP  
class holder < 2 > b7;`A~{9v  
  { KA^r,Iw  
public : ?VUW.-  
template < typename T > b/^i  
  struct result_1 LEu_RU?  
  { 21k^MZ  
  typedef T & result; cPu<:<F[  
} ; >|[ l?`  
template < typename T1, typename T2 > vq(ElXTO  
  struct result_2 )o4B^kq  
  { m3Ma2jLWC  
  typedef T2 & result; R1A|g =kF  
} ; W_JFe(=3,  
template < typename T > W#^W1j>_G  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const /<"<N<X  
  { j_w"HiNBA  
  return (T & )r; b# v+_7  
} Lt 8J^}kwl  
template < typename T1, typename T2 > p0r:U< &  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const J%9)&a W  
  { I;u1mywd  
  return (T2 & )r2; q-tm `t*7  
} ',>Pz+XKc  
} ; "~:AsZ"7  
j*XhBWE?  
+c&oF,=}!P  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 {`KRr:w  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: J/T$.*X  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: n\/ JNzd3  
cUB+fH<B2  
return l(i, j) = r(i, j); A3su!I2S  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) #.KVT#%~{  
K*"Wq:T;B  
  return ( int & )i; 8(jUCD  
  return ( int & )j; 39!$x[  
最后执行i = j; :_0"t-  
可见,参数被正确的选择了。 bxXNv^  
qcWY8sYf  
ZYMacTeJjg  
:b~5nftr  
:"im2J  
八. 中期总结 tjId?}\  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: O~udlVn<6  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 |mS-<e8LY4  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 9$~a&lXO5  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor (H[ .\O-`  
G*y! Q  
QT<\E`v  
# s}&  
J]-z7<j']  
`|2p1Ei  
九. 简化 pRez${f.(s  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 cxig<W  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Ug P  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: Uv|?@zy#  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 r`OC5IoQ  
  +-*/&|^等 r:~q{  
2. 返回引用。 H'_v  
  =,各种复合赋值等 N~)RR {$w  
3. 返回固定类型。 ;i>(r;ZM  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) {k15!(:i~a  
4. 原样返回。 ]fdxpqz  
  operator, \b6vu^;p  
5. 返回解引用的类型。 %8hx3N8>  
  operator*(单目) esk~\!d  
6. 返回地址。 v1aE[Q  
  operator&(单目) PFSh_9. q  
7. 下表访问返回类型。 G5T(  
  operator[] xWuvT,^  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 QP~Iz*J'  
  operator<<和operator>> zEMZz$Y  
z0-[ RGg  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 GS@ Zc2JPF  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: k+% c8w 9  
u 2%E(pr  
template < typename Left > 6Z>G%yK  
struct value_return 9 .3?$(  
  { HU47 S  
template < typename T > zS/1v+  
  struct result_1 DWXHx  
  { "*HVL  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; !S}d?8I6  
} ; n qC@dHP  
qbq.r&F&  
template < typename T1, typename T2 >  8\Uy  
  struct result_2 ]x1o (~  
  { |FP@NUX\  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; go!jx6~;x  
} ;  <6STw  
} ; Y0;66bfh}  
SpA-E/el  
]?*L"()kp  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait m_C#fR /I  
m2>$)\-;  
下面我们来剥离functor中的operator() kR]AW60OE  
首先operator里面的代码全是下面的形式: myqQqVW  
$l/w.z  
return l(t) op r(t) J}Ji /  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ^CfWLL& c  
return op l(t) -40s  
return op l(t1, t2) V[^ +lR  
return l(t) op ?!;i/h*{  
return l(t1, t2) op K [R.B!;N  
return l(t)[r(t)] * amZ  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] abtYa  
}_,={<g  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: HzZ.q2Zz%  
单目: return f(l(t), r(t)); 7$A=|/'nSA  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); :S=!]la0h  
双目: return f(l(t)); B]wfDUG  
return f(l(t1, t2)); E, ;'n  
下面就是f的实现,以operator/为例 ur JR[$p  
q?=_{oH9  
struct meta_divide "VI2--%v3  
  { ,ek0)z.  
template < typename T1, typename T2 > ; -,VJCPi  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) (&oT6Ji  
  { @q<d^]po  
  return t1 / t2; ~4=XYYcka  
} 5O]eD84B  
} ; XEb+Z7L1  
>gZ"^iW  
这个工作可以让宏来做: <I.{meDg  
m?O"LGBB =  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ a{+;&j[!  
template < typename T1, typename T2 > \ y2:Bv2}  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; tr$d?  
以后可以直接用 |v@ zyOq&b  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) @i=_y+|d_  
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 Q'c[yu  
(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。。。) Z1sRLkR^  
<~P([5  
9ve)+Lk  
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 =fcRH:B:  
R:Tv'I1-L  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > #waK^B)<a  
class unary_op : public Rettype 91:TE8?Z  
  { ]:Sb#=,!&!  
    Left l; `(VVb@:o  
public : 2PQY+[jx  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ggHz-oNY  
eDL0Vw  
template < typename T > tN-B`d 1  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +9]CGYj  
      { 'aJm4W&j  
      return FuncType::execute(l(t)); jOU1F1  
    } 4S*7*ak{  
v\Edf;(  
    template < typename T1, typename T2 > zD): yEc  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;0;5+ J7  
      { Hg`2- Nl  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); &C.m*^`^  
    } RxXiSc`^z  
} ; S@6 :H"  
V<0J j  
-< }#ImTN  
同样还可以申明一个binary_op #b+>O+vx8  
^_XV}&7Q  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > K?X 6@u|h  
class binary_op : public Rettype >|_B=<!99W  
  { apd"p{  
    Left l; C.Re*;EI,  
Right r; 8e}8@[h  
public : \!!1o+#1j  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} (m& ''yaH  
&1M#;rE;D#  
template < typename T > 66MWOrr  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const T8\%+3e.  
      { 06fs,!Q@  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); TTm  
    } ?PDrj/: *  
vH/ Y]Am  
    template < typename T1, typename T2 > zR_yxs'  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  :IX_}|  
      { "7_qB8\  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); V|G[j\]E<  
    } 5HMDug;   
} ; b@yFqgJ_  
">rt *?^  
?&se]\  
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 jS'hs>Ot  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 O>sE~~g]?  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 8`;3`lZ  
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。 iWMgU:T  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! kG|pM54:^  
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。。。 atWB*kqI  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 jG~UyzWH;  
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) s&~.";b  
下面是修改过的unary_op iMXK_O%  
s:UQ~p}"S  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 2c.~cNx`q[  
class unary_op MH`H[2<\!,  
  { 3 n/U4fn_  
Left l; MmBM\Dnv  
  cZN+D D  
public : *ws!8-)fH  
YB h :  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 8]Xwj].^C  
qHfs*MBJ%  
template < typename T > @O<kjR<b  
  struct result_1 QW.VAF\6*  
  { 2yhtJ9/  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; AfG!(AF`  
} ; 5r qjqfFa  
1o7 pMp=  
template < typename T1, typename T2 > mfO:#]K  
  struct result_2 x[3kCa|4A  
  { R ;^[4<&  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; u2^ oXl  
} ; t i)foam  
O^I~d{M 5I  
template < typename T1, typename T2 > `?PZvGi  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const v6 DN:!&  
  { !JjB,1  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); z]> 0A  
} c?Bi  
e@s+]a8D-k  
template < typename T > v9Oyboh(y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const e =Vu;  
  { gEtD qq~y@  
  return OpClass::execute(lt(t)); S=^yJ6 xJ  
} . zv F!!z  
o;mXk2  
} ; 6#O n .Q  
6pI =?g  
LWc}j`Wd  
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 1`2n<qo  
好啦,现在才真正完美了。 b5 YE4h8%  
现在在picker里面就可以这么添加了: 8zGe5Dn9  
j|9;") 1  
template < typename Right > :k075Zr/#D  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const =M)>w4-  
  { a<FzHCw  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); <DiD8")4  
} ;Aiuy{<  
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。  pzezN  
7am._K  
4s~Y qP{K  
s2iR  }<  
1b E$x^P  
十. bind #O z<<G<  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 &@c=$+#C  
先来分析一下一段例子 {*As-Y:'F  
+q"d=   
($' rV!}  
int foo( int x, int y) { return x - y;} "{&\nt  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 gAC}  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 q/Ba#?sen  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 S& 8gZ~B  
我们来写个简单的。 ]]Ypi=<'  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 2BBGJE  
对于函数对象类的版本: 7qV_QZ!.  
]nhLv!Co  
template < typename Func > 3 zp)!QJi  
struct functor_trait AQU4~g mI  
  { {7[^L1  
typedef typename Func::result_type result_type; n`? j. s  
} ; CtV$lXxup  
对于无参数函数的版本: 5Jd&3pO  
cPi 3UjY~  
template < typename Ret > rJ]iJ0[I  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 9 bYoWw  
  { 9 }iEEI  
typedef Ret result_type; <33[qt~  
} ; D)8&v` L S  
对于单参数函数的版本: 1Z6<W~,1OM  
ez&v"J  
template < typename Ret, typename V1 > rXuhd [!(P  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > rV)mcfw:Z  
  { [MdVgJ9'  
typedef Ret result_type; *4Y1((1k  
} ; {3lsDU4  
对于双参数函数的版本: ~dC)EG  
b/5?)!I  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > g+t-<D"L5  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 1T!b# x4  
  { D'ZR>@w@  
typedef Ret result_type; >K1)XP  
} ; !fZ\GOx  
等等。。。 =21$U[  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy *r@7:a5  
& V^ Z  
template < typename Func > ]@vX4G/  
struct func_return E?z3 D*U  
  { %/"I.\%d  
template < typename T > >N62t9Ll[  
  struct result_1 q.U` mtS  
  { I'HPy.PV  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 6X~.J4  
} ; ^[,Q2MHCT(  
'FgBYy/  
template < typename T1, typename T2 > )=;GQ*<8Zs  
  struct result_2 ,dhJ\cQ~  
  { jzI70+E  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Oq@+/UWX  
} ; xHq"1Vs=  
} ; 1"YN{Ut;G  
DDQ}&`s  
px8988X  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 jj_z#6{  
[Gop-Vi/~  
template < typename Func, typename aPicker > k\BJs@-  
class binder_1 \@;$xdA$  
  { AD K)p?  
Func fn; M<^]Ywq*p  
aPicker pk; e+6mbJ7y  
public : @&?E3?5ll  
O2;FaASF  
template < typename T > CX?q%o2b  
  struct result_1 J!Er%QUR  
  { U;`C%vHff  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; }A jE- K{  
} ; d-c<dS+R  
7f|8SB  
template < typename T1, typename T2 > SW5V:|/  
  struct result_2 5;'(^z-bL  
  { %jk7JDvl  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; /By:S/[1pL  
} ; eyW8?:  
^Ej$o@PH  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Zc9@G-  
"| Oj!&0  
template < typename T > B@cC'F#G  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `_aX>fw  
  { F<.oTP-B  
  return fn(pk(t)); Y TpiOPf  
} Z$ ?(~ln  
template < typename T1, typename T2 > }uZ/^_U.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |w5m2Z  
  { !/nXEjW?  
  return fn(pk(t1, t2)); Hjhgu=  
} r{ >Q{$Q  
} ; $UNC0 (4  
[|".j#ZlK  
l266ufO.u-  
一目了然不是么? Ft E5H  
最后实现bind Pi+pQFz5  
Tp46K\}Uf  
Gj_7wP$  
template < typename Func, typename aPicker > Q":,oZ2  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ai%*s&0/Y  
  { = 6Fpixq>  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); XHU\;TF  
} }7non  
fj|b;8_}l  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Hr_5N,  
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。 g.Tc>?~  
<%o9*)F  
十一. phoenix :KmnwYm  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: +7\d78U  
eFh7#~m  
for_each(v.begin(), v.end(), 7s0\`eXo/  
( l+#J oc<8  
do_ ?g\emhG  
[ =oBlUE  
  cout << _1 <<   " , " 0~~yYo&  
] 3k3 C\Cw  
.while_( -- _1), =t^jlb  
cout << var( " \n " ) gw!d[{#  
) @Jx1n Q^  
); Ptz## o'{5  
q<j9l'dHG  
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: ;j.-6#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 ZNVrja*  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 5(gWK{R)*  
那么我们就照着这个思路来实现吧: |1GOm=GNK  
Jd^Lnp6?  
uNkJe  
template < typename Cond, typename Actor > Xp] jF^5  
class do_while o$eo\X?J?  
  { Kt](|  
Cond cd; g<@Q)p*ow  
Actor act; ,z<1:st]<  
public : eF]8Ar1  
template < typename T > s7afj t  
  struct result_1 NRny]!  
  { U?an\rv  
  typedef int result_type; &r.M~k >  
} ; &<x.D]FA]  
X;H\u6-|>6  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} wZZ~!"O &  
/o%VjP"<  
template < typename T > +%v1X&_\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _Dd>e=v  
  { AT)b/ycC  
  do Q-<Qm?  
    { `LNhamp  
  act(t); d!w3LwZ  
  } 7*j!ZUzp  
  while (cd(t)); #CPLvg#  
  return   0 ; V y$*v  
} pmUf*u-  
} ; #M{qMJHDo  
q\}+]|nGs  
a _+?#m  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). $'I&u  
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。 zBlv?JwG  
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。 nj0sh"~+  
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。 g9q}D-  
下面就是产生这个functor的类: ,% Qh S5e  
zPND $3&'  
}^iqhUvT F  
template < typename Actor > #gqh0 2 7  
class do_while_actor }04mJY[  
  { I-Z|FKh_C  
Actor act; 5e$1KN`  
public : bq9w@O  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} m)} 01N4  
cLl~4jL  
template < typename Cond > ) PTvw>  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; (z>t4(%\  
} ; ')!X1A{  
>iae2W`  
8'zZVX D<  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 !}z'"l4i  
最后,是那个do_ gT_KOO0n  
T"[]'|'  
} 1e4u{  
class do_while_invoker '"fJA/O  
  { HK8sn1j  
public : ey=KAt  
template < typename Actor > xy[#LX)RW  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const <kdlXS>J.  
  { q:/df]Ntt  
  return do_while_actor < Actor > (act); X8Q'*  
} A vq+s.h  
} do_; D<;~eZ'  
a&x:_vv  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? &jHsFS  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 7bzm5w@v  
最后来说说怎么处理break和continue Ha`N  
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。 yl~_~<s6  
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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