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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda z Yw;q3"  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 @#RuSc  
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, v(DwU!  
q7X}MAW  
.L9']zXc`  
KH7VR^;mk  
  class filler !FTNmyM~F  
  { >+cSPN'i>  
public : :e*DTVv8  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} XC[]E)8  
} ; & _; y.!  
aaDP9FW9e  
L7'%;?Z  
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: gtiEhCF2W  
z{9=1XY  
/;?M?o"H  
N0i!l|G6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 5?WYsj"  
vCw<G6tD  
9lf*O0Z&n  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ~q)u(W C|  
+`@M*kd  
uG!:Z6%p  
,`k _|//}=  
二. 战前分析 xH-X|N  
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。 >M]6uf  
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  qve ./  
"#yJHsu]  
j~;;l!({i  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 );  MJ`N,E[  
  /* --------------------------------------------- */ ^W~p..DF  
vector < int *> vp( 10 ); 6i.gyD  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); NYwR2oX  
/* --------------------------------------------- */ IOL L1ar  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); oH^(qZ8W  
/* --------------------------------------------- */ xl(@C*.sC1  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 5G(3vRX|1  
  /* --------------------------------------------- */ [}OgSP9i  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); rq sdE  
/* --------------------------------------------- */ rYY$wA@  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); {`(>O"_[Q  
.Obn&S  
Y4E/?37j  
8S]".  
看了之后,我们可以思考一些问题: Rx7X_A}  
1._1, _2是什么? (-0ePSOG  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 )[L^Dmd,  
2._1 = 1是在做什么? ?^i1_v7 Bi  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 5!I4l1  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ?WUF!Jk  
a2w T6jY  
VA] e  
三. 动工 #*9-d/K  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: )?=YT  
?m7:if+ y  
b>\?yL/%+?  
fpWg R4__  
template < typename T > {D`'0Z1"  
class assignment \25/$Ae}c  
  { 7%MbhlN.  
T value; &Lm-()wb  
public : GOT1@.Y  
assignment( const T & v) : value(v) {} 4dawg8K`9  
template < typename T2 > ^/U27B  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } -d+aV1n  
} ; ]:(W_ qEA  
@L/o\pvc  
aE"[5*a  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ^EELaG  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Yd EptAI  
0(U#)  
gF?[rqz{  
'1?\/,em  
  class holder JyLa#\ R  
  { #KxbM-1=  
public : k o;>#::  
template < typename T > QaIjLc~W  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const *N'K/36;  
  { $ _j[2EU  
  return assignment < T > (t); cD*}..-/4  
} x5}'7,A  
} ; %`MQmXgM  
>Fio;cn?  
s m,VYYs  
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: 7?j;7.i s(  
9,uhf b^]  
  static holder _1; :W#rhuzC  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 %nN `|\  
zGKyN@o  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); c 'uhK8|  
而不用手动写一个函数对象。 k.<]4iS  
:x.7vZzxs  
-fhN"B)  
SIO&rrT.  
四. 问题分析 o#) {1<0vg  
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。 &Z(K6U#.  
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|J9cgtS  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 kiUGZ^k\s  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 2M#M"LHo  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 k@zy  
W} WI; cI  
五. 问题1:一致性 XO#/Fv!  
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?| :w}{$v}#D;  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 valtev0<  
Xq'cA9v=$J  
struct holder ! cKz7?w  
  { ? WJ> p  
  // 7Q\|=$2  
  template < typename T > kEwaT$  
T &   operator ()( const T & r) const U*90m~)  
  { ]7-&V-Ct*  
  return (T & )r; HhO".GA  
} =*p/F  
} ;  "KcA  
;^t{Il'j  
这样的话assignment也必须相应改动: pv| Pm  
fXrXV~'8  
template < typename Left, typename Right > (&/2\0QV  
class assignment OL4z%mDZi  
  { vJAZ%aW  
Left l; Kw#so; e  
Right r; o7IxJCL=Q  
public : jzU.Bu.  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} .<kqJ|SVi  
template < typename T2 > l7&$}x -  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } y% :4b@<  
} ; j*~T1i  
9UvXC)R1  
同时,holder的operator=也需要改动: ~-wPP{!  
wAnb Di{W  
template < typename T > k,euhA/&  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const v4@Z(M  
  { 4CGPO c  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Z7 E  
} $9?cP`hmi  
R8.CC1Ix  
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。 iNMx"F0r  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 JxyB(  
)BRKZQN  
return l(rhs) = r; 6e7{Iy  
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。 ca+[0w@S  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: fS^!ZPe1  
qCv20#!"|  
template < typename Tp >  ~c6}  
class constant_t xe/(  
  { ou %/l4dC  
  const Tp t; g2unV[()_  
public : _{M\Bs2<  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} CKA;.sh  
template < typename T > 6~*9;!th  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const y-CX}B#j  
  { t(="h6i  
  return t; xLx]_R()  
} 7'OtruJ   
} ; < y*x]}  
vf8\i-U=  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 S4=R^];l  
下面就可以修改holder的operator=了 ne^imht  
s|D>-  
template < typename T > !+:ov'F  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 1h.)#g?{  
  { KoS*0U<g6  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); '?({;/L  
} t=xOQ 8  
^ "\R\COQ  
同时也要修改assignment的operator() *3D%<kVl  
bO<CR  
template < typename T2 > 1 E22R  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } e)?Fi  
现在代码看起来就很一致了。 Q);n<Z:X~  
{aM<{_v  
六. 问题2:链式操作 O iFS}p  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 pJ ?~fp  
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。 ?-Vjha@BO  
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。 p6vKoI#T  
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。 VM0j`bs'K*  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct [xKd7"d/n  
pFJB'=c  
template < typename T > 8| $3OVS  
struct result_1 ~(]0k.\  
  { z,|{fKtY}  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; C{d7J'Avk  
} ; LzCw+@-umw  
1@lJonlF  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: T\r@5Xv  
r/*=%~*  
template < typename T > `~cuQ<3Tn  
struct   ref 2W$cFC  
  { -J^(eog[6  
typedef T & reference; @&}q} D  
} ; >fIk;6<{  
template < typename T > 07hF2[i  
struct   ref < T &> ^H6<Km l/V  
  { K!KMQr`  
typedef T & reference; @}:uu$OH  
} ; )>c>oMgl  
[g2;N,V#  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: i.:. Y  
uWrQ&}@  
template < typename T > _$>pw<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const {f{ZHi|  
  { U#1bp}y  
  return l(t) = r(t); l (3bW1{n  
} x1ztfJd  
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。 n k2om$nN  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 J6jwBo2m  
gI8Bx]  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 U w4>v:  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: UswZG^Wh  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 P<fnLQ9  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 YA&g$!  
最后的布局是: i>_u_)-  
                Add 5 Qoew9rA  
              /   \ Q#IG;  
            Divide   5 X(7qZ P~  
            /   \ ,y%3mR_~  
          _1     3 oc^Br~ Th  
似乎一切都解决了?不。 jM:Y' l]  
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。 |!F5.%PY  
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。 _uJ"m8Tl  
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: &ZTr  
jVH|uX"M5Y  
template < typename Right > 1xc~`~  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const rcGb[=Bf  
Right & rt) const ".dZn6"mI  
  { @JW@-9/  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); *:O.97q@h  
} ?3O9eZY@  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 4H+Ked&Oq  
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。 #Mg]GeDJ{  
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。 # 6!5 2  
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。 7$rjlVe  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 apk4 j\i?5  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? !pJeA)W;  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: !d&C>7nb  
+1~Z#^{&  
template < class Action > |+$%kJR=  
class picker : public Action _GKB6e%  
  { S\CRG>  
public : pMs AyCAk  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 5E0eyW  
  // all the operator overloaded ejA%%5q  
} ; $x6$*K(F  
Va$Pi19 O  
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。 ]qB:PtX  
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: NvN~@TL28  
_sy'.Fo  
template < typename Right > X{kpSA~  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const >q7BVF6V |  
  { +-B^Z On  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); IHp_A  
} 2Dd|~{%  
uGs; }<<8  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > MZ+e}|!4,  
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。  mA7m  
$F.kK%-*  
template < typename T >   struct picker_maker ESoAz o,u  
  { V]S1X^  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ?RzDQy D  
} ; Eq:2k)BE  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > k0Ek:MjJr  
  { 4Z*U}w)  
typedef picker < T > result; r ]>\~&?^F  
} ; NU (AEfF  
V Yw%01#  
下面总的结构就有了: b6E<r>q  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 5( _6+'0  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 A>VX*xd  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Dr;iQkGP  
至此链式操作完美实现。 IHC1G1KW=A  
71C42=AU  
!jqWwi  
七. 问题3 gh6d&ucQ^  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 \C 5%\4  
H.G!A6bd  
template < typename T1, typename T2 > x7T +>  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2l5KJlfj>k  
  { @DC)]C2  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ^Y{D^\} ,  
} Lhh;2r/?78  
V^Rkt%JY  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: V[a[i>,Z  
YDmWN#  
template < typename T1, typename T2 > &Np9kIMCB  
struct result_2 sCl$f7"  
  { 4e9q`~ sO  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ~2 u\  
} ; 6#A:}B<?  
`:M^8SYrL  
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? X5g[ :QKP7  
这个差事就留给了holder自己。 SK$Vk[c]  
    VhEMk\  
ngi<v6i  
template < int Order > P%X-@0)  
class holder; 8O1K[sEjui  
template <> 3]JZu9#  
class holder < 1 > /)uM[ dnai  
  { p2x [p  
public : !NKmx=I]  
template < typename T > D&hqV)d4R  
  struct result_1 ;K:8#XuV  
  { |dadH7  
  typedef T & result; A[UP"P~u/  
} ; UBO^EVJ  
template < typename T1, typename T2 > N<z`yV  
  struct result_2 kpob b  
  { bdh(WJh%  
  typedef T1 & result; 'PdmI<eXQ  
} ; wz -)1!  
template < typename T > ;_<)JqUh  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const <M[U#Q~?~e  
  { hv)7H)|l~]  
  return (T & )r; L&Qi@D0P  
} e&X>F"z2  
template < typename T1, typename T2 > (&&87(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const +lO'wa7|3  
  { kRIB<@{  
  return (T1 & )r1; B94 &elu  
} s ?l%L!  
} ; HW7FP]NH  
F'J [y"~_  
template <> 6*1$8G`$8,  
class holder < 2 > nJ3vi}`  
  { CdhSp$>  
public : r!/0 j)  
template < typename T > tGqCt9;<  
  struct result_1 )@:l^$x  
  { xDrV5bg  
  typedef T & result; &^ I+s^\=  
} ; V; 9 }7mw  
template < typename T1, typename T2 > Qd8b-hg  
  struct result_2 + Oobb-v  
  { rH}fLu8,;Q  
  typedef T2 & result; @oH[SWx  
} ; 4'At.<]jL  
template < typename T > LR$z0rDEM  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const E5x]zXy4  
  { .1ddv4Hk  
  return (T & )r; >,g5Hkmqr  
} N <pbO#e  
template < typename T1, typename T2 > kG3!(?:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const r#~K[qb  
  { F ! )-|n}  
  return (T2 & )r2; |6B6?'  
} }bfn_ G  
} ; =l|>.\-  
<NQyP{p  
{$TZ}z"DA  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 E#h~V5Tf  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: .Dv=p B,u  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 3&J&^O  
?6:cNdN  
return l(i, j) = r(i, j); q`loOm=y  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) :Ee?K  
],?pe  
  return ( int & )i; .98.G4J>  
  return ( int & )j; M]ap:  
最后执行i = j; u:4["ViC  
可见,参数被正确的选择了。 tyXl}$)y  
dF2@q@\.+  
W]LQ &f  
<3#<I)#  
:,C%01bH|l  
八. 中期总结 utd:&q|}  
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: +L6" vkz  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 rdI]\UH  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 -lp"#^ ;  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor :J%'=_I&H  
%1jdiHTaL  
#uWE2*')  
b{HhS6<K?  
Qu_EfmN|  
/oDpgOn  
九. 简化 9qeZb%r&  
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。 PdM*5g4  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 '(9YB9 i  
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: ]piM/v\  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 .v7`$(T  
  +-*/&|^等 6~:+:;  
2. 返回引用。 >x?2Fz.  
  =,各种复合赋值等 \L#QR  
3. 返回固定类型。 }*-u$=2  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 5vGioO  
4. 原样返回。 j1Fw U  
  operator, ]|BojSL_  
5. 返回解引用的类型。 E(/ sXji!  
  operator*(单目) 104!!m  
6. 返回地址。 T/7vM6u  
  operator&(单目) !c_u-&b)  
7. 下表访问返回类型。 iwkJ~(5z  
  operator[] p)z-W(  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 `G0*l|m>  
  operator<<和operator>> #[,= 1Od(q  
V(I7*_ZFl  
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。 @$ftG  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: /yt7#!tm+  
{tmKCG  
template < typename Left > ,]U[W  
struct value_return l qXc  
  { Ge~,[If+  
template < typename T > |Pf(J;'[  
  struct result_1 7%tR&F -u  
  { THr8o V5  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; c'~[!,[b<  
} ; Ut':$l=  
~%KM3Vap  
template < typename T1, typename T2 > Uir*%*4:  
  struct result_2 ?+Hp?i$1  
  { #'c%  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; _2; ^v`[  
} ; U%n,XOJ  
} ; }Qb';-+;d  
;fkSrdj  
9IOGc}  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Wv NI=>  
&! OGIYC(  
下面我们来剥离functor中的operator() fK);!Hh  
首先operator里面的代码全是下面的形式: w=5   
4y1>  
return l(t) op r(t) zw< 4G[u  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) -3\7vpcdN  
return op l(t) "]w!`^'_  
return op l(t1, t2) +>u>`|  
return l(t) op h$|3dz N  
return l(t1, t2) op pIvfmIm  
return l(t)[r(t)] 3)xbnRk  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 8T<@ @6`T  
>6k}HrS1V  
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: "'~|}x1Uv  
单目: return f(l(t), r(t)); quY "  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); htV#5SUx&  
双目: return f(l(t)); ]2LXUYB  
return f(l(t1, t2));  2aFT<T0  
下面就是f的实现,以operator/为例 [jy0@Q9  
">4PePt.n  
struct meta_divide TZj[O1E  
  { qj`,qm P  
template < typename T1, typename T2 > @+$cZ3,  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) U @)k3^  
  { z'T=]- D  
  return t1 / t2; uFC?_q?4\  
} NWb} OXK/  
} ; p %L1uwLG  
.hc|t-7f  
这个工作可以让宏来做: ?Q;kZmQl  
_/ct=  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ pFEZDf}:  
template < typename T1, typename T2 > \ \WiqN*ZF  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Q:pzL "bT  
以后可以直接用 ):^ '/e  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ka!Bmv)  
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 LSSW.Oz2L  
(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。。。) %V31B\]Nz7  
r?>Vx -  
Ut]2`8-  
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 6zv;lx0<D&  
amMjuyW  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > GKiq0*/M  
class unary_op : public Rettype A*a7\id!y  
  { Z(KmS (  
    Left l; q Frt^+@  
public : "/Om}*VhD  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} {K<uM'ww>  
IF5sqv  
template < typename T > '/ihL ^^@L  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const I/Sv"X6E  
      { KUF$h Er  
      return FuncType::execute(l(t)); d3Y(SPO  
    } .N/GfR`0/<  
r|*:9|y{"/  
    template < typename T1, typename T2 > R$Zv0a&  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |MR%{ZC^i  
      { 3R'.}^RN  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); B*y;>q "{U  
    } h (qshbC}  
} ; P87ld._  
"\4]X"3<+  
`'kc|!%MUq  
同样还可以申明一个binary_op mm_^gQ,`  
C/CN '  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > kxygf9I!;  
class binary_op : public Rettype qx Wgt(Os  
  { IY V-*/ |  
    Left l; 3\7'm]  
Right r; >vHH  
public : Z "-ntx#  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 4pLQ"&>}80  
f( ]R/'o  
template < typename T > mPckf  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (L`l+t1  
      { ;0;3BH A  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); G XarUjs  
    } +d@v AxP  
3aEt>x  
    template < typename T1, typename T2 > v>rqOI  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const y>@v>S  
      { Ok*VQKyDLH  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); `@4 2jG}*  
    } :-$cdZ3E  
} ; 2IKxh  
tDEXm^B2Sv  
9cVn>Fb  
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 Km[]^;6  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Y=5!QLV4  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) w}IL 8L(D  
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。 4Sg<r,G  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! \H,V 9!B  
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。。。 +]A+!8%Z  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ,D:iQDG^  
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) $/NGNkl[  
下面是修改过的unary_op C]yvK}  
o~Bk0V=  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > zA2UFax=  
class unary_op L.SDMz  
  { 9+]ZH.(YE  
Left l; ;n3uV`\  
  sXSj OUI  
public : [Xs}FJ  
Coga-: 2vu  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} yonJd  
QV`X?m  
template < typename T > OI'uH$y  
  struct result_1 u86J.K1Q  
  { ^fA3<|  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; JOA%Y;`<#  
} ; :X3rd|;kc  
\%w7D6dEZ  
template < typename T1, typename T2 > \B*k_W/r@  
  struct result_2 # rh0r`  
  { {fAh@:{@  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; $~ pr+Ei  
} ; F?}m8ZRv  
j09mI$2y67  
template < typename T1, typename T2 > 6&g!ZE'G  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 38"8,k  
  { O{;M6U8C\  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); RA*_&Ll&!C  
} M \ :"~XW  
?whRlh  
template < typename T > 3c1o,2  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2z.k)Qx!Z  
  { ^AovkK(p  
  return OpClass::execute(lt(t)); #n U@hOfg  
} Wwn5LlJ^  
0z#l0-NdQ  
} ; j zxf"X-  
5"76R Gw=  
,\|n=T,  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug *D,v>(  
好啦,现在才真正完美了。 wo,""=l  
现在在picker里面就可以这么添加了: MuCQxzvkhf  
`77;MGg*  
template < typename Right > uKLOh<oio  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const OhA^UP01-  
  { p[ks} mca@  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); rC=p;BC@dD  
} ;cS~d(%  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 G:E+s(x  
}0k"Sw X  
"uV0Oj9:  
+=n x|:no  
-L^0-g  
十. bind Mft0D j/  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 9`nP(~  
先来分析一下一段例子 ,gFL Wb`B'  
HB/ _O22  
&%_y6}xIw  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 7?kXgR[#d  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 #C;#$|d  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 2:smt)f  
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。 pl1EJ <  
我们来写个简单的。 Z'*G'/*  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: t[H_6)  
对于函数对象类的版本: |Fh`.iT%c  
(P]^8qc  
template < typename Func > -9tXv+v?  
struct functor_trait = y,yQO  
  { \K4CbZ,.  
typedef typename Func::result_type result_type; IkE'_F  
} ; ve64-D  
对于无参数函数的版本: PuUon6bZ  
7|{%CckN  
template < typename Ret > ByB0>G''.  
struct functor_trait < Ret ( * )() > mCEKEX  
  { 8KtF<`A)  
typedef Ret result_type; I&Eg-96@  
} ;  N#2nH1C  
对于单参数函数的版本: %8z+R m,Ot  
37ri b  
template < typename Ret, typename V1 > 8V53+]c$Y  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > skmDsZzw  
  { P /f ~  
typedef Ret result_type; h!JjN$  
} ; z=8_%r  
对于双参数函数的版本: X*p:&=o  
#nMP (ShK  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > %(O^as  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > K4VPmkG  
  { Is,*qrl :  
typedef Ret result_type; RY'\mt"W2  
} ; <O`q3u'l  
等等。。。 '%JMnU  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy RmCn&-i  
5.+$v4  
template < typename Func > aaqjE  
struct func_return *$WiJ3'(m  
  { ?tal/uC  
template < typename T > ]i_):@  
  struct result_1 $48[!QE  
  { i,U-H\p&  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ^/5E773  
} ; ^*owD;]4_  
JzS^9) &  
template < typename T1, typename T2 > EC\rh](d 1  
  struct result_2 v#AO\zYKd  
  { T_;G))q'  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; DrVbx  
} ; F4aJr%!\6S  
} ; Zj /H3,7  
y(p:)Iv  
"b+3 &i|  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ud~VQXZo  
BYA=M*f  
template < typename Func, typename aPicker > ;R- z3C  
class binder_1 A~~| X  
  { brhJ&|QDE  
Func fn; hzf}_1  
aPicker pk; , K"2tb  
public : 0UAr}H.:  
ph|2lLZ  
template < typename T > ph$&f0A6Xc  
  struct result_1 (x*2BEn|  
  { 1>O0Iu  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Lu$:,^ C  
} ; {t IoC;Y  
n6-!@RYr  
template < typename T1, typename T2 > fPuQ,J2=  
  struct result_2 oq m{<g?2  
  { ":#A>L? l  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; \Jj'60L^  
} ; bKTwG@{/k  
)8A=yrTIT  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} A<G ;  
V1+o3g{}  
template < typename T > {7MgN'4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :-jP8X  
  { mm9S#Ya  
  return fn(pk(t)); cB{;Nh6"  
} o@V/37!  
template < typename T1, typename T2 > B2+_F"<;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const q~A|R   
  { 5'}!v  
  return fn(pk(t1, t2)); F@*r%[S/  
} ? wiq 3f6  
} ; jzOMjz~:)  
*~aI>7H  
CI ]U)@\U  
一目了然不是么? AXv3jH,HF  
最后实现bind 7*8nUq  
j2&OYg  
:r|P?;t(  
template < typename Func, typename aPicker > p`V9+CA  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) j?` D\LZhf  
  { ?9.?w-Q'  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); N 7|W.(  
} "i5AAP?_]{  
<P)%Ms  
2个以上参数的bind可以同理实现。 orN2(:Ct7  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ,2L,>?r6  
tYxlM!  
十一. phoenix qb/!;U_  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Y&:\s8C  
} jy7,+  
for_each(v.begin(), v.end(), Iw-6Z+ 94  
( %4g4 C#  
do_ hD~/6bx  
[ hCx#Heh  
  cout << _1 <<   " , " ViC76aJ  
] vf'jz`Z  
.while_( -- _1), UgBY ){<  
cout << var( " \n " ) ,}xC) >  
) 5Szo5  
); HrcnyQ`Q0  
'aSORVq^e[  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: oFA$X Y  
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 *h8XbBZH  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 P6Ol+SI#m  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Y-9j2.{  
pF{Ri  
Z|7I }i  
template < typename Cond, typename Actor > f#JF5>o  
class do_while !{- 3:N7  
  { x-P_}}K 79  
Cond cd; ~1z8G>R  
Actor act; NxRiEe#m  
public : 1JY90l$ME  
template < typename T > t5[JN:an  
  struct result_1 J-,X0v"  
  { J!qEj{  
  typedef int result_type; @o.i2iG  
} ; .oOt(K +  
}LVE^6zyk  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} WxI]Fcb<  
I Q`aDo-V  
template < typename T > Lgw@y!Llij  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const kxiyF$ 9  
  { (W6\%H2u  
  do m^&mCo,  
    { *^m.V=  
  act(t); #rL@  
  }  0>J4O:k  
  while (cd(t));  o?x|y   
  return   0 ; W5yu`Br  
} +2enz!z#k  
} ; r/w@Dh]{_  
-&^(T  
{nWtNyJpS  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). D%}o26K.C  
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)v'  
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。 Hw3 ES  
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。 , 0ja_  
下面就是产生这个functor的类: ?~9X:~6\  
F>nrV  
3m9 E2R,  
template < typename Actor > B}bNl 7 ~  
class do_while_actor k0=y_7 =(5  
  { PhL5EYn  
Actor act; 2]KPW*V  
public : :D7!6}%  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} DO*C]   
Icb;Yzt  
template < typename Cond > v2<gkCK^  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; IWd*"\L  
} ; %&S]cEw  
0|k[Wha#  
/9gMcn9EB  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 JVCgYY({KQ  
最后,是那个do_ *)sz]g|d  
eesLTy D2_  
yr DYw T  
class do_while_invoker 6 6;O3g'  
  { R9HS%O6b6  
public : e/%Y ruzS  
template < typename Actor > rx) Q]  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const -B! TA0=oJ  
  { k18V4ATE]  
  return do_while_actor < Actor > (act); vK/Z9wR*05  
} WWz ns[$f  
} do_; oMf h|B  
l$@lk?dc  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? y$W3\`2q  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ZPFTNwf  
最后来说说怎么处理break和continue V,,iKr@TG  
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。 f2XD^:Gc  
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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