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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda _HwpPRVP/  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 x7f: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, :#WEx_]  
>b'w'"  
qB+n6y%  
&(g|="T  
  class filler PJCnud F  
  { G=1m] >I8  
public : -)X{n?i  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} w5,6$#  
} ; RYt6=R+f  
J=):+F=  
}f0u5:;Zth  
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: JfkTw~'R  
q'.;W@m  
( ]OFS;%  
f7Zf}1|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); "MTWjW*6  
Lj iI+NJ  
.?f:Nb.O  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Ee8--  
}S,-uggz  
#'C/Gya  
~^x-ym5  
二. 战前分析 2\5cjdy  
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。 n? ]f@OR  
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 !Vb,zQ  
C,.-Q"juH  
HM):"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); @m?{80;uQ  
  /* --------------------------------------------- */ >{QdMn  
vector < int *> vp( 10 ); JPsSw  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); *E}Oh  
/* --------------------------------------------- */ d Qai4e>[  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); [yC"el6PM  
/* --------------------------------------------- */ /tP7uVL R  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 );  qtzFg#  
  /* --------------------------------------------- */ qL3@PSN?|  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Wk}D]o0^@  
/* --------------------------------------------- */ O] H=s  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); _#FIay\ahB  
p'80d:  
E3f9<hm   
AVv#\JrRW  
看了之后,我们可以思考一些问题: -1CEr_(P^  
1._1, _2是什么? ]% Y\ZIS  
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。 %@P``  
2._1 = 1是在做什么? 9k}<Fz"^.  
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。 dgslUg9z3g  
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。 l DnMjK\M  
Z:|9N/>T  
VJg,~lQN#t  
三. 动工 7G"7wYc>R  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ,%Z&*n  
SW#BZ3L  
E+z18Lf?  
H*rx{F?  
template < typename T > *> KHRR<N  
class assignment U{}!y3[wK  
  { Af9+HI O  
T value; "J !}3)n  
public : yb?{LL-uy  
assignment( const T & v) : value(v) {} ]\BUoQ7I/  
template < typename T2 > a.DX%C /5  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } [sj VRW-  
} ; G'9{a'  
JOHR mfqR  
(]XbPW  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 `L\)ahM  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment thptm  
} L <,eV  
cOb4c*  
\?&A u  
  class holder D%U:!|G  
  { YjLe(+ WQ  
public : -\Z `z}D  
template < typename T > /EU ; ?O  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const .=XD)>$  
  { 7)J6/('  
  return assignment < T > (t); {a@>6)  
} q{E"pyt36R  
} ; |l7%l&!  
4P%m>[   
.*!#98pT  
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: 9afh[3qm  
Me/\z^pF  
  static holder _1; Us-A+)r*!  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Q]rqD83((  
,H39V+Y*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); XsUUJuCG  
而不用手动写一个函数对象。 CZ3].DA|z  
9!}q{2j  
G52Z)^  
ErDL^M-`  
四. 问题分析 MCU9O  
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。 Q0~j$Jc  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ^.vmF>$+I  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 6>,# 6{?jl  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 C),7- ?  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 a4&:@`=  
nm@']  
五. 问题1:一致性 %!y89x=E  
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?| %LQ/q 3?_  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 n+;vjVS%  
P+Z\3re  
struct holder \zu }\{  
  { \A<v=VM|  
  // k)":v3 ^  
  template < typename T > }1U*A#aN7K  
T &   operator ()( const T & r) const `f)(Y1%.  
  { Au5rR>W  
  return (T & )r; 6peyh_  
} 2\0Oji\6  
} ; (A{NF(   
r5 yO5W  
这样的话assignment也必须相应改动: Oq+E6"<y;?  
B1$ikY  
template < typename Left, typename Right > vv.PF~:  
class assignment YH\j@ ^n  
  { |pW\Ec#(  
Left l; jPk c3dG +  
Right r; .Xd0 Q=1h  
public : 8!zb F<W9  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} mp\%M 1<  
template < typename T2 > c+2%rh1  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } %idk@~HCg  
} ; S&?7K-F>_o  
i:Y\`J  
同时,holder的operator=也需要改动: A#DR9Eq  
m^I,}1H4  
template < typename T > S LGW:  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const o| D^`Z  
  { V1utUGJV  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 2dbRE:v5  
} 6I|A- h  
J%Mnjk^_\S  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 'RTtE  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 QCpM|,drS  
;h~er6&   
return l(rhs) = r; V1<`%=%_W  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 +a$|Sc  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: X:=c5*0e  
2o5;Uz1{  
template < typename Tp > }1QF+C f  
class constant_t )q3"t2-  
  { v01#>,R  
  const Tp t; Q$a  
public : YaL]>.;Z:"  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} k+1gQru{d  
template < typename T >  t;47(U  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const #C*&R>IvY  
  { w%xCTeK[  
  return t; z%:&#1)  
} m 22wF>9  
} ; AyVrk 8G  
!wh&>3~  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 'fY9a(Xt.  
下面就可以修改holder的operator=了 HI!4  
OW`STp!  
template < typename T > #I%s 3  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const _x %1F  
  { FtIa*j^G  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); p2d\ZgWD=)  
} ZK !A#Jm{  
4%_M27bu[  
同时也要修改assignment的operator() R^8{bP  
^}>/n. %  
template < typename T2 > 5DFZ^~  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 97LpY_sU  
现在代码看起来就很一致了。 P} r)wAt  
h6M;0_'  
六. 问题2:链式操作 \Tm}mAvK/o  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 36$[   
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。 o""~jc~  
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。 KCtX $XGL  
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。 u \g ,.C0  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct .\)A@ua^  
6 hiC?2b{x  
template < typename T > h$fe -G#  
struct result_1 vVVPw?Ww-  
  { j[e,?!8;  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; )2.)3w1_4  
} ; '^}+Fv<O  
~UPZ<  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: g.C5r]=+&  
}5bM1h#z  
template < typename T > Jqfm@Y  
struct   ref pFO^/P'  
  { flnVYQe  
typedef T & reference; 8MF2K6  
} ; 8cdsToF(e.  
template < typename T > (:sZ b?*  
struct   ref < T &> U Cb02h  
  { /[pqI0sf<A  
typedef T & reference; x$B&L`QV  
} ; AHd-  
WS,7dz  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: A 's-'8m  
'%7 Bxof  
template < typename T > X")|Uw8Kl/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Y25uU%6t_  
  { J8Z0D:5  
  return l(t) = r(t); D>kD1B1  
} (tCib 4  
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。 hbfq]v*X  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Zb(t3I>n  
srmKaa|  
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 I}.i@d'O  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: S; /. %  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 d3^7ag%  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 YfDWM7x7,  
最后的布局是: ,XB%\[pKe  
                Add C`K^L=8`{  
              /   \ jP=Hf=:$  
            Divide   5 qd6fU^)i  
            /   \ 7%d8D>uw8  
          _1     3 qX6D1X1_  
似乎一切都解决了?不。 I%;Jpe  
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。 \l,rpVv5m  
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。 5%i:4sMx *  
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: AW8'RfC.  
p/olCmHD)  
template < typename Right > X0uJNHO  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const yyP-=Lhmo=  
Right & rt) const iRw&49  
  { };katqzEg  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); x;#zs64f  
} z2 hFn&  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 =8JB8ZFP  
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。 ~]fJlfR*  
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。 jRQ+2@n{E  
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。 mTf<  
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。 aV|9H  
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? QLo(i  
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: \N6\v5vh  
Q{y{rC2P  
template < class Action > q``wt  
class picker : public Action c:\shAM&  
  { 2 y8~#*O  
public : q=5l4|1  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ?<%=: Yh  
  // all the operator overloaded +U8Bln  
} ; SbT5u3,'  
;Yts\4BSM  
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。 K1q+~4>\|  
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: uA~slS Z  
B3 zk(RNZ  
template < typename Right > :1aL ?  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const bS^WhZy'(  
  { 7$uJ7`e  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); |g&ym Fc  
} Fx#jV\''s  
N4{nG,Mo]  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > &|o$=Ad  
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。 *l+Cl%e  
wpo1  
template < typename T >   struct picker_maker jna;0)  
  { 07_oP(;jT  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ^DAu5|--R  
} ; mG2'Y)Sz  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > E4oz|2!m  
  { m&Yi!7@(  
typedef picker < T > result; C/@LZ OEL  
} ; I.jZ wW!r  
p{tK_ZBy]c  
下面总的结构就有了: %s=Dj2+  
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。 %J7UP4  
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。 .#w6%c@  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 lK(Fg  
至此链式操作完美实现。 (Tvcq  
7+,vTsCd  
$dg9z}D  
七. 问题3 c:hK$C)T  
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。 l54 m22pfv  
vNDu9ovs-  
template < typename T1, typename T2 > 3Qn!y\#  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M {a #  
  { Le#spvV3J|  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); {6,|IGAq V  
} LR&_2e^[  
tw K^I6@  
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: ^twivNB  
+wfVL|.Wq  
template < typename T1, typename T2 > -,# +`>w  
struct result_2 !{UTD+|=N  
  { >,5i60Q  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 2HL9E|h  
} ; &1^%Nxu1  
c z'5iK  
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? ig#r4nQ=  
这个差事就留给了holder自己。 O l@_(U  
    E5GJi  
vZAv_8S)  
template < int Order > O[q\e<V<  
class holder; vfc[p ^  
template <> @w9{5D4  
class holder < 1 > FQsUm?ac:  
  { v zo4g,Bj  
public : nvq3*  
template < typename T > JMa3btLy(  
  struct result_1 :}}%#/nd  
  { iz^qR={bW  
  typedef T & result; IyUdZ,ba  
} ; Zj9c9  
template < typename T1, typename T2 > C*kK)6v `  
  struct result_2 x~DLW1I  
  { C"V%# K  
  typedef T1 & result; [3>GGX[Ic  
} ; Nh!_l  
template < typename T > 6z,Dyy]tl  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 7(k^a)~PL  
  { sfD5!Z9#1  
  return (T & )r; LDj<?'  
} oOU1{[  
template < typename T1, typename T2 > Pcd *">v  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const WrGK\Vw[  
  { jA(vTR.`  
  return (T1 & )r1; Ty4S~ClO#'  
} WCq /c6 D  
} ; b~Y%gC)FR  
D56<fg$  
template <> 9(_{`2R8  
class holder < 2 > `#s#it'y  
  { U.0kR/>Z=  
public : m.Lij!0  
template < typename T > PR7f(NC  
  struct result_1 >4i>C  
  { 1} m3 ;  
  typedef T & result; IVvtX}  
} ; -yH,5vD  
template < typename T1, typename T2 > UXr5aZ7y  
  struct result_2 8 ;gXg  
  { 8F5|EpB9M  
  typedef T2 & result; 'xK.U I  
} ; UmU:j@ xvg  
template < typename T > S]/b\ B.h+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const n%%7KTqu  
  { ?;ukvD  
  return (T & )r; -.I4-6~  
} hlJpElYf  
template < typename T1, typename T2 > IzLF'F  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const -6~'cm  
  { (nSml,gU  
  return (T2 & )r2; 0JyVNuHn  
} HM[klH]s=  
} ; "E*e2W  
"9y( }  
</zXA$m  
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> >。 Y g|lq9gD  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: -#:zsu  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: vRQOs0F;  
(#\pQ51  
return l(i, j) = r(i, j); TV59(bG.2  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) s<QkDERMX  
F3U`ueP  
  return ( int & )i; a|j%n  
  return ( int & )j; 0S/' 94%w  
最后执行i = j; fRZ KEIyk  
可见,参数被正确的选择了。 ^-)txC5{T  
?}p:J{  
nA7M8HB  
C|-pD  
T3%C%BcX  
八. 中期总结 5r,r%{@K  
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: .10y0F L4  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 h:bru:ef  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 <X7\z  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor PgM(l3x  
)U t5+-UK  
N5U)*U'-u  
MmTC=/j  
D1s4`V -  
.3qu9eP   
九. 简化 4$6T+i2E   
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。 is^pgKX  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 b-5y9K  
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: zDOKShG  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 \6I +K"  
  +-*/&|^等 l{c]p-  
2. 返回引用。 ?Ke eHMu  
  =,各种复合赋值等 wEW4gz{s  
3. 返回固定类型。 csZ c|kDI  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) VaONd0Z I  
4. 原样返回。 zy'D!db`Z  
  operator, &} 6KPA;  
5. 返回解引用的类型。 ksR1k vTm  
  operator*(单目) eet Q}]  
6. 返回地址。 yCz|{=7"j  
  operator&(单目) d4?d4;{  
7. 下表访问返回类型。 RI n9(r  
  operator[] FqFapRX66Z  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 K*-@Q0"KM{  
  operator<<和operator>> h@{_duu  
 |J5 =J  
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。 ecJ6  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: xw^.bz|  
2.e vx  
template < typename Left > Y5q3T`x E  
struct value_return ,3i,P(?(  
  { Y.#:HRtgW  
template < typename T > p,g1eb|E  
  struct result_1 ^L4Qbc(vJ  
  { a,t``'c;  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; bvBHYf:^  
} ; wN-i?Ek0;  
1j-te-}"c  
template < typename T1, typename T2 > ^D^JzEy'?C  
  struct result_2 revF;l6->C  
  { %^. %OCX:  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; yL4 T  
} ; |R/.r_x,V?  
} ; zSvgKmNY  
VhGs/5  
BQ</g* $;  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait D('2p8;2"7  
pv!oz2w1  
下面我们来剥离functor中的operator() SzD KByi  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ?(6mVyIe  
C#V ~Y  
return l(t) op r(t) /Dt d#OAdr  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) &)F*@C-  
return op l(t) ~I}9;XT  
return op l(t1, t2) SAV%4  
return l(t) op qo6y %[  
return l(t1, t2) op zQ6p+R7D  
return l(t)[r(t)] 0H_!Kg  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] H5cV5E0  
wd@aw/  
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: s?Uh|BfB  
单目: return f(l(t), r(t)); r`S< A;  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); &ZHC-qMRK  
双目: return f(l(t)); )}%O>%  
return f(l(t1, t2)); wXjFLg!g?  
下面就是f的实现,以operator/为例 ^E`(*J/o  
fQK"h  
struct meta_divide X@)z80  
  {  6Si-u  
template < typename T1, typename T2 > y4:H3Sk  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) w9RS)l2FQ  
  { 5qUTMT['T  
  return t1 / t2; |wE3UWsy  
} |H}m4-+*  
} ; 2f`nMW  
YT/kC'A  
这个工作可以让宏来做: q-ES6R  
{yU+)t(.  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\  >YtdA  
template < typename T1, typename T2 > \ $2D uB  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; R #]jSiS  
以后可以直接用 )\;Z4x;]U  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) q*![AzFh  
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 )QagS.L{z  
(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。。。) 2g9 G{~,@g  
# {fTgq  
H=g.34  
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 L%}zVCg  
8;Fn7k_Uf  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > e}VBRvr  
class unary_op : public Rettype u,3,ck!B>@  
  { $eV$2p3H  
    Left l; :4S%'d7  
public : pCpb;<JG  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 4F>Urh+  
t&Os;x?To?  
template < typename T > Wjh/M&,  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const E@05e  
      { W>(/ bX  
      return FuncType::execute(l(t)); ./j,Z$|  
    } |wEN`#.;b  
Y!q!5Crfi  
    template < typename T1, typename T2 > -V"22sR]  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K ]OK:hY4  
      { Uawpfgc}  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); "N:XzG  
    } lJP1XzN_  
} ; 8 #X5K  
yL^UE=#C_  
+`M!D }!  
同样还可以申明一个binary_op LWsP ya  
']- @? sD$  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > y|&}.~U[  
class binary_op : public Rettype d8SE,A&  
  { m\>a,oZH  
    Left l; %B 5r"=oO  
Right r; 'evj,zFhW  
public : H+}"q$  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} @=]~\[e\  
~1m2#>  
template < typename T > R8L_J6Kpa  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const u JR%0E7!  
      { qQi.?<d2"s  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); CSbI85F  
    } .I VlEG0  
ki0V8]HP  
    template < typename T1, typename T2 > MF6 0-VE  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0U/K7sZ  
      { c(co\A.]:6  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); DcIvhBp  
    } B{oU,3U>  
} ; +(O~]Q-Ez  
SYeadsvF  
04%S+y.6&Y  
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 &|%6|u9  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ]`g <w#  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) rPc7(,o*  
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。 w#JJXXQI  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! M'`;{^<  
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。。。 -S,ln  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 [>#*B9  
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) ,<<4*  
下面是修改过的unary_op p5O",3,A4  
k *R<,  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 4ww]9J  
class unary_op )5%C3/Dl!  
  { 6*l^1;U  
Left l; cH<q:OYi  
  gef6pfV  
public :  `G1&Z]z  
2eeQ@]Wj[Z  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} kVI#(uO  
E$a ?LFa6  
template < typename T > (3[z%@I  
  struct result_1 x 5dWBGH  
  { P3 c\S[F  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; <]C$xp<2  
} ; Nf3.\eR  
Bb&^ {7  
template < typename T1, typename T2 > #QvMVy  
  struct result_2 ,U*)2`[  
  { a</D_66  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ?Y:x[pOe  
} ; ; )Kh;;e  
&`Y!;@K9W#  
template < typename T1, typename T2 > xX0-]Y h:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Cp^@zw*/  
  { d"G+8}.4  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ( nW67YTr  
} PCd0 ?c   
jNwjK0?  
template < typename T > /$n ~lf  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const c[}(O H  
  { C ]Si|D  
  return OpClass::execute(lt(t)); .%'(9E  
} ES<1tG  
GN#<yv$av  
} ; "I;C;}!  
" +KJop  
9/SXs0  
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 ej&<GM|  
好啦,现在才真正完美了。 sDgXU@  
现在在picker里面就可以这么添加了: IYWjH E+)d  
*BD=O@  
template < typename Right > 1\RGM<q$f  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const M:Er_,E  
  { n}A\2bO  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); . .QB~  
} #8{F9w<Rf  
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。 !>x|7   
lX:|iB  
OE)~yKy  
?EMK8;  
bG&"9b_c  
十. bind 2c<&eX8"  
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。 $=sXAK9   
先来分析一下一段例子 IUGz =%[  
A>VI{  
?6Cz[5\  
int foo( int x, int y) { return x - y;} rdJm{<  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 |5I'CNi\  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 xy+QbD T  
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。 "O+5R(XT  
我们来写个简单的。 v]2S`ffP  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: q,<[hBri-  
对于函数对象类的版本:  O#nR>1h  
_ 7oV<  
template < typename Func > w&Dv8Wv+Oq  
struct functor_trait 2^~<("+w  
  { (-7ZI"Ku  
typedef typename Func::result_type result_type;  R7oj#  
} ; x+? 9C  
对于无参数函数的版本: 1rw0sAuGy  
W]<$0  
template < typename Ret > K.tlo^#^B[  
struct functor_trait < Ret ( * )() > "Z,q?Fc  
  { J?)RfK|!  
typedef Ret result_type; LCXO>MXN  
} ; 3zuF{Q2P<  
对于单参数函数的版本: @e~]t}fH  
OwzJO  
template < typename Ret, typename V1 > di9!lS$  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Hx^!:kxk  
  { z;]CmR@Ki  
typedef Ret result_type; N)R[6u}  
} ; I9$c F)zk  
对于双参数函数的版本: k1z$e*u&r  
$ E1Tb{'  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > )j6eE+gF  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Q^}%c U0  
  { ?<X(]I.j  
typedef Ret result_type; TL= YQA  
} ; RKd  
等等。。。 ydl jw  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy W!$zXwY}(  
UbJ*'eoX  
template < typename Func > Qz<d~ N  
struct func_return iWXc  
  { -y) ,Y |  
template < typename T > /rB{[zk  
  struct result_1 {TSY|D2  
  { Tm+;0  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; dtM[E`PL  
} ; NQTnhiM7$  
u'Q?T7  
template < typename T1, typename T2 > *E>.)B i  
  struct result_2 [y) Fc IK}  
  { ~ <0Z>qr  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; -ML6d&cm  
} ; B,$l4m4  
} ; $KV&\Q3\0  
9V1cdb~?"T  
P=AS>N^yaL  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 $*MCU nl  
Ob+9W  
template < typename Func, typename aPicker > A Ayv  
class binder_1 iCG`3(xL  
  { =?@Q -(bp  
Func fn; `linG1mF  
aPicker pk; 8"'x)y  
public : IY(h~O  
<zfe }0  
template < typename T > R zR?&J  
  struct result_1 +`en{$%%  
  { PB'0?b}fab  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; J07O:cjyu  
} ; 1IH[g*f  
"Tbnxx]J  
template < typename T1, typename T2 > 9G+f/k,P  
  struct result_2 64oxjF)  
  { Z_z#QX>=D  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; :Z`4j  
} ; c,5n, i  
$N+6h#  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} "X1vZwK8N  
*$,+`+  
template < typename T > $%qg"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ``4wX-y  
  { +H'\3^C-  
  return fn(pk(t)); ^[# & ^[-V  
} J%v5d*$.  
template < typename T1, typename T2 > y%(X+E"n*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ub)I66  
  { 66:ALFwd7  
  return fn(pk(t1, t2)); s"#]L44N  
} &~~s6   
} ; 4rB8Nm1  
] pPz@@xx  
/)#8)"`nT  
一目了然不是么? ziL^M"~2  
最后实现bind _vYzF+  
?X_V#8JK  
U{1z;lJ  
template < typename Func, typename aPicker > r2eQ{u{nX  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) mBl7{w;Iv  
  { =& U`9qN  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); |qUrEGjiSS  
} uDG+SdyN@  
)s")y  
2个以上参数的bind可以同理实现。 &sOM>^SAD  
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。 E20&hc5 8  
UmP'L!  
十一. phoenix 2R@%Y/  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 9U<Hf32  
%xg"Q |  
for_each(v.begin(), v.end(), ?ApRJm:T  
( mvTb~)  
do_ F,}s$v  
[ [%8@D C'  
  cout << _1 <<   " , " 'V!kL, 9ES  
] zXre~b03ZS  
.while_( -- _1), = HE m)  
cout << var( " \n " ) %?tq;~|]Q  
) Z;<ep@gy~  
); k/`i6%F#m  
<MZi<Z`  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 'U)8rR  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor :m`/Q_y"  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 * BOBH;s  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ~mH+DV3  
Jp ]T9W\  
1D1b"o  
template < typename Cond, typename Actor > N/{?7sG&  
class do_while -<oZ)OfU  
  { 7:o+iP46  
Cond cd; _Y-$}KwY!  
Actor act; f=ib9WbR#  
public : TETsg5#  
template < typename T > .hN3`>*V  
  struct result_1 h~ha  
  { rSyaZ6#  
  typedef int result_type; 0j@IxEPs  
} ; 9~Xg#{  
Fk$@Yy+}e  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} #v8Cy|I  
F0;1zw  
template < typename T > &%e"9v2`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )BLmoJOf  
  {  U42\.V0  
  do 1g i}H)  
    { ay[+2"  
  act(t); k,]{NO   
  } !#.vyBK#  
  while (cd(t)); D8/sz`N7Q  
  return   0 ; 4A~)b"j5  
} T46{*(  
} ; V_]-`?S  
oNSz&)LP  
2u&c &G  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ? ).(fP  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 MZ^Ch   
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 E& ]_U$  
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。 ^ wQcB  
下面就是产生这个functor的类: eCL?mhK  
s5.k|!K  
tJ>d4A;8x  
template < typename Actor > '#f?#(  
class do_while_actor ~~dfpW_"  
  { JS2!)aqc  
Actor act; {G.{a d  
public : YHh u^}|jQ  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} yHw!#gWM  
m/N(%oMWB=  
template < typename Cond > 6SAQDE  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; L&HzN{K  
} ; m?vAyi  
^V,@=QL3U  
2V<# Y  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ST4(|K  
最后,是那个do_ Vx(;|/:  
MZi8Fo'  
bVOO)  
class do_while_invoker PDZ)*$EE  
  { <Am^z~[  
public : Y D+QX@  
template < typename Actor > d.1Q~&`  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const qq>44k\|)  
  { B#4S/d{/  
  return do_while_actor < Actor > (act); 5oa]dco  
} Sl~C0eO  
} do_; -(  ER4#  
h=mv9=x  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? % NwoU%q  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Ug `   
最后来说说怎么处理break和continue s @3 zx  
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。 Nuo<` 6mV@  
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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