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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ~n -N  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 `yR/M"u6T  
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, @@ j\OR  
\p:)Cdn  
x@ X2r  
h<L_ =)lH  
  class filler a>C;HO  
  { :@(1~Hm  
public : 6TRLHL~B  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 2UQF:R?LQ  
} ; Zx8$M5  
#-%D(=&I  
M|nLD+d~8  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: E2|M#Y  
"s@Hg1  
"= 2\kZ  
27}:f?2hbJ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ?* ~4~ZE E  
(YJ2- X~  
+wG *qI  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 M._h=wX{}  
:TVo2Zm[@  
+:Xg7H*  
FM%WMyb[  
二. 战前分析 UhR^Y{W5  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 "IS; o o$g  
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 iK2f]h  
WiH8j$;xu  
!"FEp  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); H/t0#  
  /* --------------------------------------------- */ \[!{tbK`2  
vector < int *> vp( 10 ); >07i"a  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); !UT!PX)  
/* --------------------------------------------- */ 2V 8 "jc  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); e O~p"d-|  
/* --------------------------------------------- */  Ju5Dd\  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); EFiVwH  
  /* --------------------------------------------- */ $Ptl&0MN%  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); {pQ8/Af!  
/* --------------------------------------------- */ /.s L[X-G  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); UV|{za$&/  
W +Piqf*  
6r^ZMW  
o>*`wv  
看了之后,我们可以思考一些问题: FoE}j   
1._1, _2是什么? %cs" PS  
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。 J3+qnT8X  
2._1 = 1是在做什么? ,1~B7Z d  
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。 ((?"2 }1r  
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。 TlO=dLR7d  
LQqba4$  
 irh Z  
三. 动工 2K3j3|T  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: l_2Xao$  
&n]v  
BZOl&G(  
dJzaP  
template < typename T > E*R-Dno_F  
class assignment /0`Eux\  
  { nYC.zc*ox  
T value; bfUKh%!M  
public : n=f?Q=h\3  
assignment( const T & v) : value(v) {} "4KyJ;RA*  
template < typename T2 > Na]ITCVR  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Tb^1#O  
} ; ?AO=)XV2  
>q')%j  
fLRx{Nu  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 X'.l h#&  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ?&6|imPE  
']Czn._  
Ur[ai6LNG  
Lcg1X3$G  
  class holder j!L7r'AV5  
  { oGXcu?ft  
public : xhCNiYJ|  
template < typename T > l"&iSq!3=  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const e\#aQ1?"  
  { ?(khoL t  
  return assignment < T > (t); ;p,Kq5,l  
} .|:(VG$MfI  
} ; ~ hP]<$v  
<,*w$  
ko{&~   
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: !!6@r|.  
t[({KbIy  
  static holder _1; / H GPy  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Qm[ )[M  
p-oEoA  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); %h_N%B$7c1  
而不用手动写一个函数对象。 D1]?f`  
8XfOM f~d`  
svC m }`  
EAs^i+/  
四. 问题分析 RR`\q>|  
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。 zYis~ +  
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。 D.F1^9Q  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 3ug>,1:6-  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 2_6@&2  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 s ldcI@Z  
f'j<v  
五. 问题1:一致性 ?Rh[S  
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?| gsIp y  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 3!KyO)8  
*TL3-S?   
struct holder So NgDFD  
  { wG 5H^>6u>  
  // [MAvU?;  
  template < typename T > E0A[{UA   
T &   operator ()( const T & r) const -t*P=V|@  
  { O/l/$pe  
  return (T & )r; h?QGJ^#8  
} gE23C*!'&:  
} ; H'@@%nO (  
"NV~lJS%  
这样的话assignment也必须相应改动: f1\mE~#}  
Mf9x=K9  
template < typename Left, typename Right > |l~#qeZ%  
class assignment :K*/  
  { p13y`sU=  
Left l; ^Y"|2 :  
Right r; oPxh+|0?  
public : ;%/}(&E2  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ;0dl  
template < typename T2 > Jk`0yJi$q  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } $B )jSxSy  
} ; GS GaYq  
aqP"Y9l  
同时,holder的operator=也需要改动: s8*Q@0  
vf!lhV-UG+  
template < typename T > [WR*u\FF  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const V4<f4|IL  
  { "6WE6zq   
  return assignment < holder, T > ( * this , t); &7w*=f8I  
} ,u5iiR  
{>yy3(N  
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。 .UUT@ w?  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 .A7ON1lc^C  
iT~ gt/K  
return l(rhs) = r; T mH5+  
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。 zrA =?[  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: P9gAt4i  
d`xDv$QZ  
template < typename Tp > *kNXju  
class constant_t y#J8Yv8  
  { 239g pf]}  
  const Tp t; d?[8VfAnh  
public : GS,}]c=  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Ye\ &_w"  
template < typename T > [58qC:  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const :W[d&e  
  { k|rbh.Q  
  return t; )tx!BJiZ[  
} J'yiVneMw  
} ; 6P`!yBAu  
CuYSvW  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 9t{Iv({6p  
下面就可以修改holder的operator=了 ghaO#kI  
6M6r&,yRu  
template < typename T > \x~},!l  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Nj}-"R\u  
  { IoxdWQ4]A  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); A~ wVY  
} pLpWc~#  
a_Z[@W  
同时也要修改assignment的operator() ~J1UzUxX2  
K;~I ;G  
template < typename T2 > u [LsH  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } tzG.)Uqs  
现在代码看起来就很一致了。 &BRi& &f  
=R||c  
六. 问题2:链式操作 }b]z+4U a(  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 X8   
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。 ka| 8 _C^z  
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。 x4/f5  
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。 \`|OAC0a  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct l'#a2Pl  
w7Vl,pN,  
template < typename T > e~Z>C>J  
struct result_1 cy( WD#^  
  { Y~-P9   
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ck#MpQ!An  
} ; ),4c b  
%gV~e@|  
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: Kd').w  
52z{   
template < typename T > 7\Wq:<JL  
struct   ref )\l(h%s[I  
  { -i"?2gK  
typedef T & reference; f _*F&-L  
} ; kPF qsq  
template < typename T > ,I8[tiR"b  
struct   ref < T &> bLyaJ%pa\/  
  { c>yqq'  
typedef T & reference; //- ;uEO  
} ; U<.,"`=l  
$g]'$PB  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ])$Rw $`w  
%j2ZQ/z  
template < typename T > uxD$dd?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const .a]9rQQ&_  
  { L [=JHW  
  return l(t) = r(t); ffoLCx4o0E  
} vjO@"2YEw  
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。 5YnTGf&  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Ce!xa\  
'( yjq<  
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 05/'qf7P,U  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: E@92hB4D"  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 z3Q#Wmv2  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。  @1O.;  
最后的布局是: 45$F cK  
                Add si`h(VD9w  
              /   \ )CUB7D)=  
            Divide   5 .u$o^; z!  
            /   \ F4 :#okt  
          _1     3 #Bi8>S  
似乎一切都解决了?不。 Zp <^|=D  
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。 _/@u[dWeL  
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。 KBy*QA  
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: SH/^qDT'  
zpBkP-%}E  
template < typename Right > 2(K@V6j$M  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const "vN~7%  
Right & rt) const h YEUiQ  
  { <5:`tC2  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Z<@dM2b)  
} /{*0 \`;  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Eao^/MKx-  
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。 [7@9wa1v!  
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。 !OL[1_-4|K  
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。 1CpIK$/  
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。 "=3bL>\<  
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? %Ae43  
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: :|PgGhW  
"6 \_/l  
template < class Action > z"j]m_m H  
class picker : public Action F<LRo}j"9Q  
  { *^Xtorqo  
public : ,RIC _26  
picker( const Action & act) : Action(act) {} B"=w9w]  
  // all the operator overloaded XCUU(H  
} ; 9KGi%UIFvn  
4g^Xe-  
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。 ]@9ZUtU,;N  
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: 0mi$_Ld+  
uo[W|Q  
template < typename Right > IAzi:ct  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ;kb);iT  
  { UTR`jXCg  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); M sQ>eSk  
} 5VhJ*^R`y  
1&#qq*{  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 1?,1EYT"  
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。 -wrVhCd~g]  
c-q=Ct  
template < typename T >   struct picker_maker 8D6rShx =  
  { G"D=ozr  
typedef picker < constant_t < T >   > result; l[u=_uaYl  
} ; _fE$KaP  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > $, @,(M`i}  
  { zyPc<\HoK  
typedef picker < T > result; $fFh4O4  
} ; gjDxgNpa  
9L9qLF5 t  
下面总的结构就有了: g8L{xwx<  
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。 1%`Nu ]D  
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。 EEdU\9DH(  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 SKeX~uLz  
至此链式操作完美实现。 w$4*/D}Y  
o#9 Q   
/;clxtus  
七. 问题3 c 4Wl^E 8  
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。 >Pf\"% *  
xnvG5  
template < typename T1, typename T2 > r%412 #  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t5;)<N`  
  { gUHx(Fi[4  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ~Y3X*  
} nR`)kORc  
>vKOG@I  
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: #b wGDF  
#$ooV1E  
template < typename T1, typename T2 >  KGJ *h  
struct result_2 kY^ k*-v  
  { FL E3LH  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; o8h` 9_  
} ; 7ro&Q%  
V[2}  
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? 4=qZ Z>[t  
这个差事就留给了holder自己。 4~ i?xo=;v  
    d3"QCl  
E4, J"T|@  
template < int Order > M2pFXU?]  
class holder; `lA_knS  
template <> kwUy^"O  
class holder < 1 > <rxtdI"3  
  { A~({vb'  
public : m^gxEPJK  
template < typename T > $8WWN} OC  
  struct result_1 z)Lw\H^/  
  { BlfadM;  
  typedef T & result; B *%ey?  
} ; pGd@%/]AO  
template < typename T1, typename T2 > nzU;Bi^m  
  struct result_2 @Yn+ir0>O  
  { V5'(op/  
  typedef T1 & result; pp@O6   
} ; otX/sg.B*  
template < typename T > yw1-4*$c  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 3JEg3|M(  
  {  JKV&c= I  
  return (T & )r; `BVXF#sb  
} K[yP{01  
template < typename T1, typename T2 > 0.)q5B`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const )H(i)$I  
  { iDWM-Ytx  
  return (T1 & )r1; CaC \\5wl  
} $,zW0</P*l  
} ; #>6Jsnv1  
X0Wx\xDg[  
template <> 0Wj,=9q  
class holder < 2 > ]>B4  
  { 8([ MR  
public : c:aW"U   
template < typename T > 0n}v"61q  
  struct result_1 (67byO{  
  { }bSDhMV;  
  typedef T & result; d$"?8r4:K  
} ; ,^RZ1tLz  
template < typename T1, typename T2 > n?U^vK_  
  struct result_2 U(Tl$#Bt  
  { /24}>oAH  
  typedef T2 & result; v*OV\h.  
} ; !_FTy^@c2  
template < typename T > cyo[HI?WM  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const =3ovaP  
  { 9kh MG$  
  return (T & )r; [(eX\kL  
} f `D( V-4  
template < typename T1, typename T2 > 1tLEKSo+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const --EDr>'D5P  
  { S+"Bq:u"  
  return (T2 & )r2; TOhWfl;  
} )|_L?q#w!'  
} ; a?yU;IKJ  
r.lHlHl  
Wm}gnNwA  
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[6wB>uN%  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Ii&p v  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: {,u})U2  
*nYg-)  
return l(i, j) = r(i, j); "7'P Lo3O  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) s/B_  
:dpwr9)  
  return ( int & )i; U>OAtiq JX  
  return ( int & )j; cK >^8T^  
最后执行i = j; 684|Uuf7  
可见,参数被正确的选择了。 R$+p4@?S  
}LeS3\+UHl  
8t. QFze?  
I&m' a  
o2'Wu:Y"  
八. 中期总结 8N+T=c  
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: >cLh$;l  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 no W]E}nN  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 |}.}q  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor x NjQ"'i8  
nzaA_^`mB  
iPkCuLQ}  
:w!hkUx#  
9K#3JyW*  
oR,6esA+6n  
九. 简化 ' ,S}X\  
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。 SZyORN  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 N#ZWW6  
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: k}p8"'O  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 $dXx@6fP  
  +-*/&|^等 -jy0Kl/p  
2. 返回引用。 T=)qD2?  
  =,各种复合赋值等 Dk>6PBl  
3. 返回固定类型。 ".%d{z}vz  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) d#]hqy  
4. 原样返回。 :vX%0|  
  operator, Fi67"*gE  
5. 返回解引用的类型。 7F6 B  
  operator*(单目) /`7+Gy<  
6. 返回地址。 |35OA/O?X  
  operator&(单目) s'oNW  
7. 下表访问返回类型。 [61*/=gWe  
  operator[] K, I  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 k@un}}0r  
  operator<<和operator>> dzBP<Xyh  
k}Q<#   
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。 I8j:{*h  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: kaXq.  
W>i"p~!  
template < typename Left > /.<v,CR  
struct value_return Y#XRn _2D  
  { ~mARgv  
template < typename T > AB`.K{h  
  struct result_1 /1v9U|j  
  { KMz!4N  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; )S(Ly.  
} ; <JH,B91  
[#q]B=JB  
template < typename T1, typename T2 > l"%80"zO  
  struct result_2 @;tfHoXD  
  { %Qlc?Wl:  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; "mf$E|  
} ; jt on\9  
} ; ESIP+  
U`i5B;k}-  
+q '1P}e  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ft6)n T/"&  
8zD>t~N2C  
下面我们来剥离functor中的operator() !43 !JfD  
首先operator里面的代码全是下面的形式: l^9gFp~I  
NBY|U{.g  
return l(t) op r(t) LWT\1#  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) L|T?,^  
return op l(t) Rbf6/C  
return op l(t1, t2) #%\0][Xf  
return l(t) op 5 tQz!M  
return l(t1, t2) op [jzsB:;XB&  
return l(t)[r(t)] =+Fb\HvX{  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] PY.K_(D  
8YQuq.(>a  
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: \X:e9~  
单目: return f(l(t), r(t)); oT):#,s  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); >8"Svt$  
双目: return f(l(t)); M% \ T5  
return f(l(t1, t2)); DFK@/.V  
下面就是f的实现,以operator/为例 J8alqs7  
,G t!nm_  
struct meta_divide 3!{imQT  
  { oQ<[`.s  
template < typename T1, typename T2 > FN-/~Su~J  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) $u!(F]^  
  { 1+; bd'Ie  
  return t1 / t2; }} =n]_f  
} E]OexRJ^i  
} ; sv% X8  
N|DI k  
这个工作可以让宏来做: qY#*LqV  
Qh1pX}X  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ FBNLszT{L  
template < typename T1, typename T2 > \ 9{jMO  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; +Y sGH~jX  
以后可以直接用 #&}- q RA  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) CUI3^;&S  
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 m4hkV>$d  
(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。。。) J[ Gpd  
SKL4U5D{  
@|anu&Hm  
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 Y,)(Q  
Xfq`k/ W  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > yS W$zA,  
class unary_op : public Rettype '^m.vS!/  
  { 3\XNOJH  
    Left l; cmG27\cRO  
public : ;{sZDjev>  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} d&FXndC4F  
BV~J*e  
template < typename T > $vegU]-R  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const STW?0B'Jr  
      { )[Tm[o?Y.  
      return FuncType::execute(l(t)); rv*{[K  
    } L3, /7  
c| ^I}  
    template < typename T1, typename T2 > F] c\Qt  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const '@t$3 hk  
      { T7 ,]^ 1  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); `MOw\Z)..  
    } M*zpl}  
} ; @sLN  
+#FqC/`l  
7 m{lOR  
同样还可以申明一个binary_op !cyrt<  
'? 5-  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^5sA*%T4  
class binary_op : public Rettype PXMd=,}  
  { @Lnv  
    Left l; HoGYgye=  
Right r; MYS`@%ZV#k  
public : X9m^i2tk  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} og}Ri!^  
wXQxZuk[  
template < typename T > YhN<vZ}U!~  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z=a%)Ki?Ag  
      { " ]S  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); O k`}\NZL  
    } yJ $6vmQ  
_re# b?  
    template < typename T1, typename T2 > 4Hj)Av <O(  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const c;VqEpsbl  
      { 'Lrn<  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); BPO5=]W 7  
    } X0;u7g2Yz  
} ; =0ZRG p  
!?P8[K  
xuK"pS  
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 dR S:S_  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 |4df)  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) xb,d,(^]R  
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。 )^ah, ;(  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! [CJ<$R !  
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。。。 ^K?-+  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 U]cXE1c>F  
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) qbv\uYow3k  
下面是修改过的unary_op >WSh)(Cg  
PK[mf\G\  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ojd0um6I{  
class unary_op ~1uQyt  
  { >yC=@Uq+  
Left l; U,=f};  
  ZxF`i>/h  
public : ;4rhh h&  
@_+aX.,  
unary_op( const Left & l) : l(l) {}  q+L'h8  
k1wIb']m]z  
template < typename T > ,s[%,ep`  
  struct result_1 |MwV4^  
  { 2ioHhcYdJU  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; TjUwe@&Rw  
} ; .?:*0  
lFzVd N  
template < typename T1, typename T2 > =1IK"BA2?  
  struct result_2 }DhqzKl  
  { sW]_Ky.]  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; m;@q('O  
} ; :PO./IBX  
AF'<  
template < typename T1, typename T2 > %(YQ)=w  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `Lr], >aG  
  { /|?$C7%a\D  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); h&0zR#t  
} cC/h7o dY  
PgkU~68`  
template < typename T > Ob$``31{s  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const w(oK   
  { hF2e--  
  return OpClass::execute(lt(t));  !VGG2N8  
} IoDT  
r: K1PO  
} ; }+@9[Q L  
MAek856  
o"VKAP  
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 |}=eY?iXo  
好啦,现在才真正完美了。 "_WN[jm  
现在在picker里面就可以这么添加了: #3&@FzD_P  
=CLPz8  
template < typename Right > "hk# pQ  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const e*:K79 y  
  { 'PF>#X''  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); pD<w@2K  
} $.`o  
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。 ER"69zQg|2  
ofy"SM  
CWdsOS=  
T fLqxioqZ  
J"r?F0  
十. bind (D>_O$o  
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。 V^_A{\GK  
先来分析一下一段例子 tsb[=W!Ar8  
2*Qv6 :qK  
#mQ@4k9i  
int foo( int x, int y) { return x - y;} $+4DpqJ  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 -UhpPw 6  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 QH'*MY  
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。 Y1PR?c Q  
我们来写个简单的。 bzi"7%c  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: "Rj PTRe:  
对于函数对象类的版本: > 80{n8  
Ta?J;&<u]/  
template < typename Func > (?4%Xtul1  
struct functor_trait 2 @#yQB1  
  { tguB@,O  
typedef typename Func::result_type result_type; V*?cMJ_G  
} ; F^%w%E\  
对于无参数函数的版本: _b&|0j:Ud  
~,)jZ-fw  
template < typename Ret > 6W i n!4  
struct functor_trait < Ret ( * )() > d/d)MoaJ*t  
  { 3aqH!?rVU  
typedef Ret result_type; SXL3>-Z E  
} ; {$frR "K  
对于单参数函数的版本: 4"P9z}y=i  
o 4F'z  
template < typename Ret, typename V1 > MPB[~#:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > :>&q?xvA  
  { &da=hc,>%  
typedef Ret result_type; t'44X  
} ; =KPmZ,/w  
对于双参数函数的版本: w"R<8e=  
u zZ|0  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > !5*VBE\  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > b <W\#3~G  
  { kt yplo#F  
typedef Ret result_type; i~u4v3r=  
} ; 0%f}Q7*R  
等等。。。 Wb}-H-O  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy owNwj  
k(ouE|B  
template < typename Func > ^>|ZN2  
struct func_return (5$Ge$  
  { Z ]A |"6<  
template < typename T > XM]m%I  
  struct result_1 t&U9Z$LS  
  { d.&_j`\F  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; T<]{:\*n  
} ; DGFSD Py[  
j7!u;K^c  
template < typename T1, typename T2 > A]bb*a1  
  struct result_2 8qe[x\,"8  
  { ?m)<kY  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; N#u'SGTG  
} ; Jn hdZa  
} ; {~apY,3  
r5j$FwY  
G$C2?|V)=  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 S1=P-Ao  
_T)y5/[  
template < typename Func, typename aPicker > ?_H9>/:.  
class binder_1 OX"Na2-el  
  { /d&m#%9Up]  
Func fn; x1:mT[[$  
aPicker pk; BK!Yl\I<  
public : &4%pPL\f  
dS1HA>c)O  
template < typename T > *R6lK&  
  struct result_1 I_1?J* b4k  
  { Y}[<KK}_  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; e'mF1al  
} ; k+_>`Gre}  
wUvE  
template < typename T1, typename T2 > jIKg* @  
  struct result_2 n@pwOHQn<|  
  { )G48,. "  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; <)d%c%f'`  
} ; QQAEG#.5  
INnd TF  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} #Y= A#Yz,{  
S. MRL,  
template < typename T > j~'.XD={  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const e;6:U85LS  
  { ~<k>07  
  return fn(pk(t)); "dpjxH=xO  
} A f`Kg-c_(  
template < typename T1, typename T2 > }+j B5z'w  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const RLf-Rdx/  
  { nWK8.&{.  
  return fn(pk(t1, t2)); HxbzFu?h  
} xOkduk]  
} ; D5"5`w=C  
&[yC M!  
wH"9N+82M  
一目了然不是么? 8L[+$g`  
最后实现bind &r[f ;|o  
\]>821r  
/Am9w$_T[  
template < typename Func, typename aPicker > rl.K{Uad  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) | V(sCF  
  { 7nPg2K&  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 59nRk}^$se  
} ]*NYuEgc  
i&DbZ=n2  
2个以上参数的bind可以同理实现。 |?KYY0  
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。 D:k< , {  
K qJE?caw  
十一. phoenix kw59`z Es  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ,X/j6\VBO  
:}_hz )  
for_each(v.begin(), v.end(), GkOk.9Y,5  
( Pz50etJ  
do_ LB@<Q.b,U  
[ N+.Nu= +i2  
  cout << _1 <<   " , " cK|Uwzif d  
] -O &>HA  
.while_( -- _1), ]fb@>1 jp  
cout << var( " \n " ) KaEaJ  
) rQzdHA  
); ";U~wZW_  
aH;AGbp  
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: e\~nqKCb  
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 K2*rqg  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 &/m^}x/_W  
那么我们就照着这个思路来实现吧: !=S?*E +j)  
o"Xv)#g&  
^m7y=CJM  
template < typename Cond, typename Actor > 0$Tb5+H5  
class do_while Ep-bx&w+  
  { 7mS Nz.  
Cond cd; i7)J|(N2.  
Actor act; 1{/Cr K/o  
public : cQ1[x>OcU  
template < typename T > 8}yrsF #  
  struct result_1 4evN^es'I_  
  { _L=-z*a\  
  typedef int result_type; >4@w|7lS  
} ; g]j&F65D  
a;5clonB  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} `BZ|[ q3  
*& w/*h$!  
template < typename T > W7C1\'T  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N!.o`4 "z  
  { BqJ|l7+  
  do 7&,$  
    { ZeG4z({af  
  act(t); `(j~b=PP  
  } =m<b+@?T  
  while (cd(t)); io\t>_  
  return   0 ; EkV#i  
} 8nZ_.  
} ; ##By!F TP  
T0A=vh;S  
WS6Qp`c )e  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 0]f/5jvLj  
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。 ?o)?N8U  
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。 i~E0p ,  
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。 U;kN o3=  
下面就是产生这个functor的类: fhn$~8[_A  
6  _V1s1F  
dB~A4pZa  
template < typename Actor > ;^JMX4[  
class do_while_actor 3\ ]j4*i!  
  { cRs\()W  
Actor act; $$Tf1hIg  
public : DI(XB6  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} .|CoueH  
f#Ud=& >j  
template < typename Cond > VN09g&  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Qn$YI9t  
} ; zA?AX1%Wa  
3u t<o-  
^f N/  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ?*UWg[  
最后,是那个do_  R`o Xkj  
kbvF 9#  
[g`4$_9S  
class do_while_invoker %<+Ku11  
  { oR%cG"y  
public : HoX={^aG%  
template < typename Actor > S -,$ (  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const djoP`r  
  { 'w1ll9O  
  return do_while_actor < Actor > (act); 'k}w|gNB  
} IR3+BDE)>  
} do_; N`d%4)|{  
_s<BXj  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 'A3*[e|OS  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ]N\D^`iQ  
最后来说说怎么处理break和continue ,Y| ;V  
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。 G,+3(C  
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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