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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda  >>nt3q  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 "kHQ}#6r  
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, Y9K$6lz  
-S7y1 )7  
-q}c;0vL-a  
9PM\D@A{  
  class filler :*`5|'G}  
  { }z$_=v  
public : =(-oQ<@v  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} @/w ($w"  
} ; f'2Ufd|J|  
3ZF-n`  
=WYI|3~Cz  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: *u|bmt  
c~0hu*&  
r/32pY  
#RG/B2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); )0Lno|l  
^Iz(V2  
x2KIGG ^  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ;Rz+4<  
ZMI!Sl  
etPb^&#$  
EzXGb  
二. 战前分析 )225ee>  
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。 <H,q( :pM  
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 ^zv,VD  
.+'`A"$8  
LWpM-eW1q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); c5($*tTT  
  /* --------------------------------------------- */ has \W\(  
vector < int *> vp( 10 ); ^F*G  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); {}#W~1`  
/* --------------------------------------------- */ +] .Zs<  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); T/A[C  
/* --------------------------------------------- */ #})OnM^],  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); _I&];WM\  
  /* --------------------------------------------- */ w,<nH:~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); xux j  
/* --------------------------------------------- */  bK7j"  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ZP]l%6\.  
<ah!!  
BaLvlB  
RbY=O OQ  
看了之后,我们可以思考一些问题: h^tU*"   
1._1, _2是什么? O!3MXmaO  
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。 bm &$wf  
2._1 = 1是在做什么? bw@"MF{  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 [xTu29X.  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 mihR *8p  
|#6B<'e'  
>A+0"5+_p  
三. 动工 *G<K@k  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: S:*.,zC  
AWY#t&  
'mH9 O  
h7}D//~p  
template < typename T > /MErS< 6  
class assignment +E{'A7im8=  
  { jlf.~ vt  
T value; xUiSAKrcM  
public : c%5G3j  
assignment( const T & v) : value(v) {}  &Ow[  
template < typename T2 > z/B[quSio  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } K KPQ[3g  
} ; Y6>@zznk  
J`&*r;""V  
fO;#;p.  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 7kQZ$sLc  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Ic%c%U=i  
)YP"\E  
g3} K  
9L$bJO-3  
  class holder JDQ7  
  { ot"3 3I  
public : E3):8>R;1  
template < typename T > gJkk0wok C  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const W'>"E/Tx#O  
  { yJ\K\\]  
  return assignment < T > (t); *?'^R c  
} yX%Xjo__*t  
} ; !`3q9RT3."  
XS L*e  
9]{(~=D7  
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: z NF.nS}:  
;^Q - 1  
  static holder _1; $50/wb6s  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 oj|\NlR  
.4jU G=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); z qM:'x*  
而不用手动写一个函数对象。 Au-_6dT  
q;W(;B  
w:|BQ,  
lWVvAoe  
四. 问题分析 1ZUmMa1(  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 Rl. YF+YH  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 *A2D}X3s  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 (1t b  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 w^_[(9 `  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 b5-WK;  
-^Pn4y]A)  
五. 问题1:一致性 VZ#@7t  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| %Sgdhgk1  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 tX<. Ud  
2MV!@rx  
struct holder jkzC^aG  
  { %^5|3l3y  
  // 7Fg-}lJAC  
  template < typename T > :o)4Y  
T &   operator ()( const T & r) const l,I[r$TCf  
  { !| G 8b'  
  return (T & )r; &<oZl.T  
} }m`+E+T4  
} ; \:'|4D]'I  
a2'si}'3  
这样的话assignment也必须相应改动: 8P kw'.r  
$KmhG1*s  
template < typename Left, typename Right > #RJFJb/  
class assignment 4axc05  
  { h#Z5vH  
Left l; .L#xX1qr  
Right r; @@?P\jv~  
public : L.cGt"{  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ckglDhC  
template < typename T2 > LD.^.4{c:  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } /2<1/[#  
} ; y;.U-}e1  
,KfBG<3   
同时,holder的operator=也需要改动: L~WC9xguDl  
a*qf\ &Vb|  
template < typename T > Hn- k*Y/P  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const SR+<v=i  
  { myR}~Cj;q  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); K&\3j-8^  
} =b{!p|  
W=[.. d  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 <0P7NC:Ci  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 wDL dmrB  
<9BM%  
return l(rhs) = r; jt*VD>ji  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 l$>))cW!  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ;RmL'  
rA">< pH  
template < typename Tp > P B W.nm  
class constant_t B9Ha6kj  
  { 7%%FYHMO:  
  const Tp t; "K!9^!4&  
public : ZRK1 UpP  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Fz3QSr7FU  
template < typename T > iG.qMf.  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const JfrPK/Vn  
  { zv Dg1p  
  return t; 'ot,6@~x>  
} OYj4G ?c  
} ; Sh]g]xR  
U1.w%b,  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ]tu:V,q  
下面就可以修改holder的operator=了 wG, "ZN  
jRCf!RO  
template < typename T > tH}$j  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const _:ORu Vk  
  { !,I530eh7  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); aDae0$lc.S  
} P ]prrKZe,  
m9&MTR D\  
同时也要修改assignment的operator() #VLO6  
RfZZqe U  
template < typename T2 > ]Uy cT3A  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Y!+q3`-%T  
现在代码看起来就很一致了。 q%RPA e  
E&RiEhuv  
六. 问题2:链式操作 `akbzHOM  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 " iKX-VIl  
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。 TqZ&X| G  
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。 DaK2P;WP  
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。 PCx] >&  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct |, Lp1  
cc$L56q  
template < typename T > W,g0n=2V  
struct result_1 HZG<aY="  
  { .t7mTpi  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Bl >)GX\l  
} ; s--\<v  
,o_Ur.UJ  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: :J'ibb1  
,)CRozC\}K  
template < typename T > 4;_<CB  
struct   ref ToNRY<!  
  { h|DKD.  
typedef T & reference; RyJN=;5p  
} ; PN +<C7/  
template < typename T > fV\ eksBF  
struct   ref < T &> L, k\`9bQ  
  { gLH#UwfJ  
typedef T & reference; qXb{A*J  
} ; HoFFce7o  
]rhxB4*1  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ;`TSu5/  
,J (+%#$UT  
template < typename T > 3XOf-v:~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 4Y=sTXbFt  
  { l$:.bwXXO  
  return l(t) = r(t); h /.^iT  
} B!#F!Wk"  
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。 X`,]@c%C`  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Ga%x(1U[&  
,z*-93H1  
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 Gz>M`M`[4  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ]Q%|69H}B  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 syseYt]  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Yy_o*Ozq  
最后的布局是: z@_ 9.n]  
                Add 6*cY[R|q!  
              /   \ T\Zq/Z\  
            Divide   5 |.s#m^"  
            /   \ RCS91[  
          _1     3 f a9n6uT  
似乎一切都解决了?不。 cITF=Ez  
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。 H,? )6pZ  
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。 N~w4|q!]  
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: Fp`MX>F  
bhI yq4N  
template < typename Right > r%QnV0L^  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const U;QN+fF]u  
Right & rt) const #kuk3}&  
  { XO=UKk+EK  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); R m{\ R  
} @rTAbEk{U  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 @\!9dK-W  
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。 )k@+8Yfa1p  
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。 Sb9In_* 0  
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。 Ww }qK|D  
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。 \[-z4Fxg|'  
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? LEUD6 M+~t  
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: xyoh B#'W  
Gob;dku  
template < class Action > `$X|VAS2  
class picker : public Action 8@S5P$b};  
  { xSQ0]vE  
public : q0}?F  
picker( const Action & act) : Action(act) {} /eoS$q  
  // all the operator overloaded #2F 6}  
} ; V<#E!MG  
" -Ie  
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。 PR&D67:Jy  
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: l<](8oc. w  
X@ljZ  
template < typename Right > Qe~2'Hw#9  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Qoj}]jve  
  { {GaQV-t  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); $rZ:$d.C  
} 4zF|}aiQ  
Wgh4DhAW  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > l Z3o3"  
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。 <z>K{:+>  
)6S;w7  
template < typename T >   struct picker_maker `VT0wAe2;  
  { !`BK%m\8  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ~N i#xa  
} ; K|H&x"t  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > jJpSn[{  
  { r "^ {?0  
typedef picker < T > result; I92c!`{  
} ; =,aWO7Pz  
5X7kZ!r  
下面总的结构就有了: !f(aWrw7e6  
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。 :Rs% (Z  
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。 h=q%h8  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 dh7PpuN{  
至此链式操作完美实现。 !U,^+"l'GP  
-jZP&8dPH  
3X+uJb2  
七. 问题3 !Q,A#N(  
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。 S=Ihg  
@~!1wPvF`I  
template < typename T1, typename T2 > a<.7q1F  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >.D0McQg  
  { ;w(]z  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); + *YGsM`E9  
} hIj[#M&6  
%j].' ;  
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: QK5y%bTSA  
728}K^7:  
template < typename T1, typename T2 > 2$D *~~  
struct result_2 5G~;g  
  { eQk ~YA]K  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; fwy-M:  
} ; K8dlECy  
ZCQ7xQD  
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? CI+dIv>  
这个差事就留给了holder自己。 w8t,?dY  
    LzEAA{  
jafq(t  
template < int Order > VV(>e@Bc4  
class holder; 9o.WJ   
template <> (K$K;f$"r  
class holder < 1 > GHHErXT\a  
  { r<;bArs-u  
public : W{OlJRX8  
template < typename T > ^n@.  
  struct result_1 p}KZ#"Q  
  { eSynw$F2N  
  typedef T & result; Ae,-. xJ  
} ; }b9#.H9  
template < typename T1, typename T2 > YyX/:1 sg>  
  struct result_2 \TG!M]D:  
  { ]E66'  
  typedef T1 & result; A9! gww  
} ; , #yE#8  
template < typename T > R v9?<]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const a;Ic!:L  
  { ~U:{~z  
  return (T & )r; H/_R!G8 \  
} '0|AtO77  
template < typename T1, typename T2 > "C$z)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 4C(vBKl  
  { j.$#10*:  
  return (T1 & )r1; lz!F{mR  
} s-eC')w~E  
} ; ^R.#n[-r2  
0 &U,WA  
template <> JMu|$"o&{  
class holder < 2 > %S8e:kc6  
  { UA[2R1}d  
public : ,\;;1Kq  
template < typename T > 'Y+AU#1~H  
  struct result_1 ?lv{;4BC  
  { &\][:kG;  
  typedef T & result; 9?r|Y@xh]  
} ; ~UjFL~K}  
template < typename T1, typename T2 > lKs*KwG  
  struct result_2 wVBY^TE  
  { e-4XNL[F  
  typedef T2 & result; l=5(5\  
} ; m?-3j65z  
template < typename T > - Z"w  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const oC>QJ(o,8  
  { <@n/[ +3  
  return (T & )r; E|D~:M%~  
} *=L3bBu?  
template < typename T1, typename T2 > E%\iNU!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 0SV#M6`GX  
  { t=iSMe  
  return (T2 & )r2; 9+.0ZP?  
} B^Q\l!r  
} ; zIWw055W  
SsDz>PP  
RqW ZhHI1M  
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> >。 Q7$ILW-S  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: DO(-)i zC  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Vg/{;uLAe  
S\GC^ FK  
return l(i, j) = r(i, j); ?eT^gWX  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ]#N2:ych  
~$>l@> xX  
  return ( int & )i; 9^J8V]X  
  return ( int & )j; 80cBLGG  
最后执行i = j; |")}p=   
可见,参数被正确的选择了。 [JFmhLP9  
`pF|bZ?v  
\pZ,gF;y  
4EzmH)4G  
#M6@{R2_  
八. 中期总结 o)'T#uK  
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: EA%(+tJ^0  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 E;~gQ6vAI  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Qvs}{h/  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ,+P!R0PNH  
5n1;@Vr  
xL4qt=  
$ud5bT{n  
DW@PPvfs  
y]9 3z!#Z  
九. 简化 m/n_e g  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 dg 0`0k  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 z %` \p  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: e0"R7a  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 XJsHy_6  
  +-*/&|^等 =)m2u2c M  
2. 返回引用。 UiA\J  
  =,各种复合赋值等 &TE=$a:d&  
3. 返回固定类型。 9 )u*IGj  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 6 k+FTDL  
4. 原样返回。 CJk$o K{Q  
  operator, H r?G_L  
5. 返回解引用的类型。 *. l,_68  
  operator*(单目) O^hWG ~o  
6. 返回地址。 zu<b#Wv  
  operator&(单目) bCg {z b#  
7. 下表访问返回类型。 z71.5n!C  
  operator[] `?{QCBVj  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 (E59)z -  
  operator<<和operator>> 3N(s)N_P M  
p>=YPi/d  
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。 ?8. $A2(Xw  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: xRW~xr2h@  
 @jO3+  
template < typename Left > j]}A"8=1  
struct value_return XodA(73`i  
  { cu(2BDfiL  
template < typename T > %TxFdF{A  
  struct result_1 2hAu~#X  
  { =v=a:e  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; t>f<4~%MJ  
} ; I\PhgFt@O  
M4pE wD  
template < typename T1, typename T2 > rOw""mE  
  struct result_2 !HL7a]PB  
  { szMh}q"u  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 0G1?  
} ; 6#fl1GdH-  
} ; cjsQm6  
{S(?E_id5b  
q17c)]<"  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait r]Bwp i%  
:}TT1@  
下面我们来剥离functor中的operator() ej>8$^y  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ]p:x,%nm  
6+BR5Nr  
return l(t) op r(t) KOGbC`TN<  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Q+)fI  
return op l(t) d*Dq=.F(  
return op l(t1, t2) &Qy_= -]  
return l(t) op g !w7Yv  
return l(t1, t2) op ~T>_}Q[M2p  
return l(t)[r(t)] q.FgX  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 0e9W>J9  
1w'iD X  
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: ~F^=7oq  
单目: return f(l(t), r(t)); ChF:N0w? p  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 1.!rq,+>1  
双目: return f(l(t)); AZz }  
return f(l(t1, t2)); 7$WO@yOsh  
下面就是f的实现,以operator/为例 !=--pb  
buX$O{43I  
struct meta_divide +r *f2\S  
  { 5:E7nqsNhq  
template < typename T1, typename T2 > kM|akG  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) AJ`b- $Q  
  { HS.3PE0^C  
  return t1 / t2; LF* 7;a  
} rc1EJ(c  
} ; Um]>B`."wK  
~ z*  
这个工作可以让宏来做: >3s9vdUp4h  
cW;to Q!P  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ /=>z|?z3  
template < typename T1, typename T2 > \ :M9'wg  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; n^'ip{  
以后可以直接用 UOSa`TZbZ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) t Krr5SRb  
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 #qT97NQ  
(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。。。) ]H0BUg  
o Q I3Yz  
sguE{!BO  
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 +b1(sk=4z  
xcwyn\93)  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > K/79Tb-  
class unary_op : public Rettype (h7 rW3  
  { HiCNs;t  
    Left l; o{pQDI {R  
public : eG9tn{  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} KL,=Z&.<=  
3&_O\nD  
template < typename T > db`xlvrCY  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const BRYhL|d~.  
      { 5_ -YF~  
      return FuncType::execute(l(t)); 5 :6^533]  
    } H`C DfTy  
"pdmz+k8S  
    template < typename T1, typename T2 > I0P)DR  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bPEf2Z G4  
      { ;X-~C.7k  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); FFb`4.  
    } Enm#\(j  
} ; /cF 6{0XS9  
{ER! 0w/  
S Y>i@s+ML  
同样还可以申明一个binary_op 4]A2Jl E  
|8PUmax  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > `Gzukh  
class binary_op : public Rettype ))|Wm}  
  { \.2?951}  
    Left l; F7gipCc1We  
Right r; t%ye :  
public :  XWV)   
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ' Dv `Gj  
wv<D%nF2|  
template < typename T > DZ5%-  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <at/z9b  
      { f@l$52f3D  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); z(d@!Cd  
    } >J^bs &j  
0?  (  
    template < typename T1, typename T2 > WM5 s  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Wk"4mq  
      { /"+YE&>\  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); e  p~3e5  
    } V$%%nG uE  
} ; Pj>r(Cv  
_ fha9`  
B~QX{  
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 EQ'iyXhEe  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 .^j #gE&B  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Pf;'eOdp  
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。 jnsV'@v8Nj  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! vJVL%,7  
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。。。 @y3w_;P  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 =fG c?PQ  
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) =k6zUw;5 U  
下面是修改过的unary_op }Iz'#I Xx  
e}yoy+9  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > =)vmX0vL  
class unary_op ,IoPK!5xy  
  { Q*}#?g  
Left l; P1)f-:;  
  W#87T_7T[  
public : U.is:&]E  
y}*rRm.:  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 2.CjjI  
Ex9%i9H  
template < typename T > sE@t$'=  
  struct result_1 /=I&-g xC  
  { 90L,.  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; L9nv05B  
} ; ["|AD,$%  
&54fFyJF  
template < typename T1, typename T2 > w|:UTJ>@  
  struct result_2 ..6 : _{wg  
  { rq?:I:0  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Qg;A (\z  
} ; 2*Hw6@Jj  
Dw{rjK\TT'  
template < typename T1, typename T2 > xO)vn\uJ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const c;c'E&9P]  
  { R+k-mbvnt  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); vKN"o* q  
} 3-#|6khqt  
O9*cV3}H  
template < typename T > ss63/   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const O 4@sN=o  
  { hNs970i  
  return OpClass::execute(lt(t)); D,%R[F? 5O  
} g\;AU2?p7  
3kFSu  
} ; w^MU$ubx  
{WUW.(^]G  
y>wrm:b-O  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug B5h-JON]-  
好啦,现在才真正完美了。 ^(y=DJ7  
现在在picker里面就可以这么添加了: wJ@8-H 8}  
q(<#7 spz  
template < typename Right > <ABN/nH  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const RB<LZHZI  
  { | n5F_RL  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); @Aa$k:_  
} !]1X0wo\  
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。 k_%2Ok   
k%-_z}:3V  
+;~JHx.~X  
le*mr0a  
uU(G&:@  
十. bind 6OR5zXpk  
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。 S6-)N(3|  
先来分析一下一段例子 @k:f(c  
9z7^0Ruw  
%^s;{aN*!  
int foo( int x, int y) { return x - y;} aiVd^(  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 q<` YJ,  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 TxAT ))  
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。 &os9K)  
我们来写个简单的。 9 2_F8y*D  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: # D"TY-$.=  
对于函数对象类的版本: <"w;:Zs  
V\^rs41$;  
template < typename Func > /.<%y 8v  
struct functor_trait F{}mlQg  
  { iTsmUq<b]l  
typedef typename Func::result_type result_type; Qj: D=j8  
} ; ' 7G'R  
对于无参数函数的版本: <,p|3p3  
*O-1zIlp  
template < typename Ret > bOjvrg;Sz\  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Poy ]5:.  
  { fP>_P# gZ  
typedef Ret result_type; UwOZBF<  
} ; .,zrr&Po  
对于单参数函数的版本: yoa"21E$  
xLX<. z!r  
template < typename Ret, typename V1 > 58\rl G  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > v#*9rNEj0  
  { '9^+J7iO(+  
typedef Ret result_type; 9EzXf+f  
} ; vmdu9"H  
对于双参数函数的版本: h(]aP<49L  
4cJ7W_ >i6  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > gTWl];xja  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > MMg"G6?  
  { YT\x'`>Q  
typedef Ret result_type; ']1\nJP[=X  
} ; q[p+OpA  
等等。。。 [uCW8:e  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy O="# yE)  
E!<w t  
template < typename Func > qN((Xz+AZE  
struct func_return .),ql_sXr  
  { 19-|.9m(  
template < typename T > (|%YyRaX  
  struct result_1 = Q|_v}  
  { M mH[ 7R  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; L rV`P)$T  
} ; _mVq9nBEf  
~EJVlj i  
template < typename T1, typename T2 > ufF$7@(+  
  struct result_2 OZ 4uk.)  
  { xGsg'  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; -oc@$*t  
} ; U-/-aNJ]U  
} ; @+II@[ _lT  
iu!j#VO  
x +Vp&  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 1SIhW:C  
}T=0]u4,  
template < typename Func, typename aPicker > E>|[@Z  
class binder_1 ]q@/:I9]  
  { 4AdZN5  
Func fn; =^ur@E  
aPicker pk; :m*r( i3  
public : k( l  
+Hx$ABH  
template < typename T > [1{#a {4  
  struct result_1 MX!t/&X(n  
  { gP=(2EVE  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Yw7+wc8R  
} ; ^Wb|Pl  
0<f\bY02  
template < typename T1, typename T2 > v+XB$j^H  
  struct result_2 y4* }E  
  { 3LXS}~&  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; *s4h tt  
} ; 57r?`'#*  
bxX[$q  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} <P&~k\BuF{  
H9nVtS{x  
template < typename T > On%21L;JG  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const JU^ {!u  
  { Vk%[N>  
  return fn(pk(t)); I| j Gu9G  
} g+>$_s  
template < typename T1, typename T2 > ]pUf[^4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N"-</kzV  
  { !GJnYDN  
  return fn(pk(t1, t2)); y\-f{I  
} &"!s+_  
} ; =TImx.D:  
tXj28sh$  
awP ']iE  
一目了然不是么? 4o7(cP  
最后实现bind TAfLC)  
c_$9z>$  
,G2]3 3Z  
template < typename Func, typename aPicker > ^R\et.W`s  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) !OwRx5  
  { bvyX(^I[q  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); yZ7aH|Q81B  
} _@U?;73"5  
]Tmx;[D  
2个以上参数的bind可以同理实现。 jSMvZJX3n  
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。 y&8' V\  
Rou$`<{H  
十一. phoenix EOqvu=$6  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: T\;7'  
6J/"1 _  
for_each(v.begin(), v.end(), jP*5(*[&y  
( DRS68^  
do_ {&tbp Bl#  
[ RmXC ^VQ  
  cout << _1 <<   " , " R7~H}>uaF  
] E]G#"EV!Y  
.while_( -- _1), ?UD2}D[M  
cout << var( " \n " ) k-5Enbkr  
) qs\ O(K8  
); A2Je*Gz  
29:1crzx~  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 3SbtN3  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor =#WoeWFW*  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ?.E ixGzI^  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Gb)!]:8  
_T[=7cn  
th&?  
template < typename Cond, typename Actor > W i a%rm  
class do_while `[T|Ck5  
  { N}ur0 'J0  
Cond cd; ! Jh/M^  
Actor act; k-;%/:Om  
public : qJq49}2  
template < typename T > 4-P'e%S  
  struct result_1 Mm7l!  
  { S *3N6*-l"  
  typedef int result_type; dz^l6<a"n  
} ; CV/ei,=9  
ex_Zw+n  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ;CbQ}k  
j$Ttoo  
template < typename T > c.5?Q >!+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q}-q[p? 5  
  { -{z.8p}IW  
  do (1.E9+MquU  
    { 2&*r1NXBE  
  act(t); U`gQ7  
  } ]"'$i4I{R  
  while (cd(t)); z+ybtS>pZ  
  return   0 ; JZ#O"rF  
} o *5<Cxg  
} ; QR'yZ45n4  
!<!5;f8  
< C54cO  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().  QW  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ;{Cr+lqTJ  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 r:h\{ DVf  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 OnO56,+S^  
下面就是产生这个functor的类: <~9z.v7  
oj.f uJD  
#:rywz+  
template < typename Actor > IooAXwOF  
class do_while_actor  3*@ sp  
  { r^3QDoy  
Actor act; %'2DEt??  
public : j{)_&|^{  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} #X&`gDW  
y,$kU1yH7  
template < typename Cond > fmH"&>Loc  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; CXqU< a&  
} ; )6?(K"T  
a]NQlsE}l  
ImJ2tz6  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 P,xI3U< q  
最后,是那个do_ T7f>u}T  
IipG?v0z~  
#]nH$Kq  
class do_while_invoker sFNBrL  
  { }Dk*Hs^E  
public : H8[ L:VeNT  
template < typename Actor > Fb#_(I[aj  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const wLeP;u1  
  { 8l(_{Y5(-  
  return do_while_actor < Actor > (act); fVCpG~&t  
} .ztO._J7f  
} do_; y8T%g(  
m`(5B  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? fp^!?u  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ve|:z  
最后来说说怎么处理break和continue ${"+bWG2G!  
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。 Y.M^tH:  
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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