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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 2uu[52H8d%  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 %yw=[]Vjze  
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, N+>'J23d!  
,OBQv.D3>a  
t* z'c  
5upShtC  
  class filler 4%bTj,H#  
  { Hptq,~_t  
public :  [y{E  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ~PUsgL^  
} ; =49o U  
!d4HN.a7+u  
T8q[7Zn  
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: :c;_a-69  
a"qR J-@  
/Nqrvy=  
sQ(1/"gb  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ??TdrTS  
</w 7W3F  
y''0PSfb#  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 [a D:A  
3LfTGO  
e 2*F;.)  
T5{T[YdX<  
二. 战前分析 DB Xm  
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。 {F)E\)$G  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 D5[VK `4Z  
(1y='L2rj  
z[FI2jl  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ;zm ks]  
  /* --------------------------------------------- */ z6}Pj>1  
vector < int *> vp( 10 ); )6C`&Mj  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); b60[({A\s&  
/* --------------------------------------------- */ yr{5Rp05=  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); RR'(9QJ$  
/* --------------------------------------------- */ E~69^ cd  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); )ys=+Pz  
  /* --------------------------------------------- */  qV?sg  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Lkp&;+  
/* --------------------------------------------- */ 0i _  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); b7qnO jC  
Ix4jof6(  
sVlZNj9i"  
) 1BiEK`v  
看了之后,我们可以思考一些问题: As p8qHS  
1._1, _2是什么? J{^n=X9M0J  
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。 q1<Fg.-r  
2._1 = 1是在做什么? lSs^A@s  
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。 aC}vJ93i  
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。 (-#rFO5~l  
J,`_,T  
j`+0.Zlq  
三. 动工 1 O- E],  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ^VC7C~NZ!M  
?bn;{c;E  
&:C{/QnA  
3P3:F2S R  
template < typename T > 5@CpP-W#  
class assignment bA0uGLc  
  { Bd.Z+#%l"  
T value; Yo@m50s$  
public : ]zy~@,\  
assignment( const T & v) : value(v) {} U"/yB8!W  
template < typename T2 > widI s[ )  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } nxf {PbHk  
} ; ~t$mw,  
A &;EV#]ge  
Y]M^n&f  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 a$laRtId7  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 3a/[."W u  
N!.kq4$.  
rSzQUn<  
jaL$LJV  
  class holder @\S]]oLn  
  { @yCW8]  
public : ;7wwY$PBH  
template < typename T > ;!^ +N  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ./'; P <)  
  { pqkcf \  
  return assignment < T > (t); - a   
} K`,nW6\  
} ; $dr27tse&<  
V> 1D1  
P}+2>EU  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: Bmi:2} j  
J& n ^y  
  static holder _1; L,yA<yrC  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 'E@2I9Kj  
uT'-B7N  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); #: dR^zr<  
而不用手动写一个函数对象。 C,9)V5!tP2  
D9e+  
Zj:a-=  
[vZfH!vLP  
四. 问题分析 0~(\lkh*!9  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 9"[!EKW  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 wxH (&CB-{  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 -B<O_*wOj  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 XKpL4]{&q4  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 TEH*@~P"  
N)9pz?*V  
五. 问题1:一致性 %"1` NT  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| k'6<jEbk  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Fl8w7LcF7  
W?SP .-I  
struct holder HVtr,jg  
  { iMP*]K-O  
  // |LXrGyk^  
  template < typename T > T][-'0!  
T &   operator ()( const T & r) const M"k3zK,  
  { Y\+(rC27  
  return (T & )r; # q0Ub-  
} 7}2sIf[I  
} ; vgUhN_rK  
(#!(Q) ]  
这样的话assignment也必须相应改动: TBoM{s=.  
<`oCz Q1  
template < typename Left, typename Right > +Q@/F~1@6@  
class assignment EX+={U|ua$  
  { ,\\%EZ%a  
Left l; 2rPcNh9  
Right r; ]+^;vc 1r  
public : s_S<gR  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} NqQM! B]  
template < typename T2 > ^8o_Iz)r,  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } B2ek&<I7N  
} ; :t2 9`x  
Z;|0"K  
同时,holder的operator=也需要改动: vjOG?-  
2VoEQ  
template < typename T > lM@<_=2  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const aF; ]7i@  
  { lWu9/r 1  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); TnbGO;  
} [4K9|/J  
<3i4NXnL2  
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。 I_"Hgx<  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 -13P 2<i+  
8`L#1ybMO  
return l(rhs) = r; )OW(T^>_'I  
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。 C8bGae(  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: u7<qaOzs?  
Sleu#]-  
template < typename Tp > *G2)@0 {  
class constant_t (>!]A6^L~  
  { kT Z?+hx  
  const Tp t; @2GhN&=  
public : NB!'u) lFD  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} >|UrxJ7  
template < typename T > * zw R=  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const cJ7{4YK_#/  
  { a in#_H  
  return t; @);!x41f  
} 73^ T*  
} ; imJ[:E  
F_p3:l  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 [9db=$v8$  
下面就可以修改holder的operator=了 gL[1wM%?  
.N zW@|  
template < typename T > ;Sx'O  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Dr8WV \4@  
  { v -|P_O&z  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); %-1BA *J`|  
} t?du+:  
S|RpA'n  
同时也要修改assignment的operator() A4 A6F<  
a=:{{\1o  
template < typename T2 > 5v Uz  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } |1<]o;:  
现在代码看起来就很一致了。 z^a6%N  
> hDsm;,/  
六. 问题2:链式操作 K#JabT  
现在让我们来看看如何处理链式操作。  &*>C PO  
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。 dIBKE0`  
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。 jE?\Yv3  
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。 *x*,I ,03  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct (.@p4q Q-  
m p|20`go  
template < typename T > epG X.  
struct result_1 zDvP7hl  
  { HX /GLnY/X  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; NSxPN:  
} ; $tt0D?$4  
oqd N5+xt  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: (g iTp@Tp  
I\Gp9w0f  
template < typename T > HP4'8#3o  
struct   ref ^sf[dr;BA  
  { 3x(MvW30Lg  
typedef T & reference; =jV%O$Fx  
} ; r:WgjjA%  
template < typename T > R[>;_}5">  
struct   ref < T &> 7q2"b?|h  
  { c:@OX[##  
typedef T & reference; ]9KQP-p'  
} ; cAKoPU>U  
v0hfY   
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ['}^;Y?*o  
qUoMg%Z%l  
template < typename T > V&4:nIS>z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Ddm76LS  
  { ~f]r>jQM  
  return l(t) = r(t); syC"eH3{  
} 2 l[A=Z  
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。 iw~V_y4  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 VM2@{V/=~  
{!{7zM%u0C  
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 f,`}hFD  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: bWQORjnd8  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 |qy"%W@  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Rbj+P;t&  
最后的布局是: 5|~r{w)9  
                Add CyK$XDHa  
              /   \ YPff)0Nh  
            Divide   5 C tC`:!Q  
            /   \ ?`l=!>C4s  
          _1     3 4MtqQq4%  
似乎一切都解决了?不。 c~L6fvS  
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。 )QSt7g|OF  
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。 ( /x@W`  
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: 4_m /_Z0x  
]|$$:e^U9  
template < typename Right > \_I)loPc8  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const vN%j-'D\A4  
Right & rt) const O[hbu![  
  { @DQ"vFj6<  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); !k>H e*M}P  
} Lx:N!RDw  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 .e _D3Xp<  
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。 4QKE{0NE  
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。 [P&,}o)+E0  
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。 ~4~Tcn  
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。 \'LCC-  
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? 4 _U,-%/  
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: I_6` Z 0  
E_' n4@}Cx  
template < class Action > 3@cJ=   
class picker : public Action 5KH'|z  
  { 4h_4jqf=pU  
public : CF}Nom)  
picker( const Action & act) : Action(act) {} +}-W.H%`0  
  // all the operator overloaded 7 6i rb!-  
} ; W$t}3Ru  
\(>$mtS:  
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。 Kf?{GNE7  
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: F;Xq:e8  
xXU/m|  
template < typename Right > kN9sug^  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const /6+%(f}7l  
  { B]KLn?zt5  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); eRx[&-c  
} $W_o$'crW  
9hs{uxwuEE  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > etK,zEd  
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|}Y242  
-R$FJb Id  
template < typename T >   struct picker_maker SQKY;p  
  { h'y@M+c(  
typedef picker < constant_t < T >   > result; g1*H|n h2  
} ; {kRC!}  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > qM:)daS1w  
  { wY ;8UN  
typedef picker < T > result; 'lRHdD}s  
} ; _TN$c  
&|{,4V0%A  
下面总的结构就有了: c+)|o!d  
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。 .sR&9FH  
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。 z3jz pmz  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 y yR8VO{  
至此链式操作完美实现。 _}D?+x,C8  
Dw ;vDK  
oplA'Jgnv  
七. 问题3 4p.{G%h  
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。 zT-"kK  
Okg8Ve2  
template < typename T1, typename T2 > Y 6Qb_X:  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const , sJfMY  
  { Sw( H]  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Rw{v"n  
} !BikF4Y1L&  
.x$T a l  
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: /~rO2]rZ@  
[pWDhY  
template < typename T1, typename T2 > l/UG+7  
struct result_2 [<fLPa  
  { qf=[*ZY  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; pVa|o&,  
} ; +\Mm (Nd  
UO!6&k>c  
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? n03SX aU~V  
这个差事就留给了holder自己。 g5|\G%dOt  
    rLVc<595  
!>@V#I  
template < int Order > Iy4M MU  
class holder; WblV`"~e  
template <> FC(cXPX}  
class holder < 1 > 'C>SyU  
  { i8 ):0  
public :  Y*}>tD;  
template < typename T > >(ww6vk2  
  struct result_1 +}0*_VW  
  { eC`f8=V  
  typedef T & result; Jc?ssm\%  
} ; nW%=k!''  
template < typename T1, typename T2 > p33GKg0i+(  
  struct result_2 vhEs+ j  
  { }R5&[hxh4t  
  typedef T1 & result; Odtck9L  
} ; ,k!f`  
template < typename T > 1V3J:W#;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const q.QYn.CBZz  
  { &2]D+aL|h  
  return (T & )r; >T^v4A  
} r8?Lr-;  
template < typename T1, typename T2 > : 8<^rP  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const X/7_mU>aKT  
  { vEp8Hc  
  return (T1 & )r1; n4&j<zAV{  
} BF [?* b  
} ; (a!,)  
% P)}(e6y  
template <> UnF4RF:A2&  
class holder < 2 > OYp8r  
  { c]R![sa  
public : :{uUc  
template < typename T > s(.-bjR  
  struct result_1 ZDmk<}A-U  
  { BmF>IQ`M?  
  typedef T & result; |3@Pt>Ikl  
} ; (3r,PS@Qq@  
template < typename T1, typename T2 > G ]By_  
  struct result_2 G&3<rT3Ib  
  { <sB45sNbU`  
  typedef T2 & result; r3vj o(  
} ; XRz6Yf(/  
template < typename T > ^ 6|"=+cO\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const \)uad5`N  
  { 13kb~'+&r  
  return (T & )r; z))[Lg  
} 7uNI  
template < typename T1, typename T2 > be#"517  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ^!Jm/-  
  { N,Bs% p#1  
  return (T2 & )r2; qM !q,Q  
} U7eQ-r  
} ; G.e\#_RR?  
.Awq(  
!I/kz }N@  
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> >。 v>!}cB/6  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ~At.V+  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 'oL[rO~j  
Li^!OHro.  
return l(i, j) = r(i, j); c6)zx b  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) kxwm08/|f  
97dI4 t<  
  return ( int & )i; <F & hfy  
  return ( int & )j; 'B6H/d>  
最后执行i = j; bQjHQ"G  
可见,参数被正确的选择了。 3*JybMo"  
n7uD(cL  
K(<P" g(  
C8q-gP[  
JCfToFB  
八. 中期总结 R\amcQ 9  
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: kl"Cm`b)  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 )d`$2D&iY  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 !P3|T\|]+  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor /U]5#'i  
dD<kNa}2  
IpmREl $j  
h8Si,W 3o  
>GUTno$J  
>@uYleD(  
九. 简化 ]#.#]}=  
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。  B4ze$#  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 .&.CbE8K[  
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: >E=a~ O  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 O8o18m8UH  
  +-*/&|^等 &W!@3O{~.  
2. 返回引用。 a<.@+sj{  
  =,各种复合赋值等 iNSJOS  
3. 返回固定类型。 0eP~F2<bC  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ev >9P  
4. 原样返回。 B ;$8<  
  operator, &,7(Wab  
5. 返回解引用的类型。 m 0PF"(  
  operator*(单目) oX ,M;;Yq  
6. 返回地址。 i`L66uV  
  operator&(单目) R&xd ic!  
7. 下表访问返回类型。 g XMkI$ab  
  operator[] [?*^&[  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 8:NHPHxB  
  operator<<和operator>> /p"R}&z  
RA/yvr  
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。 4*X$Jle|  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: .X1niguXH  
V485Yn!$(  
template < typename Left > MsQS{ok+  
struct value_return LJ3UB  
  { |D:0BATRP  
template < typename T > ')cu/  
  struct result_1 Yl])Q|2I  
  {  t m?  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 5{TF6  
} ; Y;>'~V#R  
(tN$G:+")F  
template < typename T1, typename T2 > UxtZBNn8  
  struct result_2 .Oh$sma1  
  { t+ ]+Gn  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ,#l oVLy  
} ; .*"IJD9  
} ; U+ =q_ <  
rfoCYsX'  
o9>X"5CmX  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 7F\g3^ z9`  
H1M>60*  
下面我们来剥离functor中的operator() WgB,,L,  
首先operator里面的代码全是下面的形式: owhht98y(  
Rim}DfO/  
return l(t) op r(t) &YNhKm@"  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ZT#G:a  
return op l(t) ><qE5D[  
return op l(t1, t2) 1S:H!h3  
return l(t) op :9Pqy pd+  
return l(t1, t2) op Fu$sfq  
return l(t)[r(t)] jXf-+ ;ZQ  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] W+X zU"l  
f?6=H^_>  
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: bX1ip2X lk  
单目: return f(l(t), r(t)); FC#Q tu~J  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 9h8G2J o  
双目: return f(l(t)); /([aD~.  
return f(l(t1, t2)); \ PqV|  
下面就是f的实现,以operator/为例 B?'ti{p A9  
RJSgts "F  
struct meta_divide #Uu"olX7  
  { @gOgs  
template < typename T1, typename T2 > RI=B(0 A  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) /xzL!~g`6<  
  { &#l M$7/  
  return t1 / t2; FCPbp!q6  
} qDW/8b\^  
} ; edQ><lz  
jG#sVK]  
这个工作可以让宏来做: iVcBD0 q)  
X1"nq]chGy  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ zqkmsFH{  
template < typename T1, typename T2 > \ XQA2uR4h  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; SEmD's  
以后可以直接用 ; o\wSHc  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) -E1}mL}I`  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 \q>,c49a{  
(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。。。) sBwgl9  
Ih0GzyU*4  
 ^8iy(  
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 ITV}f#  
hGeRM4zVZZ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > eu =2a>  
class unary_op : public Rettype K2QD&!4/T2  
  { By9/tB  
    Left l; `*a,8M%  
public : i]v!o$7  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} n|.;g!QDA  
C0M{zGT>}  
template < typename T > ]{hfM  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]nh)FMo  
      { uRIr,U^  
      return FuncType::execute(l(t)); y~fy0P:T  
    } __M}50^  
w'!gLta  
    template < typename T1, typename T2 > [g? NU]  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const z,tax`O  
      { @WmB0cc_  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); JpDkf$kM  
    } ! [X<>  
} ; X {$gdz8S9  
1X5\VY>S`h  
;k0*@c*  
同样还可以申明一个binary_op fOJyY[  
*uIHa"  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > yWuq/J:  
class binary_op : public Rettype s5.2gu|"%  
  { v:chr$>j5  
    Left l; \3l;PY  
Right r; ZD/!C9:&.0  
public : ;p/@tr9  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 8c9_=8vw  
PJLA^eC7>  
template < typename T > "7g: u-  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const qv:WC TAn  
      { SO)??kQ{U  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); G>Q{[m$  
    } <  5ow81  
. XmD[=  
    template < typename T1, typename T2 > :X^B1z3X4  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K"#}R<k8:A  
      { zri<'W  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); S%4 K-I  
    } D|xSO~M5  
} ; pnD#RvmW2e  
.f}I$ "2  
'BC-'Ot  
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 Y9WH%  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Gi-tf<  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) UX?_IgJh<"  
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。 0V^?~ex  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! #E#70vWp\O  
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。。。  oDC3AK&  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 VbN]z:  
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) p"T4;QBxQ  
下面是修改过的unary_op G*QQpSp  
gC 4w&yL  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > it.l;L_nW  
class unary_op `27? f$,  
  { Kl* ##qw!  
Left l; 9u9#&xx  
  "x{S3v4Rb5  
public : /4|qfF3  
FUDM aI  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} qG;WX n  
 -x7L8Wj  
template < typename T > e1H.2n{y^  
  struct result_1 K= 69z  
  { ~"-wSAm  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; =Ru i  
} ; ''Hq-Ng  
6ul34\;  
template < typename T1, typename T2 > pY2nv/  
  struct result_2  6} 9A0  
  { O:#to  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; m,pDjf  
} ; $oNkE  
NmeTp?)m  
template < typename T1, typename T2 > A >x{\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }, ]W/  
  { AIE)q]'Q  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); QoqdPk#1  
} htaB! Q?V  
ua0k)4|  
template < typename T > Sh"} c2  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const w,\Ua&>4  
  { "^u|vCqw  
  return OpClass::execute(lt(t)); s~GO-v7  
} ON=xn|b4  
Tkd4nRo~  
} ; xT@\FwPr  
4Ld0AApncy  
5L4~7/kj  
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 SO}Hc;Q1`  
好啦,现在才真正完美了。  bSmRo  
现在在picker里面就可以这么添加了: ?vZ&CB  
oV*3Mec  
template < typename Right > X }^,g  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const  @]A4{  
  { {&/q\UQ  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 2qN6{+]  
} U'@_fg  
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。 d=xweU<  
m86w{b$8  
p<$z!|7m  
8(BLS{-"<  
Q<"zpwHR  
十. bind f$P pFSY4  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 g6N{Z e Wg  
先来分析一下一段例子 w7O(I"  
D[U5SS!)  
/P,J);Y  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ed& ,  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 0|d%@  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 *s_)E 2  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 Xh){W~ -  
我们来写个简单的。 9ah,a 4  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: @$Y`I{Xf  
对于函数对象类的版本: pO"V9[p]  
wKwireOs  
template < typename Func > '*22j ]  
struct functor_trait rQ/S|gG  
  { * F&C`]  
typedef typename Func::result_type result_type; O10h(Wg  
} ; #.) qQ8*(  
对于无参数函数的版本: /\2s%b*  
KaOS!e'  
template < typename Ret > HmQuRW  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Y,?rykRj  
  { @ j' I  
typedef Ret result_type; ji">} -  
} ; h(>4%hF  
对于单参数函数的版本: '*W/Bett  
GCc@ :*4[  
template < typename Ret, typename V1 > w(s"r p}  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > eRD s?n3F  
  { Nmp1[/{J  
typedef Ret result_type; .4U::j}  
} ; #Jg )HU9  
对于双参数函数的版本: A`IE8@&Z'  
!30BZM^  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 1[dza5  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > =`g+3 O;<  
  { 2E;*kKw[  
typedef Ret result_type; 2T iUo(MK  
} ; =eYrz@,  
等等。。。 aA=qel  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy "]`!#5j^WP  
<1V!-D4xu  
template < typename Func > y&B~UeB:q  
struct func_return Haiuf)a  
  { #m|AQr|  
template < typename T > 6f0 WN  
  struct result_1 NO"=\Zn6  
  { %KRAcCa7  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; wn5CaP(]8  
} ; ->:G+<  
2{g~6 U.  
template < typename T1, typename T2 > Hb IRE  
  struct result_2 K6_{AuL}4  
  { %J7 ;b<}To  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Fn$EP:>  
} ; +.5 /4?  
} ; |no '^  
*cJ GrLC  
9aYCU/3  
最后一个单参数binder就很容易写出来了  H 2\KI(  
d+Pfi)+(I  
template < typename Func, typename aPicker > BY6QJkI9x  
class binder_1 PWx2<t<;9  
  { * r$(lf  
Func fn; StA5h+[m  
aPicker pk; $ ^m_M.1  
public : JT,8/o  
\Ua"gS2L  
template < typename T > 4mPCAA7  
  struct result_1 ^HQg$}=  
  { Q]A;VNx  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; O$LvHv!  
} ; [@_}BZk  
!ai, \  
template < typename T1, typename T2 > ;)~loa1\  
  struct result_2 m^%[  
  { 0k0 y'1SL  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; P$4G2>D8dg  
} ; n ;y<!L7  
v|"Nx42  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} rx CSs  
) j_g*<  
template < typename T > St^s"A  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (s z=IB ;  
  { 7xz|u\?_2  
  return fn(pk(t)); ?(n|ykXwc  
} la[xbv   
template < typename T1, typename T2 > [0w @0?[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `c ^2  
  { }L3kpw  
  return fn(pk(t1, t2)); N{ @B@]  
} D<]z.33  
} ; -P^ 6b(  
nPD5/xW  
A90o X1l  
一目了然不是么? eI/9uR%  
最后实现bind Jo1n>Mo-j  
X~T"n<:a>  
Yw vX SA  
template < typename Func, typename aPicker > C2<!.l  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) '!I^Lfz-Z  
  { FcB]wz  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); )#N)w5DU  
} " +'E  
RU|{'zC\v  
2个以上参数的bind可以同理实现。 i"p)%q~ z  
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。 HY4X;^hF  
ML^c-xY(  
十一. phoenix T XWi5f[  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: a2 e-Q({  
N=YRYU o  
for_each(v.begin(), v.end(), s+8 v7ZJ  
( q["CT&0  
do_ $*tq$DZ4&  
[ 3M=ym.  
  cout << _1 <<   " , " DDsU6RyN  
] VPx"l5\  
.while_( -- _1), M}kt q)  
cout << var( " \n " ) u_[s+ J/  
) {L$]NQdz  
); Kz:g9  
5zWxI]4d\  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: }SR}ET&z  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor `L/kwVl  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 o}C|N)'  
那么我们就照着这个思路来实现吧: DG}} S 5  
v}q3_m]   
],YIEOx6  
template < typename Cond, typename Actor > -K9bC3H  
class do_while p,.+i[V  
  { ^p ?O1qTg  
Cond cd; *4"s,1?@BG  
Actor act; M^JRHpTn  
public : d h#4/Wa,  
template < typename T > rLw3\>y  
  struct result_1 K+5S7wFDZ  
  { mf ^=tZ  
  typedef int result_type; B`3RyM"J@  
} ; :Y`cgi0vkd  
![YLY&}s  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} tt2`N3Eu\  
{ K'QE0'x  
template < typename T > xL,Lb}){%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z[[ou?c  
  { cLj@+?/  
  do O:cta/M  
    { c%9wI*l  
  act(t); o7' cC?u  
  } @.T(\Dq^  
  while (cd(t)); `OO=^.-u  
  return   0 ; @5+ JXD  
} ]:m>pI*z.  
} ; d~1Nct$:  
pCS2sq8RC  
6m"_=.k%  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). %T4htZa  
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。 b1Bu5%bt,:  
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。 KLK '_)|CT  
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。 Ao~ZK[u  
下面就是产生这个functor的类: o_>id^$>B  
a<9cj@h  
WD c2Qt  
template < typename Actor > *&]x-p1m  
class do_while_actor x;ym_UZ6e  
  { \' (_r  
Actor act; {Bk9]:'$5  
public : H-$)@  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} y1z<{'2x  
T|dQY~n~  
template < typename Cond > +`4`OVE_#  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; m2{3j[  
} ; i j&_>   
@|kBc.(]  
$Ay j4|_-  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 \lwYDPY:  
最后,是那个do_ x-O9|%aRJ  
:a3  +f5  
`\LhEnIwu  
class do_while_invoker <;}jf*A  
  { a'=C/ s+  
public : 6yEYX'_  
template < typename Actor > (%*CfR:>  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const v3SH+Ej4  
  { 6z3 Yq{1  
  return do_while_actor < Actor > (act); 9fp@d  
} 2]W"sT[  
} do_; a-w=LpVM  
Ba==Ri8$  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?  Gh;Ju[6  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 C;7?TZ&xw  
最后来说说怎么处理break和continue U%oh ?g  
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。 l1BbL5#1Q>  
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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